用強堿焙燒法提取溫石棉尾礦中氧化硅制備水玻璃的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提取溫石棉尾礦中氧化硅制備水玻璃的方法，特別是一種用強堿焙燒法提取溫石棉尾礦中氧化硅制備水玻璃的方法;屬于溫石棉尾礦資源綜合利用、固體廢棄物處理、材料加工與環境保護領域。
【背景技術】
[0002]溫石棉尾礦的礦物組成主要有溫石棉短纖維、纖蛇紋石、葉蛇紋石和利蛇紋石等，且含有少量的磁鐵礦、滑石、白云石、水鎂石、方解石等；主要化學成分為Si02、Mg0，還有少量的 Fe203、Ni0、Cr203 等。
[0003]水玻璃是一種水溶性硅酸鹽，以鈉水玻璃更為常見，通常以石英粉(S12)混合純堿(Na2CO3)，在1300?1400°C的高溫下熔融生成液體硅酸鈉，從爐口出料流出，制塊或水淬成顆粒。或以石英粉和燒堿為原料，置于高壓反應釜內，在2?3大氣壓下進行蒸壓反應，直接生成液體水玻璃。這些方法存在反應溫度高，能耗大，對設備要求高，經濟效益低等問題。
[0004]也有選用其他原料制備水玻璃的方法，公開號為CN101318662B的發明專利公開了一種以硅膠為原料，常壓下混合燒堿溶液制備水玻璃的方法。公開號為CN101357768B的發明專利公開了一種以用廢棄線路板中非金屬粉末(主要成分為環氧/樹脂和玻璃纖維)和堿為原料，在反應釜中高溫高壓制備水玻璃的方法。公開號為CN103818915A的發明專利公開了一種以硅藻土為助劑層，利用硅藻土多孔的性質，吸附液體水玻璃中懸浮雜質，使制備液透明度達到高透明液體水玻璃的方法。
[0005]在現有技術中，工業生產水玻璃仍然以石英粉為主要原料，因制備成本較高，造成產品附加值降低。溫石棉尾礦是一種工業固體廢棄物，含有38?42%的氧化硅和38?43%氧化鎂。其中溫石棉尾礦中含有的氧化硅組分可作為制備水玻璃的原料。但目前對溫石棉尾礦的研究更多是以提取氧化鎂為主，導致最后剩余的多孔氧化硅等硅質組分雜質含量高，直接利用價值低。
[0006]因此，直接提取溫石棉尾礦中的氧化硅組分制備成水玻璃產品，將可以大大提高溫石棉尾礦的利用價值;為溫石棉尾礦資源綜合利用、固體廢棄物處理開辟一條新的出路。
[0007]至目前為止，還未見有用強堿焙燒法從溫石棉尾礦中提取氧化硅組分成功制備水玻璃的相關報道。

【發明內容】

[0008]為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種焙燒溫度低、焙燒時間短、能耗低，減少污染，降低成本，用強堿焙燒法提取溫石棉尾礦中氧化硅制備水玻璃的方法。
[0009]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種用強堿焙燒法提取溫石棉尾礦中氧化硅制備水玻璃的方法，包括如下步驟:
[0010]I)取溫石棉尾礦加工成溫石棉尾礦粉，所用的溫石棉尾礦為在溫石棉開采和選礦過程中排放的固體尾渣；
[0011]2)在所述溫石棉尾礦粉中加入強堿，混合攪拌均勻后，置于加熱爐中進行焙燒反應，獲得含水玻璃的活性焙燒產物;其中，所述強堿選用氫氧化鈉或氫氧化鉀;所述溫石棉尾礦粉與所述強堿按S12: (Na/K)OH摩爾比為1: 0.5?1:6稱重；
[0012]3)將所述活性焙燒產物與工業用水按固液質量比1: 5?1:30配比，水浸反應20min?2h，獲得含水玻璃的懸浮液；
[0013]4)步驟3)所述懸浮液經過濾、脫水后，得到水玻璃濾液和濾渣；
[0014]5)步驟4)中的水玻璃濾液再經噴霧干燥后得到所述的水玻璃。
[0015]其中，所用溫石棉尾礦的粒度范圍為60目?600目；進行焙燒反應時，焙燒溫度為250?1000C，焙燒時間為0.5?4.0h。
