本發(fā)明涉及尾礦利用，更具體的說(shuō)是涉及一種羥基磷灰石及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磷尾礦是對(duì)磷礦石進(jìn)行選別后產(chǎn)生的固體廢棄物，大多堆存于尾礦庫(kù)中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1噸磷精礦就會(huì)有0.44噸磷尾礦的產(chǎn)生。磷尾礦雖為一種固體廢物，但其富含碳氟磷灰石、白云石、方解石、白云母等礦物以及fe、al等有價(jià)元素，具有回收再利用價(jià)值。

2、目前，磷尾礦主要在建筑、農(nóng)業(yè)、陶瓷和阻燃劑等領(lǐng)域重復(fù)利用，但其綜合利用存在復(fù)雜的分解除雜過(guò)程(未全量化利用)、產(chǎn)品附加值不高和利用率低等問(wèn)題，不僅造成磷、鈣、鎂等戰(zhàn)略資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，更帶來(lái)土地占用及水體污染等環(huán)境隱患。因此，迫切需要探索一種創(chuàng)新且具有前景的磷尾礦利用方式，以實(shí)現(xiàn)磷尾礦全量化、高值化利用。

3、磷尾礦構(gòu)建高附加值化學(xué)品是其資源化利用的重要途徑，其中，將其制備為羥基磷灰石受到關(guān)注。羥基磷灰石(ca10(po4)6(oh)2，hap)為六方晶系，其結(jié)構(gòu)為po43-四面體基團(tuán)的緊密結(jié)合體，ca2+被po43-四面體所包圍，在晶胞中占有2個(gè)獨(dú)立位置的ca(i)和ca(ii)，形成2種直徑大小不同且互不相聯(lián)的通道。這種獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)使得hap可與多種陰、陽(yáng)離子發(fā)生取代反應(yīng)。同時(shí)，hap具有c位(ca2+)和p位(po43-)兩類(lèi)不同的酸堿結(jié)合位點(diǎn)，c位優(yōu)先吸附酸分子，p位更容易結(jié)合堿性分子，從而表現(xiàn)出較好的酸堿調(diào)節(jié)性。此外，hap結(jié)構(gòu)的特殊性在于，在電荷平衡的條件下，所有的陰陽(yáng)離子、基團(tuán)都能夠被替代，但是晶體結(jié)構(gòu)保持不變，兼具穩(wěn)定性和靈活性的特點(diǎn)。hap具有獨(dú)特的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)，以及表面酸堿可調(diào)性以及強(qiáng)離子交換性等，使其成為生物、環(huán)境和化工等領(lǐng)域的熱門(mén)材料。

4、因此，如何利用磷尾礦高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)羥基磷灰石是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種羥基磷灰石及其制備方法與應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種羥基磷灰石的制備方法，具體包括以下步驟：

4、(1)將磷尾礦溶于酸溶液中，升溫?cái)嚢?，過(guò)濾，收集濾液；

5、(2)微波法：用濃氨水調(diào)節(jié)濾液ph至10，攪拌，微波反應(yīng)，即得羥基磷灰石；

6、或，沉淀法：用濃氨水調(diào)節(jié)濾液ph至10，升溫?cái)嚢?，過(guò)濾，收集濾渣，洗滌，干燥，焙燒，即得羥基磷灰石。

7、進(jìn)一步，上述步驟(1)中，以質(zhì)量百分比計(jì)，磷尾礦包括以下原料：ca71.37％、p14.94％、fe?3.413％、si?7.775％、al?0.727％、k?0.552％、cr?0.033％和mn?0.228％，余量為雜質(zhì)。

8、進(jìn)一步，上述步驟(1)中，以質(zhì)量百分比計(jì)，磷尾礦包括以下原料：ca65.31％、p13.56％、fe?10.55％、si?7.85％、al?0.753％、k0.529％、cr?0.386％和mn?0.365％，余量為雜質(zhì)。

