鑫达滑石：滑石固废提纯酸浸工艺探索性研究

慧正资讯，本文针对滑石固废提纯问题，以辽宁鑫达滑石集团有限公司提供的低品位滑石固废为研究对象，展现了鑫达滑石集团在滑石资源高效利用领域的科研积极性与创新精神。

实验采用滑石含量31%、D50为800目，10.5%白云石及58%菱镁矿的滑石粉为实验样品，采用20%浓度盐酸进行酸浸实验。实验系统研究了酸浸时间、温度、固液比等参数对白云石和菱镁矿去除效果的影响，并结合XRD、SEM等分析手段揭示了酸浸提纯机理。结果表明，在最优工艺条件下（酸浸时间4小时、温度80℃、固液比1:15），白云石与菱镁矿溶解率分别达98.5%和99.1%，滑石纯度显著提升。本研究为滑石固废资源化利用提供了科学依据。

关键词：滑石固废；酸浸提纯；盐酸；工艺优化

1. 引言

滑石（Mg3Si4O10(OH)2）作为一种重要的非金属矿物，因其独特的层状结构、润滑性、耐火性及化学稳定性，广泛应用于涂料、塑料、造纸、陶瓷等领域。然而，天然滑石矿常伴生白云石、菱镁矿等杂质，导致其纯度不足，限制了高端应用。传统物理选矿方法（如浮选、磁选）虽能部分去除杂质，但对微细粒级杂质的去除效果有限，且存在工艺复杂、成本高的问题。

酸浸法作为一种化学提纯技术，通过酸液与杂质矿物的化学反应实现选择性溶解，具有操作简便、反应速率高、杂质去除彻底等优点。本文以某矿山的低品位滑石固废为研究对象，采用20%浓度盐酸进行酸浸实验，系统探究酸浸工艺对白云石及菱镁矿的去除效果，旨在优化工艺参数，提升滑石纯度，为滑石固废的资源化利用提供理论依据。

2. 实验材料与方法

2.1 实验原料

实验原料为辽宁鑫达滑石集团有限公司提供的滑石尾矿，经X射线荧光光谱（XRF）分析，其主要成分如表1所示：

原料粒度为D50为800目，比表面积为8.2m²/g，呈层状集合体形态。

2.2 实验试剂与设备

试剂：

盐酸（分析纯，浓度37%）、氢氧化钠（分析纯）、去离子水。

设备：

恒温水浴锅（DF-101S）、磁力搅拌器（85～2A）、电子天平（FA2004）、离心机（TDL-5A）、pH计（PHS-3C）、X射线衍射仪（XRD，D8 Advance）、扫描电子显微镜（SEM，Quanta 250）、激光粒度分析仪（Mastersizer 3000）。

2.3 实验方法

酸浸实验：

称取50g滑石固废样品，按固液比1:5~1:30g/mL，加入20%盐酸溶液，置于恒温水浴锅中，在25~90℃下以100~500rpm搅拌反应1～8小时。反应结束后，离心分离固液相，固体用去离子水洗涤至中性，干燥后分析成分。

白云石与菱镁矿溶解率测定：

通过ICP-OES测定酸浸液中Mg²⁺浓度，结合原料中白云石（CaMg(CO3)2）与菱镁矿（MgCO3）的化学计量关系计算溶解率，公式为：

溶解率(%)=m矿×wMgC液×V液×100%

其中，C液为酸浸液中Mg²⁺浓度（g/L），V液为酸浸液体积（L），m矿为原料质量（g），wMg为原料中MgO质量分数（%）。

滑石纯度分析：

采用XRF测定固体产物中滑石含量，结合质量守恒定律计算纯度提升率，公式为：

纯度(%)=m滑石/m总×100%

其中，m滑石为固体产物中滑石质量（g），m总为固体产物总质量（g）。

结果与讨论

酸浸工艺参数优化

1、酸浸时间的影响

酸浸时间对杂质去除效果的影响。在1～4小时内，菱镁矿溶解率随时间延长显著提升，4小时后趋于稳定；白云石溶解率在2小时后即达90%以上，4小时后达96.5%。这表明，酸浸初期，H⁺优先与菱镁矿反应，随后逐渐溶解白云石。综合考虑效率与成本，最佳酸浸时间为4小时。

