专利摘要

本发明公开了一种用蛇纹石提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料的方法，包括步骤如下：1)取蛇纹石原料进行前处理，加工成蛇纹石矿粉；2)将获得的蛇纹石矿粉与酸式盐混合，焙烧得到焙烧产物和尾气；3)焙烧产物进行后处理，得到粗制硫酸镁溶液和活性二氧化硅残渣；4)将上述粗制硫酸镁溶液和活性二氧化硅残渣分别进行处理；其中，粗制硫酸镁溶液分步沉淀法获取精制硫酸镁溶液；活性二氧化硅残渣经干燥、粉磨后获得活性多孔状二氧化硅材料。发明选择酸式盐作为去除蛇纹石中金属氧化物的助剂，化学活性高，工艺流程简单，焙烧温度低，焙烧时间短，能源消耗低，氧化镁浸取率高。

权利要求

1.一种用蛇纹石提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料的方法，包括步骤如下：

1)取蛇纹石原料进行前处理获得蛇纹石矿粉；所述蛇纹石矿粉中MgO的质量百分含量为30％～45％；

2)将步骤1)获得的蛇纹石矿粉与酸式盐混合后焙烧，得到焙烧产物及尾气；所述蛇纹石矿粉与酸式盐的混合是指蛇纹石矿粉中MgO与所述酸式盐的摩尔比为1:0.5～1:5；

3)将步骤2)所述的焙烧产物进行后处理，得到粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣；

4)将步骤3)得到的活性多孔二氧化硅残渣进行再处理，得到所述活性多孔状二氧化硅材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)所述蛇纹石原料为蛇纹岩、蛇纹石尾矿或温石棉尾矿中至少一种；所述蛇纹石矿粉的粒度为60目～600目。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2)所述酸式盐为硫酸氢铵、硫酸氢钠、亚硫酸氢铵或亚硫酸氢钠中至少一种；所述焙烧的焙烧温度为110～800℃，焙烧时间为0.2～4h；所述焙烧产物中含有硫酸盐。

4.根据权利要求1－3任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)所述的后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；所述浸取步骤为在所述焙烧产物中加入工业用水溶解该焙烧产物中的硫酸盐，其焙烧产物与工业用水的固液比为1:5～1:40；所述过滤是采用为压滤机过滤，得到的滤液为所述粗制硫酸镁溶液，得到的滤渣再加入工业用水重复洗涤和过滤步骤，使其滤渣的pH值为中性，得到所述活性多孔二氧化硅残渣。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：将步骤4)所述得到的活性多孔二氧化硅残渣，再经干燥处理，干燥温度为110－700℃，然后粉磨至粒度为50目～3250目，得到所述活性多孔状二氧化硅材料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用蛇纹石提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料的方法，属于非金属矿开发利用、无机非金属材料、固体废弃物处理以及矿物加工与环境保护领域。

背景技术

蛇纹石属于1:1型层状硅酸盐，由硅氧四面体片和镁氧八面体片构成，主要包括纤蛇纹石、叶蛇纹石和利蛇纹石。蛇纹岩、蛇纹石尾矿及石棉尾矿主要矿物组成为蛇纹石，含少量磁铁矿、滑石、水镁石、白云石、方解石等。主要化学组成是SiO₂、MgO，含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、NiO、Cr₂O₃等，其中金属氧化物以氧化镁为主。

目前，蛇纹石资源化利用常用的方法是在蛇纹石原料中加入有机酸和无机酸直接酸浸制备含镁系列化合物产品，所用的有机酸有柠檬酸、草酸、2-硝基-4-苯胂酸等，无机酸有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸等。蛇纹石提取氧化镁后的残渣直接与氢氧化钠反应制备偏硅酸钠或白炭黑等化工产品。

公告号为101792184A的中国专利“石棉尾矿综合利用的方法”中公开了一种用直接酸浸的方法进行资源化利用。公告号为102352435A的中国专利“一种纤蛇纹石纳米纤维中金属离子的高效浸出工艺”中公开了一种利用低浓度的盐酸、硫酸或硝酸为浸取剂，进行多段浸出的方法。

上述已公开的酸浸方法的缺陷在于酸处理反应不充分，氧化镁浸取率低，处理过程中容易引起二次污染；且酸、碱溶液容易腐蚀容器，对设备要求高，操作腐蚀性大，成本高。

为此，科研人员研制出用铵盐焙烧处理蛇纹石的方法；如公告号为102627302A的中国专利“一种蛇纹石加工利用的方法”，公开了一种用蛇纹石粉与铵盐进行混合焙烧，焙烧滤液和滤渣制备硅、镁系列化合物。公告号为103496723A的中国专利“一种提高蛇纹石铵盐焙烧产物中镁溶出率的方法”，也公开了一种用蛇纹石矿粉与铵盐混合焙烧提高镁提取率。用铵盐焙烧法较酸浸方法更有优势；但是，铵盐焙烧工艺要求的焙烧温度高，反应温度范围小，酸度弱，焙烧时间长，能源消耗大，原料粒度要求高。