[0016]若在溫石棉尾礦粉加入氫氧化鈉強堿混勻焙燒反應，再經水浸、過濾、脫水且噴霧干燥后得到的水玻璃為鈉水玻璃。
[0017]若在溫石棉尾礦粉加入KOH強堿混勻焙燒反應，再經水浸、過濾、脫水且噴霧干燥后得到的水玻璃為鉀水玻璃。
[0018]同時，還要對步驟4)中得到的濾渣進行處理;其處理步驟為:先將濾渣洗滌至近中性得到含氧化鎂的濾餅;然后將含氧化鎂的濾餅進行酸浸處理后獲得粗制硫酸鎂溶液，再經除雜獲得精制硫酸鎂溶液;最后再經沉淀處理獲得含氧化鎂的產品。
[0019]由于采用了上述技術方案提取溫石棉尾礦中的氧化硅制備水玻璃，其有益效果如下:I)本發明將溫石棉尾礦與強堿混合焙燒屬于固相化學反應法，在常壓條件下進行。石棉尾礦中氧化硅組分與強堿反應后形成可溶于水的硅酸鹽和不溶于水的氧化鎂等，經水浸后獲得含水玻璃的懸浮液、過濾后獲得含水玻璃的濾液和含氧化鎂等氧化物的殘渣，直接噴霧干燥后即可得到水玻璃。為石棉尾礦的資源化綜合利用提供了新的方法;2)本發明選用強堿作為化學助劑，與石棉尾礦中的氧化硅組分反應徹底，在焙燒過程中不產生有毒有害氣體，綠色環保，無污染;3)本發明無需高溫高壓條件，工藝流程短，便于控制，化學助劑用量小，焙燒時間短，能源消耗小，成本低;4)本發明溫石棉尾礦提取氧化硅后，形成的含氧化鎂濾渣可用于制備含鎂系列化合物粉體材料，如氫氧化鎂、堿式碳酸鎂和氧化鎂，進而為溫石棉尾礦的資源化利用提供新的技術。
【具體實施方式】
[0020]本發明公開的一種用強堿焙燒法提取溫石棉尾礦中氧化硅制備水玻璃的方法，包括如下步驟:
[0021 ] I)取溫石棉尾礦加工成溫石棉尾礦粉；
[0022]2)在所述溫石棉尾礦粉中加入強堿，混合攪拌均勻后，置于加熱爐中進行焙燒反應，獲得含水玻璃的活性焙燒產物;其中，所述強堿選用氫氧化鈉或氫氧化鉀;所述溫石棉尾礦粉與所述強堿按S12: (Na/K)OH摩爾比為1: 0.5?1:6稱重；
[0023]3)將所述活性焙燒產物與工業用水按固液質量比1: 5?1:30配比，水浸反應20min?2h，獲得含水玻璃的懸浮液；
[0024]4)步驟3)所述懸浮液經過濾、脫水后，得到水玻璃濾液和濾渣；
[0025]5)步驟4)中的水玻璃濾液再經噴霧干燥后得到所述的水玻璃。
[0026]其中，所用溫石棉尾礦粉的粒度范圍為60目?600目；進行焙燒反應時，焙燒溫度為250?1000°C，焙燒時間為0.5?4.0h。
[0027]若在溫石棉尾礦粉中加入氫氧化鈉強堿混勻焙燒反應，經水浸、過濾、脫水后得到的水玻璃濾液為硅酸鈉濾液，再將硅酸鈉濾液經噴霧干燥后得到的水玻璃為鈉水玻璃。
[0028]若在溫石棉尾礦粉中加入氫氧化鉀強堿混勻焙燒反應，經水浸、過濾、脫水后得到的水玻璃濾液為硅酸鉀濾液，再將硅酸鉀濾液經噴霧干燥后得到的水玻璃為鉀水玻璃。
[0029]同時，還要對步驟4)中得到的濾渣進行處理;其處理步驟為:先將濾渣用工業用水洗滌至近中性得到含氧化鎂的濾餅，含氧化鎂濾餅中還包括Fe203、Al203等雜質化學組分；其二，將含氧化鎂的濾餅用硫酸溶液進行酸浸處理，得到酸浸液。所用的硫酸溶液的質量百分濃度為5?35 %，酸浸溫度為30?90°C，酸浸時間為0.5?4.0h;其三，將酸浸液經壓濾機壓濾得到粗制硫酸鎂濾液;再經常規的分步沉淀除雜后獲得精制硫酸鎂溶液;其四，將精制硫酸鎂溶液經沉淀、焙燒等處理獲得含氧化鎂的產品；如氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、氧化鎂等鎂系列化合物。
[0030]上述步驟I)所用的溫石棉尾礦為在溫石棉開采和選礦過程中排放的固體尾渣;溫石棉尾礦粉是將選用的溫石棉尾礦原料進行常規的破碎、球磨等處理加工而成，溫石棉尾礦粉中S12質量百分含量為35 %?45 %。
[0031 ] 溫石棉尾礦其物相組成主要包