从铁矿石选矿过程中产生的砂性尾矿获取粉状硅酸钠的方法技术

本发明专利技术涉及一种从铁矿石选矿过程中产生的砂性尾矿获取粉状硅酸钠的方法。本发明专利技术主要是为了生产土木建筑业和道路铺设中所用地质聚合物的原料。利用这种砂性尾矿，不仅可以通过获得商用产品来增加其附加值，而且可以减少大型尾矿坝处理中这种尾矿对环境产生的影响。大型尾矿坝处理中这种尾矿对环境产生的影响。大型尾矿坝处理中这种尾矿对环境产生的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从铁矿石选矿过程中产生的砂性尾矿获取粉状硅酸钠的方法


[0001]本专利技术涉及一种通过矿物生产(尤其是铁矿选矿)过程中产生的砂性尾矿来获取粉状硅酸钠的方法。本专利技术主要是为了生产土木建筑业和道路铺设中所用地质聚合物的原料，以及碱性介质中的活性材料。利用这种砂性尾矿，不仅可以通过获得商用产品来增加其附加值，而且可以减少大型尾矿坝处理中这种砂性尾矿对环境产生的影响。

技术介绍

[0002]硅酸钠是一种无机化合物，其化学式为Na2O.xSiO2(其中x在2.06～3.87之间)，由SiO2(二氧化硅或硅石)和Na2O(氧化钠)反应生成。硅酸钠既可以水溶液形式存在，也可以固体形式存在，广泛应用于各种工业领域的众多应用、产品和工业制程中。
[0003]硅酸钠家族，也被称为可溶性玻璃(“水玻璃”)，包括数种含有氧化钠(Na2O)和二氧化硅(SiO2)或硅酸钠混合物的化合物，其重量比、固体含量、密度和粘度各不相同。这些材料包含一系列化合物，如正硅酸钠(Na4SiO4)、偏硅酸钠(Na2SiO3)、聚硅酸钠([Na2SiO3]n
)、焦硅酸钠(Na6Si2O7)等形式。硅酸钠化合物具有无色透明、玻璃状等特性，可溶于水，市面上有粉状或粘稠溶液等产品。有些形式是可溶的，有些则是几乎不溶的，不溶形式可在压力下通过加水加热的方式变得容易溶解。
[0004]硅酸钠在中性和碱性溶液中稳定。在酸性溶液中，硅酸根离子与氢离子反应生成硅酸，加热时形成一种名为硅胶的坚硬玻璃状物质。
[0005]硅酸钠主要用作粘合剂/聚结剂，在造纸、木材、金属板、玻璃、瓷器陶瓷、光学应用、绝缘材料、耐火水泥、耐酸和防酸水泥、煤砖等各类工业中扮演着非常重要的角色。可溶性硅酸盐还可以与氟化硅或硅石反应，生成收缩率低、热膨胀系数接近钢材的耐酸水泥。
[0006]在采矿业中，由于硅酸钠具有分散粘土、砂子、石英、萤石、高岭土等颗粒的能力，因此可在磨矿阶段起到辅助作用。而且，作为一种改性剂，硅酸钠可被用作抑制剂和分散剂，广泛应用于浮选工艺。同时，它在硫化物浮选中的应用也非常突出。还有文献提到，由于其碱性特点和可用作沸石合成剂，硅酸钠也可应用于酸性矿山排水修复工程中。
[0007]在民用建筑中，硅酸钠可用于生产地板、墙板和楼板防水材料；由于其耐高温性，可用于生产隔墙和防火门，并作为促进水泥固化的添加剂；另外，其还可用于生产隔热材料，以及化妆品和洗涤剂。
[0008]正如本领域技术人员所熟知的，工业上制备硅酸钠最常用的方法是：
[0009]●
二氧化硅与碳酸钠(Na2CO3)在1300℃高温下进行熔融反应。
[0010]●
二氧化硅与硫酸钠(Na2SO4)在1300℃高温下进行熔融反应。
[0011]●
使用水蒸气高温加热砂料和氯化钠混合物。
[0012]●
通过对高压釜中的硅质岩(砂岩、玉髓、蛋白石、硅藻土等)进行高温高压加热，在氢氧化钠(NaOH)溶液中制得。
[0013]由于为维持炉内高温而需要消耗大量能源，因此通过碳酸钠与二氧化硅(石英砂)反应生产硅酸钠的方法是一个能源密集型过程。
[0014]制备硅酸钠的常规方法是将二氧化硅(SiO2)与碳酸钠(Na2CO3)混合或将二氧化硅(SiO2)与硫酸钠(Na2SO4)混合(较少使用)，然后在高温(1200℃～1500℃)高压炉中熔化。另一种方法同样采用高温高压加热，将硅质岩(砂岩、玉髓、蛋白石、硅藻土等)溶解在氢氧化钠溶液(NaOH)中制得，这种方法在巴西最常见。
[0015]向高压釜中的玻璃状混合物注入蒸汽和水进行高压处理，然后形成透明、无味而略带粘性、可完全溶于水的液体。该溶液呈强碱性，在任何使用和储存条件下都很稳定，经干燥后可形成水合硅酸钠晶体。所生产的硅酸盐的最终性能取决于SiO2/Na2O的比例，在此过程中可通过添加NaOH来改变这一比例，以下化学反应式可总结这一过程：
