蛇纹石酸浸淋洗液中硫酸镁的溶析结晶优化

彭祥玉, 刘文宝, 刘文刚, 王振, 于茜. 蛇纹石酸浸淋洗液中硫酸镁的溶析结晶优化[J]. 矿产综合利用, 2023, 44(2): 33-40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.007
引用本文: 彭祥玉, 刘文宝, 刘文刚, 王振, 于茜. 蛇纹石酸浸淋洗液中硫酸镁的溶析结晶优化[J]. 矿产综合利用, 2023, 44(2): 33-40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.007
Peng Xiangyu, Liu Wenbao, Liu Wengang, Wang Zhen, Yu Xi. Study on Optimization of Extracting Magnesium Sulfate from Acid-leaching Eluent of Serpentine by Solventing-out Crystallization[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2023, 44(2): 33-40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.007
Citation: Peng Xiangyu, Liu Wenbao, Liu Wengang, Wang Zhen, Yu Xi. Study on Optimization of Extracting Magnesium Sulfate from Acid-leaching Eluent of Serpentine by Solventing-out Crystallization[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2023, 44(2): 33-40. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.007

蛇纹石酸浸淋洗液中硫酸镁的溶析结晶优化

  • 基金项目: 中央高校基本科研业务费研究生科研创新项目(N2001018).
详细信息
    作者简介: 彭祥玉(1992-),女,博士,研究方向为含镁非金属矿综合回收利用
    通讯作者: 刘文宝(1988-),男,博士,副教授,从事含镁非金属矿综合回收利用研究
  • 中图分类号: TD985;TQ132.2

Study on Optimization of Extracting Magnesium Sulfate from Acid-leaching Eluent of Serpentine by Solventing-out Crystallization

More Information
  • 为了充分的利用我国含镁非金属矿资源,提高蛇纹石中所含镁资源的综合回收率,本研究提出了一种在常温常压下从蛇纹石矿淋洗液中富集镁元素的新工艺。该工艺采用了溶析结晶法对蛇纹石酸浸淋洗液中的镁进行回收,通过响应曲面法优化实验条件,明确较佳的结晶工艺条件。研究过程中考查了结晶温度、结晶时间以及溶析剂无水乙醇用量对硫酸镁结晶析出的影响及主要因素之间的交互作用,由研究结果可得较佳的优化条件为:结晶时间为97 min,结晶温度为18 °C,无水乙醇用量为68 mL,该条件下硫酸镁的析出率可达93.52%,与回归方程模型的预测值相吻合。同时通过响应曲面图和等高线图分析,更加直观反映了各个因素对硫酸镁析出率的影响及交互作用的强弱,结果表明,无水乙醇用量显著影响硫酸镁的析出,结晶温度影响较小,无水乙醇用量与结晶温度及时间的交互作用都比较显著。研究过程中获得的结晶产物为棒条状的六水硫酸镁,符合国内Ⅳ类MgSO4·nH2O产品的生产要求。

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  • 图 1  无水乙醇加入量对硫酸镁析出率的影响

    Figure 1. 

    图 2  温度对硫酸镁析出率的影响

    Figure 2. 

    图 3  时间对硫酸镁析出率的影响

    Figure 3. 

    图 4  硫酸镁析出模型预期值和实际值的对比

    Figure 4. 

    图 5  硫酸镁析出率的响应曲面和等高线

    Figure 5. 

    图 6  结晶产品的XRD

    Figure 6. 

    图 7  结晶产品的SEM-EDS分析

    Figure 7. 