2、酸浸温度的影响

温度是影响酸浸反应速率的关键因素。当温度从25℃升至80℃时，白云石与菱镁矿溶解率分别从71.3%和85.6%增至96.5%和99.1%。温度超过80℃后，去除率与溶解率趋于稳定，但盐酸挥发加剧，操作环境恶化。因此，最佳酸浸温度为80℃。

3、固液比的影响

固液比直接影响酸浸反应的传质效率。实验结果表明，当固液比从1:5增至1:15g/mL时，白云石与菱镁矿溶解率分别从82.1%和90.5%增至96.5%和99.1%。进一步增加固液比至1:30g/mL，去除率与溶解率无明显提升，但酸液用量显著增加，导致成本上升。因此，最佳固液比为1:15g/mL。

4、搅拌速度的影响

搅拌速度通过影响传质效率影响反应速率。实验结果表明，当搅拌速度从100rpm增至300rpm时，白云石与菱镁矿溶解率分别从90.3%和95.6%增至96.5%和99.1%。进一步增加搅拌速度至500rpm，去除率与溶解率无明显提升，但能耗显著增加。因此，最佳搅拌速度为300rpm。

酸浸机理分析

酸浸过程中，盐酸中的H⁺与白云石（CaMg(CO3)？）、菱镁矿（MgCO？）发生化学反应，生成可溶性氯化物与CO？气体，反应方程式如下：

白云石：

CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O

菱镁矿：

MgCO3+2HCl→MgCl2+CO2↑+H2O

XRD分析表明，酸浸后固体产物中白云石与菱镁矿特征峰消失，滑石（001）晶面衍射强度显著增强，表明滑石层状结构未被破坏。SEM观察显示，酸浸后滑石颗粒表面光滑，层状结构清晰，证实酸浸工艺对滑石与杂质的选择性溶解特性。

正交实验验证

为进一步优化工艺参数，设计四因素三水平正交实验（L？(3？)），因素水平如表2所示：

实验结果表明，最优组合为A？B？C？D？（固液比1:15g/mL、温度80℃、时间4小时、搅拌速度300rpm），与单因素实验结果一致。

4. 结论

最佳工艺条件：

酸浸时间4小时、温度80℃、固液比1:15g/mL、搅拌速度300rpm。在此条件下，白云石与菱镁矿溶解率分别达96.5%和99.1%，滑石纯度提升至89.3%。

酸浸机理：

H⁺与碳酸盐矿物发生化学反应生成可溶性氯化物，实现杂质溶解；滑石层状结构稳定，未被酸液破坏。

应用前景：

本研究提出的酸浸工艺具有操作简便、成本低、杂质去除彻底等优点，适用于滑石固废的资源化利用，可为高端滑石产品生产提供技术支撑。

展望

未来辽宁鑫达滑石集团有限公司研究可进一步探究以下方向：

酸浸液循环利用：

通过沉淀法回收酸浸液中的Mg²⁺，制备氢氧化镁或氧化镁，实现资源闭环利用。

联合提纯工艺：

结合浮选、磁选等物理方法，进一步提升滑石纯度，满足超细滑石粉、高白度滑石等高端产品需求。

环境影响评估：

系统评价酸浸工艺的废水、废气排放特性，开发绿色化处理技术，降低环境风险。

参考文献

1.鑫达滑石尾矿提纯探索试验研究-2025.7.5.docx

2.滑石选矿提纯方法

3.酸浸法提纯低级滑石的工艺研究

4.固体废物资源化 浸出 ++ 酸浸