[0016]Na2CO3+nSiO2→
Na2O.nSiO2+CO2[0017]硅酸钠含有三种成分：构成主要成分的二氧化硅、以氧化钠为代表的碱金属氧化物，以及赋予水合特性的水。
[0018]可溶性硅酸钠是硅酸盐的聚合物。聚合度越大，SiO2四面体共用的氧原子比例越大，因此SiO2/Na2O比例就越大。该比例值被称为“二氧化硅模数”，其值从1.6到3.75不等。即使有可能生产二氧化硅模数大于4的硅酸盐，实际上溶解度也很低。硅酸盐的SiO2/Na2O比例一般以质量比表示，决定产品的物理和化学性质及功能活性。该比例的变化成就了硅酸钠的多种用途。随着SiO2/Na2O比例增大，粘度增大，溶液pH值降低。而随着溶液浓度的增加，粘度增大，直至变成固体。由于这一原因，二氧化硅模数较高的商用溶液的总固体浓度较低。
[0019]图1显示了通过常规熔融法和水热法制造硅酸钠的流程图，这两种方法均可提供具有相同理化指标的产品。
[0020]通过第一种方法(a)，碳酸盐和石英砂在1500℃高温炉内发生熔融反应。之后，将熔融产品(100％硅酸钠)送入高压釜，并加入水。在高压作用下，硅酸盐溶解为硅酸钠溶液，然后将其过滤。
[0021]采用熔融法(a)时发生的化学反应如下：
[0022]Na2CO3+xSiO2→
Na2O.xSiO2+CO2[0023]Na2O.xSiO2+nH2O
→
Na2O.xSiO2.nH2O
[0024]采用水热法(b)时，将碳酸盐和石英砂混合后放入反应器中，在高温高压下，反应器中发生以下反应：
[0025]2NaOH+xSiO2+(n
‑
1)H2O
→
Na2O.xSiO2.nH2O
[0026]在碳酸钠的使用过程中，添加氢氧化钠通常只是为了校准最终产品中的Na2O含量。过滤则是为了去除现有胶体形式的二氧化硅。
[0027]为寻找硅酸钠生产中使用的各种替代来源，需注意的是，在铁矿石提取过程中，会产生大量矿渣，这些矿渣来自矿石选矿过程的不同阶段，主要由类似于极细沙的含沙固体成分组成。
[0028]矿渣具有与普通砂料非常相似的化学特性，这一优点增加了其作为石英砂(SiO2)替代品的潜力。
[0029]这些产生量与铁精矿相当的含砂矿渣被储存在水坝中或被用于填充矿洞。因此，这些残渣的可用性，加上它们与普通砂料的相似性，使其具有成为各种工业领域原材料(特别是在民用建筑产品的制造方面)的潜力。
[0030]矿渣回收问题已成为旨在减少与矿渣相关的负面环境影响的研究主题。就巴西而
言，人们对采矿业产生的大量矿渣尤其关注。更具体地说，就铁矿石选矿过程中产生的尾矿而言，人们非常重视其可再利用性和附加值。
[0031]考虑到在矿石提取过程中产生的大量尾矿，矿渣的潜在用途将会对环境产生积极影响，这样可避免尾矿存放在大坝中，还可大大减少这些设施的规模和体积。
[0032]鉴于采用新原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从铁矿石选矿过程中产生的砂性尾矿获取粉状硅酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：a)去除所述铁矿石选矿过程中产生的砂性尾矿内存在的超细粒级(粒径小于40μm)；b)对去除泥浆的材料进行除去多余水分的处理；c)干燥除去多余水分后的材料；d)按一份尾矿两份溶液(质量比)的比例向经过干燥后的材料中加入浓度为33～38mol/L的氢氧化钠溶液；e)在适当设备中搅拌所述尾矿和所述氢氧化钠溶液，确保其充分混合；f)以400℃至500℃温度对混合物进行热处理，然后冷却所获得的材料；以及g)处理冷却后的材料，即最终产物，以防因其吸湿性而吸收水分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：从所述步骤a)得到的所述脱泥浆材料具有可达到20...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：淡水河谷公司，
类型：发明
国别省市：