專利名稱：一種超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦物材料領(lǐng)域，具體涉及一種超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
重晶石是一種重要的含鋇礦物，具有密度大、化學性質(zhì)和熱學性質(zhì)穩(wěn)定等特點。目前的重晶石礦物主要在石油化工等低附加值領(lǐng)域應用，如重晶石加重劑、含鋇的化工產(chǎn)品等，而超微細高白度活性重晶石粉體由于有良好的性能(粒度微細、大比表面積、高化學活性、高白度)，主要應用于涂料、造紙、橡膠、醫(yī)藥等工業(yè)部門；近年也拓展應用到隱身材料、防輻射材料等軍工高科技領(lǐng)域。傳統(tǒng)的物理或物理化學分離法(如手選、重選、磁選、浮選、化學浸出等)都無法生產(chǎn)出超微細高白度活性重晶石粉體。目前應用較廣泛的在酸性條件下加入漂白劑(連二亞硫酸鈉)進行氧化還原反應制備高白度重晶石的方法同樣存在成本高、工藝復雜、技術(shù)指標不穩(wěn)定、操作條件難以控制的問題。針對高科技領(lǐng)域?qū)χ鼐垠w材料的新技術(shù)需求，研究開發(fā)一種工藝流程簡單可控，易于推廣的制備超微細高白度活性重晶石粉體的方法，可為高附加值高效利用重晶石資源提供條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對我國現(xiàn)有重晶石制備方法存在的缺陷，提供一種工藝流程簡單可控，易于推廣的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法。該制備方法制備的重晶石產(chǎn)品粒度-IOMm大于99%，白度達到90%以上。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，包括以下步驟
(1)將325目重晶石粉體調(diào)成礦漿，濕法超細磨礦至粒徑小于IOMffl；
(2)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(3)在烘干后的超細重晶石粉體中加入混合酸，進行攪拌氧化浸出反應處理，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液；
(4)對混合酸氧化浸出反應處理后的重晶石粉體過濾、水洗至至pH6-7 ；
(5)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。按上述方案,所述步驟(I)中的325目重晶石粉體是由重晶石原礦經(jīng)洗礦、破碎、跳汰重選、磨礦、浮選后得到的。按上述方案，所述步驟(I)中的礦漿濃度為50%_70%，超細磨礦時間為1-2小時，轉(zhuǎn)速為 700-900r/min。按上述方案，所述步驟(3)中的混合酸中硫酸的濃度為I. 0-3. Omol/L，氫氟酸的濃度為0. 3-2. Omol/L、草酸的濃度為0. 1-0. 5mol/L。
按上述方案，所述步驟(3)中超細重晶石粉體與混合酸的質(zhì)量比即固液比為1:1. 5-1:2. 5按上述方案，所述步驟(3)中的氧化浸出反應溫度為70_90°C，所述的氧化浸出反應時間為I- 4 h0按上述方案，所述的步驟(4)中將一次濾出的酸性母液作為混合酸用于循環(huán)再氧化浸出反應處理。按上述方案，所述步驟(4)中的洗滌用水為去離子水，采用少量多次的洗滌方式。遵從少水多洗的原則，即可節(jié)約用水又可達到確保洗滌充分的目的。由于重晶石是透明、硬度大、難磨的礦物，因此，本發(fā)明通過超細磨礦環(huán)節(jié)處理可最大限度將雜質(zhì)礦物從重晶石聚合體中解離出來，為后續(xù)提純分離創(chuàng)造有利條件。進而采用混合酸進行氧化浸出反應處理直接浸出已解離的雜質(zhì)金屬礦物元素，可強化氧化浸出效率，由此避免了用連二亞硫酸鈉作為還原反應劑的工藝，同時簡化了提純工藝，降低了成本并大大降低了對環(huán)境的不利影響。具體地，本發(fā)明中氧化浸出反應所采用的混合酸中的氫氟酸具有溶解氧化物(主要如SiO2)以及大部分金屬膜的能力，因此在混合酸中加入氫氟酸，既可將SiO2轉(zhuǎn)化為SiF4去除(反應方程式如下)，又能溶解重晶石粉體表面或縫隙中的薄膜鐵。此時，混合酸中的硫酸則更易與鐵、鋁、鎂等金屬雜質(zhì)元素反應，將其轉(zhuǎn)化為可溶于水的化合物，經(jīng)去離子水洗滌去除后，可達到增白的效果。此外，重晶石粉體中鐵雜質(zhì)主要以含鐵的氧化物如Fe203、FeO等形式存在，混合酸中的草酸可與FeO在轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的Fe2+作用形成穩(wěn)定的水溶性雙草酸絡(luò)鐵螯合離子[Fe(C2O4)3](反應方程式見下)，過濾隨溶液排出，從根本上避免了重晶石產(chǎn)品“返黃”現(xiàn)象的產(chǎn)生，也為最終制備得到超微細高白度活性重晶石粉體提供有利條件。硫酸與含鐵氧化物的反應
Fe203+3H2S04=Fe2 (SO4) 3+3H20 Fe0+H2S04=FeS04+H20
氫氟酸與二氧化硅的反應
SiO2 (s)+4HF(aq) — SiF4 (aq)+2H20草酸與二價鐵離子的反應
