[發明專利]一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂的方法

在審

• 申請號: 201410822367.1
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104528780A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 劉生鵬;李浩陽;孟培培;丁一剛;盛昌和;許莉莉;龍秉文;鄧伏禮
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學;湖北六國化工股份有限公司
• 主分類號: C01F5/20
• 分類號: C01F5/20;C08K9/06;C08K7/08;C08K3/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;劉洋

技術領域

本發明屬于廢棄物資源化利用和功能納米材料領域，具體涉及一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂的方法。

背景技術

磷礦是全球農業生產所需的主要肥料——磷肥的原料，是全球糧食生產的重要保障；也是精細磷化工產品生產的原料。目前，我國已發展成為世界磷礦石、磷肥磷化工產業大國，磷礦資源的開發利用在世界經濟社會發展中具有重要影響和作用。我國90％以上的磷礦品位低于26％，平均品位約17％。隨著磷礦資源的不斷開采利用，中低品位及難選磷礦資源的開發利用受到普遍重視。我國大多數中低品位礦石中的鎂、鐵、鋁氧化物的含量高，需要經過較復雜的選礦加工流程才能得到滿足生產要求的磷精礦。磷礦中的鎂一般以白云石(CaCO₃·MgCO₃)的形式存在，部分磷礦MgO的質量含量達到10％。目前國內大都采用反浮選去掉白云石以獲得低鎂精礦再進行濕法加工，大多數磷礦經浮選后磷尾礦中MgO質量含量較高，約14～18％。隨著磷尾礦排放量的逐年增加，不僅造成資源浪費，而且帶來嚴重的環境污染。如何將磷尾礦回收利用，變廢為寶，成為磷化工行業迫切需要解決的問題。

關于對磷礦進行酸解以達到脫鎂的研究，國內外均有研究，實例如下：

日本的Hitachi公司提出一種用磷酸處理磷礦除鎂的方法。所用的洗滌劑磷酸比硫酸的價格高得多，一般約為4-5倍，從降低磷損失率獲得的收益還很難彌補原料費用的增加。其次，這種方法涉及三次過濾分離，流程很復雜。另外處理過程中還要使用劇毒和腐蝕性很強的氟化氫溶液，這就給安全生產和環境保護造成困難。

1982年，Ishaque用稀硫酸浸泡磷礦粉除鎂，結果磷損失非常大。例如，當除MgO率為26.4％時，P₂O₅損失為5.4％；除鎂率為66％時，磷損失高達14.8％。1983年，湖南大學陳昭宣等研究了用稀硫酸洗滌磷礦除鎂，結論仍然是否定的。1984年，蘇聯列寧格勒化學研究所提出一種“改進”的硫酸處理方法，使用較低濃度(4～7％)的硫酸，分三段加入反應，嚴格控制段間pH梯度和每段加酸速度，以期提高磷的收率，但大多數結果仍不理想：在基本相同的條件下數據差別很大，在較差的情況下，除鎂率達到48％時，磷損失可高達12％。

關于磷尾礦的處理利用問題上，大多是利用磷尾礦本身的特點加以回收利用。路學軍、呂子健、盧中寶等人按照加氣混凝土的生產要求和使用強度，以磷尾礦為主要原料，加入膠凝材料、發氣材料，經高壓蒸汽養護，制成具有一定強度的砌塊。所制加氣混凝土制品達到相關產品質量標準的要求。管宗甫、陳益民、郭隨華等人，利用磷渣、磷礦和磷尾礦并復合適宜的廢渣或無機非金屬礦配制了水泥熟料燒成助劑，利用這些助劑并適當調整配料方案在正常條件下燒成了高強熟料。

王海軍對礬山磷礦磁選尾礦的礦物組成、鐵的賦存狀態、礦物嵌布特征以及用重選、重磁聯合流程、磁選分別對其進行回收鐵的試驗研究。用磁選法粗選并進行粗精礦再磨再選,可獲得含鐵64.19％、回收率5.63％的鐵精礦。上述各種方法雖然解決了磷尾礦堆存的問題，但并未實現礦產資源的綜合利用。

氫氧化鎂是一種重要的鎂化工產品，是一種具有極強的緩沖性能、高效化學吸附性能的堿劑和具有阻燃性能的無機阻燃劑，廣泛應用于環保、陶瓷材料、醫藥、高分子材料等領域，市場需求量較大。氫氧化鎂產品的生產，多以天然礦物水鎂石、含有氯化鎂的鹵水鹵礦、或菱鎂礦為原料，經過物理或化學轉化制成。

氫氧化鎂作為一種添加型高效阻燃劑，擁有填充、阻燃和抑煙三重功能，并且產生的煙霧無毒、無腐蝕，相對于有機鹵素系阻燃劑來講，氫氧化鎂作為阻燃劑的高聚物是一種綠色工程材料。氫氧化鎂阻燃劑需要高填充量才能滿足實際阻燃要求，因其難以在聚合物基體中均勻分散，而嚴重影響了被阻燃高分子材料的力學性能和加工性能。因此，必須通過表面改性方法改善納米氫氧化鎂粒子的表面特性，使其表面產生新的物理、化學或機械性能，提高納米氫氧化鎂與聚合物界面的結合力和在基體中的分散能力，這是納米氫氧化鎂阻燃劑應用的關鍵技術之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂的方法，磷尾礦中鎂的利用率達95％以上，有效解決了磷尾礦堆積、破壞環境等綜合性問題，提高磷礦伴生鎂資源的綜合利用率，并實現了多余氨氣和工藝廢水的封閉循環；該工藝生產出來的表面改性納米氫氧化鎂顆粒尺寸分布均勻，在聚合物基體具有良好的界面粘結和分散性好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：