到目前为止，还未见有用蛇纹石与酸式盐反应提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料，其技术对设备腐蚀小、环境污染小、操作及焙烧温度低、能源消耗少，且本低的相关技术的公开报道。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用蛇纹石与酸式盐反应高效提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案；一种用蛇纹石提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料的方法，包括步骤如下：

1)取蛇纹石原料进行前处理，获得蛇纹石矿粉；所述蛇纹石矿粉中MgO质量百分含量为30％～45％；

2)将步骤1)获得的蛇纹石矿粉与酸式盐混合后焙烧，得到焙烧产物和尾气；所述蛇纹石矿粉与酸式盐混合是指蛇纹石矿粉中MgO与所述酸式盐的摩尔比为1:0.5～1:5；

3)将步骤2)获得的焙烧产物进行后处理，获得粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣；

4)将步骤3)中得到的活性多孔二氧化硅残渣经再处理，获得所述活性多孔状二氧化硅材料。

上述步骤1)中所用的蛇纹石原料为蛇纹岩、蛇纹石尾矿或温石棉尾矿中至少一种；所述蛇纹石矿粉的粒度为60目～600目。

上述步骤2)中所用的酸式盐可选用硫酸氢铵、硫酸氢钠、亚硫酸氢铵或亚硫酸氢钠中至少一种；所述焙烧的焙烧温度为110～800℃，焙烧时间为0.2～4h；其中，焙烧产物中含有蛇纹石矿物与酸式盐反应形成的硫酸盐；所述尾气采用硫酸溶液法进行净化处理。

上述步骤3)中的后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；所述浸取为在所述焙烧产物中加入工业用水将其中的硫酸盐溶解，其焙烧产物与工业用水的固液比为1:5～1:40；所述的过滤是采用压滤机过滤，滤液即为所述的粗制硫酸镁溶液，滤渣即为活性二氧化硅残渣；所述的洗涤是将滤渣加入工业用水，重复冲洗和过滤使其滤渣至中性，得到所述的活性多孔二氧化硅残渣。

上述步骤4)中的再处理，是将洗涤、过滤后的活性多孔二氧化硅残渣，再经干燥处理，干燥温度110－700℃，然后粉磨至粒度为50目～3250目，得到所述的活性多孔状二氧化硅材料。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：1)所述制备方法中所用的化学助剂为酸式盐；因其熔点低，在与蛇纹石原料混合焙烧时成熔融状态，完全电离并呈强酸性，在有液相存在的状态下去除混合物中的金属氧化物，金属氧化物浸取率大于96％；其工艺流程简单、焙烧温度低，焙烧时间短，反应充分、能源消耗低，浸取时间大大缩短；与现有技术中用铵盐等做化学助剂相比更具有优势。2)该方法中选用的原料，为蛇纹岩、蛇纹石以及石棉尾矿，为其资源化利用提供了新的途径；有利于变废为利，同时对治理上述矿山周边的环境污染起到积极作用，利国利民。3)利用本发明的焙烧方法，得到的焙烧产物形成的可溶盐，经水浸、洗涤、过滤得到粗制硫酸镁盐和活性多孔二氧化硅残渣；其中的粗制硫酸镁溶液经分歩沉淀获得到精制硫酸镁溶液，用于制备含镁系列化合物；活性多孔二氧化硅残渣加入碱性原料进行反应，可制备硅酸盐材料；或经干燥、粉磨至所需粒度制备活性多孔状二氧化硅材料，其比表面积大，孔径小、分布均匀。4)整个制备过程的工艺流程短，化学助剂用量小，因而对机械设备腐蚀性也小，可降低机械设备的维修投入成本。

本发明的工作原理为去金属氧化物作用，即从蛇纹石原料中通过化学反应的方法去除氧化镁等金属氧化物并保留活性二氧化硅的过程。由于蛇纹石原料中氧化镁等金属氧化物和二氧化硅组分的电极电位相差较大，电化学性质较活泼的金属氧化物在电解质的作用下溶解进入电解液中而留下电化学性质稳定的二氧化硅残骸。

具体实施方式

本发明制备活性多孔状二氧化硅材料的方法，包括步骤如下：

1)取蛇纹石原料进行前处理，即常规的破碎、粉磨及磁选加工成蛇纹石矿粉；该蛇纹石矿粉中含有的MgO质量百分含量为30％～45％；所述的前处理包括常规的破碎、粉磨、磁选；所用的蛇纹石原料可选用蛇纹岩、蛇纹石尾矿或温石棉尾矿中至少一种；蛇纹石矿粉的粒度为60目～600目。