9、進(jìn)一步，上述步驟(1)中，磷尾礦和酸溶液的用量比為5g:(50-75)ml。

10、更進(jìn)一步，上述酸溶液為鹽酸溶液或硝酸溶液，鹽酸溶液的質(zhì)量濃度為5％-20％，硝酸溶液的摩爾濃度為1-4mol/l。

11、采用上述進(jìn)一步的有益效果在于，將磷尾礦溶于鹽酸溶液或硝酸溶液中，能夠提取磷尾礦中的ca2+和po43-。

12、進(jìn)一步，上述步驟(1)中，升溫?cái)嚢璧脑O(shè)備為水浴鍋，溫度為60℃，時(shí)間為2h。

13、進(jìn)一步，上述步驟(2)中，攪拌的時(shí)間為10min。

14、進(jìn)一步，上述步驟(2)中，微波反應(yīng)的設(shè)備為微波爐，功率為560w，時(shí)間為10min。

15、采用上述進(jìn)一步的有益效果在于，將濾液在560w微波爐中微波反應(yīng)10min，能夠?qū)⒘孜驳V中的ca2+和po43-合成羥基磷灰石。

16、進(jìn)一步，上述步驟(2)中，升溫?cái)嚢璧脑O(shè)備為水浴鍋，溫度為80℃，時(shí)間為3h。

17、采用上述進(jìn)一步的有益效果在于，將濾液在80℃水浴攪拌反應(yīng)3h，能夠使ca2+和po43-反應(yīng)充分，生成羥基磷灰石。

18、進(jìn)一步，上述步驟(2)中，焙燒的設(shè)備為馬弗爐，溫度為800℃，時(shí)間為2h。

19、采用上述進(jìn)一步的有益效果在于，將羥基磷灰石在800℃馬弗爐中高溫焙燒2h，能夠提高其結(jié)晶度。

20、本發(fā)明還請(qǐng)求保護(hù)一種上述制備方法制得的羥基磷灰石。

21、本發(fā)明還請(qǐng)求保護(hù)一種上述制備方法制得的羥基磷灰石在吸附金屬離子中的應(yīng)用。

22、進(jìn)一步，上述金屬離子為pb2+和/或cu2+。

23、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

24、本發(fā)明原材料價(jià)廉易得、制備方法簡(jiǎn)單、制備儀器操作簡(jiǎn)便，由此制得的羥基磷灰石對(duì)金屬離子具有較好的吸附性能。

技術(shù)特征：

1.一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述磷尾礦和酸溶液的用量比為5g:(50-75)ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，所述酸溶液為鹽酸溶液或硝酸溶液，所述鹽酸溶液的質(zhì)量濃度為5％-20％，所述硝酸溶液的摩爾濃度為1-4mol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述升溫?cái)嚢璧脑O(shè)備為水浴鍋，溫度為60℃，時(shí)間為2h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述攪拌的時(shí)間為10min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述微波反應(yīng)的設(shè)備為微波爐，功率為560w，時(shí)間為10min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述升溫?cái)嚢璧脑O(shè)備為水浴鍋，溫度為80℃，時(shí)間為3h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述焙燒的設(shè)備為馬弗爐，溫度為800℃，時(shí)間為2h。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述制備方法制得的羥基磷灰石。

10.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述制備方法制得的羥基磷灰石在吸附金屬離子中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種羥基磷灰石及其制備方法與應(yīng)用，制備方法具體包括以下步驟：(1)將磷尾礦溶于酸溶液中，升溫?cái)嚢?，過(guò)濾，收集濾液；(2)用濃氨水調(diào)節(jié)濾液pH至10，攪拌，微波反應(yīng)，即得；或，用濃氨水調(diào)節(jié)濾液pH至10，升溫?cái)嚢?，過(guò)濾，收集濾渣，洗滌，干燥，焙燒，即得。本發(fā)明原材料價(jià)廉易得、制備方法簡(jiǎn)單、制備儀器操作簡(jiǎn)便，由此制得的羥基磷灰石對(duì)金屬離子具有較好的吸附性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王訪,賈麗娟,寧平,李永輝,馮嘉予,崔碩,曹睿,董意,白青寧,趙小燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南民族大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15