Fe2++C2H204 2H20 — Fe (C2O4) 3+2H20+2H+
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果體現(xiàn)在
本發(fā)明得到的重晶石產(chǎn)品粒度-IOMm大于99%，白度達到90%以上，可廣泛用于高檔油漆，合成鋇鹽、國防軍工、高級填料等領(lǐng)域；
工藝流程簡單、操作條件容易控制、工藝所需設(shè)備可全部國產(chǎn)化，便于推廣應用；
生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水不含有機物，易于吸附凈化和中和處理而回收再利用，工藝環(huán)保，污染小。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例；也不應視為對本發(fā)明的限制。
實施例I :
(1)將重晶石原礦經(jīng)洗礦、破碎、跳汰重選、磨礦、浮選后得到325目重晶石粗精礦粉
體； (2)將上述破碎后的重晶石粗精礦制成礦漿濃度為60%的礦漿，以轉(zhuǎn)速800r/min濕法超細磨礦I. 5小時；
(3)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(4)以固液比為1:2在上述超細重晶石粉體中加入混合酸于90°C攪拌氧化浸出反應處理3. 5小時，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液，所述的混合溶液中硫酸的濃度為I. 5mol/L，氫氟酸的濃度為0. 5mol/L，草酸的濃度為0. 2mol/L ；
(5)對混合酸氧化浸出反應處理后的重晶石粉體過濾、去離子水洗滌至pH6-7，其中過濾得到的一次濾出酸性母液可用于循環(huán)再氧化浸出處理；所述的洗滌液在排放前經(jīng)堿性中和至pH為6-7，達到工業(yè)廢水排放標準后再予排放；
(6)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。GSL-101激光粒度測試儀測定粉體的平均粒徑為4. 69Mm,YQ-Z-48A白度儀測定粉體的白度為90. 89%。實施例2
(1)將重晶石原礦經(jīng)洗礦、破碎、跳汰重選、磨礦、浮選后得到325目重晶石粗精礦粉
體；
(2)將上述破碎后的重晶石粗精礦制成礦漿濃度為50%的礦漿，以轉(zhuǎn)速900r/min濕法超細磨礦2小時；
(3)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(4)以固液比為1:2在超細重晶石粉體中加入混合酸于90°C攪拌氧化浸出反應3小時，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液，所述的混合溶液中硫酸的濃度為I. 7mol/L，氫氟酸的濃度為I. Omol/L，草酸的濃度為0. lmol/L ；
(5)對混合酸氧化浸出反應后的重晶石粉體過濾、去離子水洗滌至至pH6-7 ；
(6)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。GSL-101激光粒度測試儀測定粉體的平均粒徑為5. 12Mm, YQ-Z-48A白度儀測定粉體白度為91. 46%。實施例3
(1)將重晶石原礦經(jīng)洗礦、破碎、跳汰重選、磨礦、浮選后得到325目重晶石粗精礦粉
體；
(2)將上述破碎后的重晶石粗精礦制成礦漿濃度為70%的礦漿，以轉(zhuǎn)速700r/min濕法超細磨礦I小時；
(3)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(4)以固液比為1:2在超細重晶石粉體中加入混合酸于85°C攪拌氧化浸出反應3.5小時，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液，所述的混合溶液中硫酸的濃度為
I.5mol/L,氫氟酸的濃度為I. 5mol/L,草酸的濃度為0. 5mol/L ；
(5)對混合酸氧化浸出反應后的重晶石粉體過濾、去離子水洗滌至至pH6-7 ；
(6)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。
GSL-101激光粒度測試儀測定粉體的平均粒徑為6. 73Mm，YQ-Z-48A白度儀測定粉體白度為91.60%。實施例4
(1)將重晶石原礦經(jīng)洗礦、破碎、跳汰重選、磨礦、浮選后得到325目重晶石粗精礦粉
體；
(2)將上述破碎后的重晶石粗精礦制成礦漿濃度為60%的礦漿，以轉(zhuǎn)速800r/min濕法超細磨礦I. 5小時；
(3)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(4)以固液比為1:1.5在超細重晶石粉體中加入混合酸于70°C攪拌氧化浸出反應4小時，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液，所述的混合溶液中硫酸的濃度為
3.Omol/L，氫氟酸的濃度為0. 3mol/L，草酸的濃度為0. 2mol/L ；
(5)對混合酸氧化浸出反應后的重晶石粉體過濾、去離子水洗滌至至pH6-7 ；
