硼泥中镁、硅回收与综合利用研究进展

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1、增刊第十三届全国非金属矿加工利用技术交流会论文集·2l·化学稳定性，在建材、环保和材料制备工业中有很大需求f6l。对硼泥中镁和硅进行回收利用，制成具有高附加值的MgO、Mg(OH)2、MgS04、多孑LSi02及白炭黑等产品，不仅可以缓解环境压力。还可以实现硼泥的资源化利用。本文中就硼泥现有回收镁的碳化法工艺、酸法工艺、中性盐工艺、相转移工艺及直接法工艺等进行归纳总结，并对提镁后富硅渣的综合利用进行评述。在此基础上，针对硼泥不同性质特点对比分析最佳工艺路线，并对镁和硅深加工制备高附加值产品进行分析和展望。硼泥轻质M

2、sc(’2硼泥提镁工艺2．1碳化法工艺当硼泥中镁以菱镁矿(MgC03)、碱式碳酸镁(xMgC03·yMg(OH)2·zH20)物相存在时，可以通过煅烧处理后，镁以MgO的形式释放出来，然后进行消化碳化处理，使MgO转变为可溶性的Mg(HCO，)2，再经过热解、过滤和烘干后，制得轻质碳酸镁。王奉书等【7】和李治涛18I以硼泥为原料，分别进行了碳化法制取轻质碳酸镁最佳条件的探讨及工业化研究，实现了工业化应用，镁总回收率为65％，其工艺流程见图2。H20C02建材t废渣圈2■泥碳化法生产轻质碳酸镁工艺圈Fir．．2How

3、-sheetoflightmaglll商uillcarbonateproductionbycarbonationtechnologyfromboronmud硼泥碳化法生产轻质碳酸镁工艺简单，投资较少，但该工艺适应性较差，只适用于以菱镁矿及碱式碳酸镁结构形式的硼泥，不适用于常见的富镁橄榄石型或蛇纹石型硼泥，且存在镁总回收率较低的缺点。2．2酸法工艺酸法工艺是处理硼泥回收镁和硅最常见工艺，根据使用酸种类的不同可以分为盐酸处理法和硫酸处理法；又根据酸处理方式的不同，可以分为直接浸出法和焙烧水浸法。酸法工艺是采用强酸破坏硼

4、泥中含镁矿物结构，使镁以Mg+形式进入溶液，对浸出液进一步净化处理，可以制的相应MgSO·、MgCl2及Mg(OH)2等产品。范建萍191分别以盐酸和硫酸作浸出剂，对硼泥酸法浸出提镁进行了研究。结果表明：镁的浸出率都高达95％以上。盐酸与硫酸相比有更强的反应活性，但浸出选择性较差。此外，以硫酸作浸出剂在工业上较易实现。故多采用硫酸作硼泥浸出剂。针对得到的硫酸镁溶液中其他铁、锰等杂质．利用铁、锰、镁等离子水解沉淀时pH的差异flOl，采用氢氧化钠作pH调节剂，在有氧化剂存在的条件下，可以较好地除去硫酸镁溶液中的杂质元

5、素，得到纯净的硫酸镁溶液。宁志强等⋯I采用硫酸与硼泥液固质量比为2：1，在300℃下进行了焙烧实验，反应2h后，用水浸取煅烧渣，得到硫酸镁溶液和未反应渣，镁的浸出率为88％。浸出液经除杂、沉淀后可制得氢氧化镁产品。硼泥酸法回收镁工艺优点是回收率高，制得镁产品纯度高，但反应过程使用过量强酸，对设备腐蚀严重，部分无定形的硅会以硅酸或硅胶的形式被析出。对后续作业有影响，而且容易产生大量含酸废水，受环境与经济成本制约。2．3中性盐工艺针对酸法分解硼泥工艺耗酸量大及腐蚀严重的问题，需要研究其他较为温和的硼泥提镁工艺。王伟【蛹

6、研究了硫酸铵焙烧硼泥提取氧化镁的绿色工艺流程。首先对硼泥在700oC进行煅烧3h预处理，使其中的碳酸镁成分转变为轻烧氧化镁，然后以(NH。)2SO。与MgO物质的量比1．2：1混匀，在500℃下焙烧4h后，将产物进行水浸处理制得硫酸镁溶液。在该工艺条件下镁的转化率为84％。硫酸铵焙烧工艺最大的优点是硫酸铵可以循环使用．降低了硫酸铵的消耗，但在对硫酸铵焙烧过程机理研究中发现，对于预先煅烧过程解离出的MgO易反应浸出。对于煅烧不能分解的硅酸镁矿物，在焙烧过程中会有副反应物M93Si一0。。(OH)2产生，而导致硼泥中的

7、镁不能完全转变为MgSO．。影响·22·中国粉体技术第18卷镁的回收率。2．4相转移工艺高佳令等‘131提出了以CaCl2或MgCl2作催化剂的相转移工艺，主要是利用碳酸钙和氢氧化镁分别比氢氧化钙和碳酸镁的溶解度小的原理，使硼泥中的活性MgCO，与Ca(OH)z反应生成Mg(OH)2，反应如下㈣：MgC03+CaZ‘’--+CaC03+Mgz+，M矿+Ca(OH)z-+Mg(OH)2+Can，总反应：MgC03+Ca(OH)2=CaC03+Mg(OH)2。反应生成的Mg(OH)2在常温下通人C02，Mg(OH)2可

8、以转化为可溶性的Mg(HC03)z进入溶液中，对溶液进行加热可以使Mg(HCO，)z分解为轻质碳酸镁。该工艺只适用于从含有活性MgC03硼泥中回收镁，不具有普遍性。从反应机理上来看，该反应为反应物和生成物都为固相的反应，动力学转化速度可能较慢，且相对研究数据偏少。2．5直接法工艺采用硅热还原法生产镁的工艺在工业上已得到广泛应用1151。借鉴硅热还原的原理，W