阿克塞石棉尾矿氧化物分离提取关键技术研究.pdf

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1、阿克塞石棉尾矿氧化物分离提取关键技术研究2012宋鹏程硕士环境工程彭同江教授ClassifiedIndex:X754U.D.C:502SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisStudyontheKeyTechnologyofSeparatingandExtractingOxideFromChrysotileAsbestosTailingsinAkesaiGrade:2012Candidate:SongPengchengAcademicDeg

2、reeAppliedfor:MasterSpeciality:EnvironmentalEngineeringSupervisor:Prof.PengTongjiangApril.15,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下（或我个人……）进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表

3、示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要基于石棉尾矿的主要化学成分是SiO2和MgO，本文以去金属氧化物作用为理论指导对阿克塞红柳沟矿区尾矿进行资源化利用研究。对不同矿山尾矿进行了矿物学特征分析和预处理，将纤蛇纹石短纤维从石棉

4、尾矿中分离，分类高效利用。短纤维直接酸浸或与硫酸氢铵焙烧分离氧化物制备纤维状多孔二氧化硅；石棉尾矿渣与硫酸氢铵混合焙烧分离氧化物制备多孔氧化硅；精制硫酸镁滤液水热合成氢氧化镁；以多孔氧化硅为硅源水热合成硬硅钙石型保温材料。研究结果表明：①阿克塞石棉尾矿主要化学成分为SiO2和MgO，主要物相组成是蛇纹石，还有少量滑石、磁铁矿等；预处理后提纯获得纯度较高的纤蛇纹石短纤维，含少量滑石；②短纤维酸浸分离氧化物优化条件：硫酸溶液质量分数35%，反应温度90ºC，反应时间2.0h，液固体积质量比10:1；纤维状多孔二氧化硅中S

5、iO2含量为98.30%；2微观形貌呈纤维状，BET比表面积369.22m/g，BJH累积孔容0.43cc/g，孔径3.78nm，纤维状多孔二氧化硅热稳定性好。短纤维与硫酸氢铵焙烧分离氧化物优化工艺条件：NH4HSO4:MgO摩尔比2.5，焙烧温+度500℃，焙烧时间1.5h。H作用使得纤蛇纹石中氢氧镁石八面体片结构溶解，原位保留和修饰了硅氧四面体片结构组元，形成了纤维状多孔二氧化硅；③石棉尾矿渣与硫酸氢铵混合焙烧分离氧化物优化条件：NH4HSO4:MgO摩尔比4.0，焙烧温度500ºC，焙烧时间2.0h，粒度120

6、目；多孔氧化硅中SiO2含量为72.17%，烧失量21.15%，微观2形貌是纤维和非纤维的混合体，BET比表面积80.56m/g，BJH累积孔容0.193cc/g，孔径3.818nm，热稳定性好，20~1000ºC范围内未发生晶相转变。在熔融状态下硫酸氢铵与石棉尾矿粉中蛇纹石、水镁石等矿物作用，使得镁氧八面体片溶解，蛇纹石结构坍塌，重组形成非晶态多孔氧化硅；④精制硫酸镁水热合成氢氧化镁粉体的优化条件：反应温度180ºC，反应时间8.0h，nMgSO4：nNaOH=0.995，晶型控制剂可为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三

7、甲基溴化铵、乙二醇、丙三醇和二乙醇胺；⑤以多孔氧化硅为硅源，CaO为钙源，按Si/Ca摩尔比1:1，水热温度220ºC，反应时间18h，液固体积质量比30:1合成硬硅钙石；西南科技大学硕士研究生学位论文第II页4-多孔氧化硅电离为络阴离子[H2SiO]，与氢氧化钙的水合离子2+Ca(H2O)5(OH)发生共棱反应，形成半结晶状态的C-S-H(Ⅱ)，首先C-S-H(Ⅱ)转变为C-S-H(Ⅰ)，随着反应继续与络阴离子形成雪硅钙石，继续升高温度或增加时间转化成稳定的硬硅钙石。本研究为石棉尾矿的资源化利用提供新的研究思路，不

8、仅能解决尾矿大量堆积引起的社会、环境问题，而且可实现石棉尾矿的高效利用，创造更高的经济价值。关键词：石棉尾矿;纤蛇纹石短纤维;纤维状多孔SiO2;氢氧化镁;硬硅钙石西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractBasedonthechemicalcompositionsofchrysotileasbestostailingswereS