2)将步骤1)获得的蛇纹石矿粉与酸式盐混合，经110～800℃的高温焙烧0.2～4h后，得到焙烧产物和尾气；其中，蛇纹石矿粉与酸式盐混合时按蛇纹石矿粉中MgO与酸式盐的摩尔比为1:0.5～1:5进行配比；尾气经硫酸溶液吸收法进行净化处理。

3)将步骤2)获得的焙烧产物进行后处理，得到粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣；

4)对步骤3)中得到的粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣分别进行再处理；其中，粗制硫酸镁溶液经常规的分步沉淀法获得精制硫酸镁溶液；活性多孔二氧化硅残渣经干燥、粉磨，得到活性多孔状二氧化硅材料。

上述步骤2)中所用的酸式盐可选用硫酸氢铵、硫酸氢钠、亚硫酸氢铵或亚硫酸氢钠中至少一种；上述的焙烧产物中含有硫酸盐。

上述步骤3)中的后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；其中，浸取为在焙烧产物中加入工业用水混合，其焙烧产物与工业用水的固液比为1:5～1:40；混合搅拌生成硫酸盐溶解液；经压滤机过滤后，得到上述的粗制硫酸镁溶液和活性二氧化硅滤渣；洗涤是在滤渣内再加入工业用水，重复冲洗使滤渣至中性，得到活性多孔二氧化硅残渣；

将步骤3)获得的粗制硫酸镁溶液经分歩沉淀法获得精制硫酸镁溶液；该精制硫酸镁溶液用作化工原料，制备含镁系列化合物；将活性多孔二氧化硅残渣在上述的洗涤工序后，再经干燥处理，干燥温度110－700℃；然后，粉磨得到活性多孔状二氧化硅材料；其粉磨粒度为50目～3250目。

上述步骤2)的硫酸溶液吸收法是通过硫酸溶液与尾气中的氨、三氧化硫和二氧化硫气体反应进行净化处理。

上述步骤4)的处理粗制硫酸镁溶液的分步沉淀法，具体是根据不同金属离子沉淀的溶度积常数计算金属离子开始沉淀pH值进行分步沉淀，获得镍、铬、铁多种不同的金属氢氧化物沉淀物(氢氧化镍、氢氧化铬、氢氧化铁)和精制硫酸镁溶液。

上述制备含镁系列化合物包括：氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁、碳酸镁含镁系列化合物。

以下结合具体实例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

实例1：

本实例选用蛇纹岩为原料。

1)将蛇纹岩原料进行破碎、粉磨、磁选，加工成蛇纹石矿粉。其粒度为60目，MgO质量百分含量为45％；该前处理包括常规的破碎、粉磨、磁选工序。

2)将步骤1)获得的蛇纹岩矿粉按MgO与亚硫酸氢铵的摩尔比为1:5计算质量比，称量物料并混合搅拌均匀；在800℃下焙烧反应0.2h后，得到焙烧产物和尾气；其中，尾气中三氧化硫、二氧化硫或氨气等通过常规的硫酸溶液吸收法进行收集。

3)将步骤2)获得的焙烧产物进行后处理；其中，后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；所述浸取为在所述焙烧产物中按固液比为1:15与工业用水在带搅拌器的装置中进行混合，浸取焙烧产物中的硫酸盐；经压滤机过滤后，得到粗制硫酸镁溶液和滤渣；洗涤是在滤渣内加入工业用水，重复冲洗使其滤渣至中性，得到活性多孔二氧化硅残渣。

4)对步骤3)中得到的粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣分别进行再处理；其中，粗制硫酸镁溶液，经常规的分步沉淀法获取精制硫酸镁溶液；活性多孔二氧化硅残渣再经干燥处理，干燥温度为400℃，然后粉磨得到活性多孔状二氧化硅材料，其中，粉磨粒度为50目。

本实例中氧化镁的浸取率为96.3％；精制硫酸镁溶液可用于制备氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁和碳酸镁等镁系列化合物；所获得的活性多孔状二氧化硅材料的比表面积为82.5m²/g，平均孔径1.8nm。

实例2

本实施实例选用蛇纹石尾矿为原料；其制备方法与实例1基本相同，在此不再赘述；其不同点在于：

1)将蛇纹石尾矿进行破碎、粉磨、磁选获得蛇纹石矿粉，其粒度为600目，蛇纹石矿粉中的MgO质量百分含量为30％；

2)将步骤1)获得的蛇纹石矿粉按MgO与硫酸氢铵的摩尔比为1:0.5计算质量比，称量物料并混合搅拌均匀；将其置入有尾气收集装置的温控反应装置中，在110℃下焙烧反应4h；通过常规的硫酸溶液吸收法将反应过程中产生的气体进行收集。

