郑水林1李杨2刘福来1杜高翔1朱多功3
（1.中国矿业大学［北京］，北京 100083；2.北京工业大学实验学院，北京 100024；3.阿克塞富利达非金属开发公司，甘肃省阿克塞哈萨克族自治县 736400）
摘要 以石棉尾矿为原料，采用酸浸、氧化除铁、控制碱析Mg（OH）2以及酸浸渣碱溶、稀酸法控制沉析SiO2工艺，并在碱析和稀酸沉析过程中适时进行表面处理和粒径控制，制备了超细Mg（OH）2和超细高比表面积SiO2 。中试主要产品的技术指标为：①超细氢氧化镁：中位粒径（d50）（1.0±0.2）μm，Mg（OH）2＝98%±0.5%，白度＞92.0；②超细二氧化硅：BET比表面积为190～479 m2/g，孔体积为0.47～1.01 cm3/g，平均孔径3～8nm，干基SiO2含量为≥99%，白度≥93.0；③产出率（以加工1000 kg尾矿计）：超细氢氧化镁≥420 kg，超细高比表面积二氧化硅≥310 kg，尾矿中氧化镁和二氧化硅的回收率80%以上［1～16］ 。
关键词 石棉尾矿；综合利用；氢氧化镁；二氧化硅 。
第一作者简介：郑水林，男，生于1956年，中国矿业大学［北京］化学与环境工程学院教授，博士生导师，长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究 。E-mail：shuilinzh@yahoo.com.cn 。
一、前言
石棉尾矿包括石棉矿的围岩和伴生矿物，如蛇纹石以及经分选以后废弃的七级短棉和粉尘 。西部地区是中国主要石棉产区，产量占全国石棉总产量的90%以上 。目前中国西部石棉产区每选出1 t合格的3～5级石棉需用石棉矿石26～28 t，也即每产1 t成品棉要产生25～27 t尾矿 。西部矿区（青海茫崖、新疆巴州、羌若三矿）等地每年生产成品石棉约30万t，每年新增尾矿750万t以上 。同时，该地区累积石棉尾矿已达数千万t，仅甘肃阿克塞红柳沟矿区累计堆积尾矿就达到1300万t以上 。这些尾矿不仅占用了大量的土地，而且由于尾矿中所含的大部分是粉状物，遇风漫天飞，形成严重的环境污染 。因此，解决堆积如山的石棉尾矿是中国西部石棉产区，乃至整个西部地区环境保护的重大挑战之一 。
自20世纪80年代以来，国内外对石棉尾矿的综合利用进行了一些研究，如制备砖瓦、陶瓷、微晶玻璃、多孔二氧化硅、白炭黑以及提取氧化镁、金属镁等，但除了加拿大诺兰达公司和澳大利亚Golden Triangle Resources公司等正在投资建以石棉尾矿为原料的金属镁生产厂之外，其他利用尚未形成大规模的工业化 。迄今为止，国外进行的主要研究是采用盐酸、硫酸或混酸浸取石棉尾矿或用碳酸钠、碳酸氢铵处理石棉尾矿制取镁盐、氧化镁或镁金属 。但多数研究只是为了回收石棉尾矿中的氧化镁或者镁，而没有考虑二氧化硅的回收 。WALSH George R及DELMAS Michel P B在采用盐酸浸取石棉尾矿后进行过滤，得到镁盐，再用盐酸溶液洗涤滤渣，得到高比表面积（B.E.T最高440 m2/g）二氧化硅［1～16］（CA2240082，1998/07/27） 。
中国石棉尾矿综合利用技术存在的主要问题是：①开发的产品技术含量不高或质量不稳定，如大多数为纯度不高的氧化镁、二氧化硅或普通白炭黑，不能产生经济效益；②大多数为实验室试验研究，没有解决工业化的关键技术问题，距离工业化较远；③没有完全解决二次废渣的利用问题 。
石棉尾矿的主要化学成分是SiO2和MgO，是一种资源 。高效综合利用这种资源既是环保的需要，也是经济发展的需要 。研究是基于这种需要，在大量实验室试验研究的基础上，在甘肃阿克塞哈萨克自治县建立了日处理1t左右石棉尾矿的中试生产线，采用高新技术，充分利用尾矿中的各种矿物和化学组分，开发市场前景好、技术含量和附加值高的超细Mg（OH）2和超细高比表面积SiO2产品，同时在综合利用中不产生新的污染，走出了一条石棉尾矿高效综合利用、环境效益与经济效益统一之路 。
二、原料、试剂和工艺设备
（一）原料
中试用石棉尾矿取自甘肃省阿克塞县红柳沟，主要化学成分列于表1 。
表1 中试用石棉尾矿的主要化学成分
（二）试剂
1 ）碱：含NaOH96%的固体工业片碱 。
2）酸：H2SO4含量92%的工业硫酸 。
3）粒径控制剂：OP，工业纯 。
4）表面处理剂：YB，工业纯 。
5）氧化剂：双氧水，浓度为30% 。
（三）工艺
首先对石棉尾矿进行酸浸，然后将酸浸产物过滤洗涤；滤液调至一定的浓度进行氧化和沉析氢氧化铁，过滤除去氢氧化铁后加碱沉淀Mg（OH）2，同时在Mg（OH）2沉淀过程中适时添加表面处理剂以控制产品粒度，防止超细Mg（OH）2粒子在干燥时形成硬团聚；Mg（OH）2沉淀物经压滤、洗涤、干燥后即得超细 Mg（OH）2 。酸浸后的滤渣加入碱和水进行反应，反应产物过滤除去不溶渣，制取高纯度硅酸钠，然后采用稀酸控制沉析超细SiO2；同时在沉析过程中适时添加粒径控制剂控制产品粒度和比表面积；超细SiO2沉淀物经陈化后进行压滤、洗涤和干燥 。其原则工艺流程如图1所示 。
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