(6)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。GSL-101激光粒度測試儀測定粉體的平均粒徑為6. 83Mm, YQ-Z-48A白度儀測定粉體白度為91. 57%。實施例5
(1)將325目重晶石粗精礦粉體制成礦漿濃度為60%的礦漿，以轉(zhuǎn)速800r/min濕法超細磨礦I. 5小時；
(2)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(3)以固液比為1:2.5在超細重晶石粉體中加入混合酸于90°C攪拌氧化浸出反應5小時，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液，所述的混合溶液中硫酸的濃度為
2.Omol/L，氫氟酸的濃度為2. Omol/L，草酸的濃度為0. 3mol/L ；
(4)對混合酸氧化浸出反應后的重晶石粉體過濾、去離子水洗滌至至pH6-7 ；
(5)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。GSL-101激光粒度測試儀測定粉體的平均粒徑為7. 49Mm, YQ-Z-48A白度儀測定粉體白度為91. 68%。實施例6
(1)將325目重晶石粗精礦粉體濕法超細磨礦I.5小時；
(2)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；
(3)在超細重晶石粉體中加入混合酸于70°C攪拌氧化浸出反應3.5小時，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液，所述的混合溶液中硫酸的濃度為2. 5mol/L，氫氟酸的濃度為0. 5mol/L，草酸的濃度為0. 5mol/L ；
(4)對混合酸氧化浸出反應后的重晶石粉體過濾、去離子水洗滌至至pH6-7 ；
(5)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。GSL-101激光粒度測試儀測定粉體的平均粒徑為7. 12Mm，YQ-Z-48A白度儀測定粉體白度為91. 43%。
權(quán)利要求
1.一種超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將325目重晶石粉體調(diào)成礦漿，濕法超細磨礦至粒徑小于IOMffl； (2)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干； (3)在烘干后的超細重晶石粉體中加入混合酸，進行攪拌氧化浸出反應處理，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液； (4)對混合酸氧化浸出反應處理后的重晶石粉體過濾、水洗至至pH6-7 ； (5)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述的325目重晶石粉體由重晶石原礦經(jīng)洗礦、破碎、跳汰重選、磨礦、浮選后得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的礦漿濃度為50%-70%，超細磨礦時間為1-2小時，轉(zhuǎn)速為700-900r/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的混合酸中硫酸的濃度為I. 0-3. Omol/L，氫氟酸的濃度為0. 3-2. Omol/L、草酸的濃度為0. 1-0. 5mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中超細重晶石粉體與混合酸的質(zhì)量比即固液比為1:1. 5-1:2. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的氧化浸出反應溫度為70-90°C，所述的氧化浸出反應時間為I- 4 h。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)還包括將一次濾出的酸性母液作為混合酸可用于循環(huán)再氧化浸出反應處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中的洗滌用水為去離子水，采用少量多次的洗滌方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及礦物材料領(lǐng)域，具體涉及一種超微細高白度活性重晶石粉體的制備方法。包括以下步驟(1)將325目重晶石粉體調(diào)成礦漿，濕法超細磨礦至粒徑小于10μm；(2)對上述濕法超細后的重晶石漿液進行過濾，烘干；(3)在烘干后的超細重晶石粉體中加入混合酸，進行攪拌氧化浸出反應處理，所述的混合酸為硫酸、氫氟酸和草酸的混合溶液；(4)對混合酸氧化浸出反應處理后的重晶石粉體過濾、水洗至至pH6-7；(5)壓濾、烘干即為超微細高白度活性重晶石粉體。該制備方法工藝流程簡單可控、設(shè)備可全部國產(chǎn)化，易于推廣，制備的重晶石產(chǎn)品粒度-10μm大于99%，白度達到90%以上。
文檔編號C01F11/46GK102616824SQ20121010057
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者慎舟, 李佳, 王歡, 雷紹民 申請人:武漢理工大學