    表 1  蛇纹石样品的荧光分析结果/%

    Table 1.  XRF results of serpentine samples

    MgOSiO2Fe2O3Al2O3CaOP2O5Cr2O3K2OSO3
    43.7254.280.4580.1241.250.1250.02770.01250.003
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    表 2  Box-Behnken设计实验结果

    Table 2.  Box-Behnken experimental design matrix and results

    序号A/minB/°CC/mL硫酸镁析出率/%
    160256091.83
    2100253061.52
    360256090.26
    460159076.98
    560256090.44
    620356086.23
    760256088.23
    8100156093.71
    960353054.6
    10100259088.74
    11100356083.23
    1260256089.21
    1320253058.08
    1460153068.59
    1560359089.59
    1620156085.21
    1720259081.16
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    表 3  响应曲面方差分析

    Table 3.  Response surface analysis of variance

    方差来源平方和自由度均方F值P值显著性
    模型2503.729278.1976.90< 0.0001***
    A34.11134.119.430.0180*
    B14.69114.694.060.0837
    C1096.9911096.99303.25< 0.0001***
    AB4.2814.281.180.3125
    AC33.06133.069.140.0193*
    BC176.891176.8948.900.0002*
    A29.2519.252.560.1539
    B28.4518.452.340.1702
    C21096.4311096.43303.09< 0.0001***
    残差25.3273.62
    失拟误差17.9635.993.250.1424
    纯误差7.3741.84
    总和2529.0516
    注:P值小于0.0500表示模型项显著,大于0.1000的值表示模型项不显著;*代表显著性。
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  • [1]

    Evans B W, Hattori K, Baronnet A. Serpentinite: what, why, where[J]. Elements, 2013, 9(2):99-106. doi: 10.2113/gselements.9.2.99

    [2]

    彭祥玉, 刘文刚, 王本英, 等. 蛇纹石综合利用现状与展望[J]. 矿产保护与利用, 2019, 39(4):99-103+120. PENG X Y, LIU W G, WANG B Y, et al. Current situation and prospect of comprehensive utilization of serpentine[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2019, 39(4):99-103+120.

    [3]

    Fedorockova A, Raschman P, Sucik G, et al. Processing of serpentinite tailings to pure amorphous silica[J]. Ceram-silkaty, 2015, 59(4):275-282.

    [4]

    Fen J, Wei L, Kai X, Congren Y, et al. Recovery of chromium and magnesium from spent magnesia-chrome refractories by acid leaching combined with alkali precipitation and evaporation[J]. Separation and Purification Technology, 2019, 227:115705. doi: 10.1016/j.seppur.2019.115705

    [5]

    孙成斌, 朱萍. 蛇纹石尾矿浸出液中金属的萃取分离[J]. 中国资源综合利用, 2010, 28(3): 19−22.

    SUN C B, ZHU P. Metals separated from serpentine tailings leaching solution using solvent extraction[J]. China Resources Comprehensive Utilization, 2010, 28(3): 19−22.

    [6]

    吴斌, 陈坤峰, 王恒飞, 等. 用激光拉曼光谱研究乙醇对水分子氢键的影响[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(11):2951-2956. WU B, CHEN K F, WANG H F, et al. Effect of ethanol molecules on change of water hydrogen bonding with laser Raman spectra[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(11):2951-2956. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2013.11.015

    [7]

    Moldoveanu G A, Demopoulos G P. Producing high-grade nickel sulfate with solvent displacement crystallization[J]. JOM, 2002, 54 (1), 49-53.

    [8]

    张丽清, 袁本福, 周华锋, 等. 乙醇结晶法提取硼铁矿酸浸液中的硫酸镁[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2013, 44(7):2681-2687. ZHANG L Q, YUAN B F, ZHOU H F, et al. Extracting magnesium sulfate from acid-leaching solution of ludwigite by ethanol crystallization[J]. Journal of Central South University (Science and Technology, 2013, 44(7):2681-2687.

    [9]

    Mahdi G, Rezvan A, Rohollah R. Optimization of ultrasonic waves application in municipal wastewater sludge treatment using response surface method[J]. Journal of Cleaner Production, 2017, 150:361-370. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.02.159

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出版历程
收稿日期:  2020-03-08
刊出日期:  2023-04-25

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