3)将步骤2)获得的焙烧产物进行后处理；其中，后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；所述浸取为在所述焙烧产物中按固液比为1:5与工业用水在带搅拌器的装置中进行混合，浸取焙烧产物中的硫酸盐；经压滤机过滤后，得到粗制硫酸镁溶液和滤渣；洗涤是在滤渣内加入工业用水，重复冲洗使其滤渣至中性，得到活性多孔二氧化硅残渣。

4)对步骤3)中得到的粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣分别进行再处理。其中，将粗制硫酸镁溶液经常规的分步沉淀法获取精制硫酸镁溶液；活性多孔二氧化硅残渣经干燥处理，干燥温度为700℃，然后粉磨得到活性多孔状二氧化硅材料，其中，粉磨粒度为600目。

本实例中氧化镁的浸取率为97.1％；精制硫酸镁溶液可制备氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁和碳酸镁等镁系列化合物；所获得的活性多孔状二氧化硅材料的比表面积为156.5m²/g，平均孔径2.6nm。

实例3

本实例选用温石棉尾矿为原料。其制备方法与实例1基本相同，在此不再赘述；其不同点在于：

1)将温石棉尾矿进行破碎、粉磨、磁选获得温石棉尾矿矿粉，其粒度为200目，MgO质量百分含量为35％；

2)将步骤1)获得的温石棉尾矿矿粉按MgO与硫酸氢钠的摩尔比为1:3.0计算质量比，称量物料并混合搅拌均匀；将其置入有尾气收集装置的温控反应装置中，在380℃下焙烧反应2h；通过常规的硫酸溶液吸收法将反应过程中产生的尾气进行收集。

3)将步骤2)获得的焙烧产物进行后处理；其中，后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；所述浸取为在所述焙烧产物中按固液比为1:25与工业用水在带搅拌器的装置中进行混合，浸取焙烧产物中的硫酸盐；所述的过滤是采用压滤机过滤，过滤后得到粗制硫酸镁溶液和滤渣；所述的洗涤是将滤渣加入工业用水，重复冲洗使滤渣至中性，得到活性多孔二氧化硅残渣。

4)对步骤3)中得到的粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣分别进行再处理；其中，粗制硫酸镁溶液经常规的分步沉淀法获取精制硫酸镁溶液；活性多孔二氧化硅残渣经干燥处理，干燥温度为110℃，然后粉磨得到活性多孔状二氧化硅材料，其中，粉磨粒度为3250目。

本实施例中氧化镁的浸取率为96.9％；精制硫酸镁溶液可直接采用常规方法制备氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁等镁系列化合物；所获得的活性多孔状二氧化硅材料的比表面积为257.8m²/g，平均孔径2.3nm。

实例4

本实例选用蛇纹岩和温石棉尾矿为原料。其制备方法与实例1基本相同，在此不再赘述；其不同点在于：

1)将蛇纹岩和温石棉尾矿进行破碎、粉磨、磁选获得蛇纹石矿粉，其粒度为120目，MgO质量百分含量为38.8％；

2)将步骤1)获得的蛇纹石矿粉按MgO与硫酸氢钠的摩尔比为1:4.0计算质量比，称量物料并混合搅拌均匀；将其置入有尾气收集装置的温控反应装置中，在400℃下焙烧反应1.5h；通过常规的硫酸溶液吸收法将反应过程中产生的尾气进行收集。

3)将步骤2)获得的焙烧产物进行后处理；其中，后处理包括浸取、过滤及洗涤工序；所述浸取为在所述焙烧产物中按固液比为1:20与工业用水在带搅拌器的装置中进行混合，浸取焙烧产物中的硫酸盐；所述的过滤是采用压滤机过滤，过滤后得到粗制硫酸镁溶液和滤渣；所述的洗涤是将滤渣加入工业用水，重复冲洗使滤渣至中性，得到活性多孔二氧化硅残渣。

4)对步骤3)中得到的粗制硫酸镁溶液和活性多孔二氧化硅残渣分别进行再处理；其中，粗制硫酸镁溶液经常规的分步沉淀法获取精制硫酸镁溶液；活性多孔二氧化硅残渣经干燥处理，干燥温度为500℃，然后粉磨得到活性多孔状二氧化硅材料，其中，粉磨粒度为1250目。

本实施例中氧化镁的浸取率为97.6％；精制硫酸镁溶液可直接采用常规方法制备氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁等镁系列化合物；所获得的活性多孔状二氧化硅材料的比表面积为226.5m²/g，平均孔径2.1nm。

用蛇纹石提取氧化镁制备活性多孔状二氧化硅材料的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。