煤矸石的处理方法及从煤矸石制得的氧化硅纳米片、多孔硅酸盐材料和铁红

摘要

本发明公开了一种煤矸石的处理方法及从煤矸石制得的氧化硅纳米片、多孔硅酸盐材料和铁红，煤矸石的处理方法包括：将煤矸石粉碎后进行煅烧，得到层状硅酸盐矿物；将层状硅酸盐矿物按固液质量比1:5～20分散到含有酸和分散剂的水溶液中，酸将层状硅酸盐矿物中的金属离子溶出，得到悬浮液；将悬浮液置于密闭反应容器中，在100℃～240℃的温度和1MPa～7MPa的压力条件下进行水热反应2h～24h，得到混合产物；分离混合产物中的固体，对固体洗涤、干燥和粉碎，得到氧化硅纳米片；分离混合产物中的液体，进一步联产制得多孔硅酸盐材料或铁红，本发明可以通过低成本的煤矸石制得高价值、高性能的白色二氧化硅纳米片、多孔硅酸盐材料和铁红，提高煤矸石的附加值。

说明书

技术领域

本发明涉及非金属矿物深加工及纳米材料制备技术，更具体地，涉及一种煤矸石的处理方法及从煤矸石制得的氧化硅纳米片、多孔硅酸盐材料和铁红。

背景技术

煤矸石是在产煤、洗煤过程中产生的一种大宗固体废物，占煤炭产量的15％。据不完全统计，我国煤矸石累计堆放量已经超过60亿吨，且以约5亿～8亿吨/年的排放量逐年增加。数量巨大的煤矸石固废的堆放不仅占用土地，浪费资源，而且危害生态环境和人体健康，带来严重的环境和安全隐患，亟待开发煤矸石固废资源化利用新技术。

从矿物学角度来看，煤矸石中含有以高岭石为代表的黏土矿物(如蒙脱石、伊利石、高岭石、白云母、石英、长石等)，所以煤矸石也是一种储量丰富的天然矿物资源。

近年来，从煤矸石中提取有价组分来提高其附加值受到了广泛关注。其中，从煤矸石中提取二氧化硅的现有技术，虽然得到了二氧化硅，但是无法得到白度高的纳米级二氧化硅纳米片，而且制备工艺较复杂，还会产生大量的废液(目前技术中没有涉及对废液进行处置和利用)。另外，利用煤矸石制备二氧化硅纳米片产生的废液合成多孔硅酸盐材料和铁红，实现煤矸石全组分利用，目前也没有报道和技术应用先例。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种煤矸石的处理方法及从煤矸石制得的氧化硅纳米片、多孔硅酸盐材料和铁红，可以得到白度高的纳米级二氧化硅纳米片，另，还可以通过联产将煤矸石其余组份转化为高吸附性能的多孔硅酸盐材料和高红度的铁红，不仅提高煤矸石的附加值，而且实现了煤矸石的全组分高值利用，避免了酸性废水的排放。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种煤矸石的处理方法，包括以下过程：

将煤矸石粉碎后进行煅烧，得到层状硅酸盐矿物；

将所述层状硅酸盐矿物按固液质量比1:5～20分散到含有酸和分散剂的水溶液中，得到悬浮液；

将所述悬浮液置于密闭反应容器中，在100℃～240℃的温度和1MPa～7MPa的压力条件下进行水热反应2h～24h，使反应物中的酸将所述层状硅酸盐矿物中的金属离子溶出，得到混合产物；

分离所述混合产物中的固体，对所述固体洗涤、干燥和粉碎，得到氧化硅纳米片。

优选的，所述煤矸石煅烧的温度为400℃～800℃，时间为2h～12h；

所述酸选自盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、氨基磺酸、草酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、抗坏血酸和苹果酸中的一种或两种以上；

所述水溶液中，所述酸的氢离子的浓度为0.25mol/L～5mol/L；

所述分散剂选自氮川三乙酸、谷氨酸钠、柠檬酸铵、柠檬酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种以上；

所述水溶液中，所述分散剂的质量为所述层状硅酸盐矿物的质量的0.1％～1％；

所述煤矸石中的高岭石的质量百分比大于70％。

优选的，煤矸石的处理方法还包括以下过程：

分离所述混合产物中的液体，向所述液体中加入碱性金属化合物调节所述液体的pH值为4～8，向所述液体中加入金属盐调节所述液体中的金属离子组成，向所述液体中加入可溶性硅酸盐和有机胺助剂，得混合液；

将所述混合液在60℃～120℃温度下进行回流加热反应2h～12h，收集固体产物；

将所述固体产物在200℃～700℃温度下进行热处理1h～3h，得到多孔硅酸盐材料。

优选的，所述碱性金属化合物选自碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁、氧化锌、氢氧化锌、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙和白云石中的一种或两种以上；

所述碱性金属化合物的加入质量为所述液体的质量的5％～30％；

所述金属盐选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化钙和硝酸钙中的一种或两种以上；

所述金属盐的加入质量为所述液体的质量的20％～80％；

所述可溶性硅酸盐选自偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾、硅酸钾、硅酸钾钠和硅酸锂中的一种或两种以上；

所述可溶性硅酸盐的加入摩尔量为所加入的所述碱性金属化合物和所述金属盐的总摩尔量的75％～200％；

所述有机胺助剂选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、1,2-丙二胺和甲酰胺中的一种或两种以上；

所述有机胺助剂的加入摩尔量为所加入的所述碱性金属化合物和所述金属盐的总摩尔量的0.5％～1.5％。

优选的，煤矸石的处理方法还包括以下过程：

分离所述混合产物中的液体，向所述液体中加入铁粉和/或碱性铁盐，中和所述液体中的残留酸，得到富含铁离子溶液；

向所述富含铁离子溶液中加入沉淀剂碱，调整pH至8～12，在30℃～80℃温度下加热反应5h～10h，得到红色固体；

将所述红色固体进行热处理，得铁红。

优选的，所述碱性铁盐选自氢氧化铁、碳酸铁、氢氧化亚铁和碱式碳酸铁中的一种或两种以上；

所述沉淀剂碱选自氢氧化钠、乙酸钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠和硅酸钾中的一种或两种以上；

所述铁红热处理的温度为300℃～1000℃；

所述铁粉和/或碱性铁盐的加入质量为所述液体的质量的10％～80％。

本发明还公开了一种上述方法制备的氧化硅纳米片、多孔硅酸盐材料和铁红。

优选的，所述多孔硅酸盐材料的孔径为2nm～50nm；所述多孔硅酸盐材料的平均孔径为3nm～15nm；所述多孔硅酸盐材料的平均比表面积为100～800m

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明实施例通过将煤矸石进行煅烧得到层状硅酸盐矿物，然后通过酸溶蚀处理将层状硅酸盐矿物的八面体层中的金属离子溶出，能够保留层状硅酸盐矿物的层状结构，得到纳米片状氧化硅；通过使用分散剂得到悬浮液以及对悬浮液进行水热反应，以及通过控制水热反应的参数，可以得到颗粒极小(平均粒径1nm～5nm)的氧化硅纳米片，实验验证，本发明制得的氧化硅纳米片具有高达94的白度。

本发明还能通过联产，将制得氧化硅纳米片的剩余产物进一步制成高吸附性能的多孔硅酸盐材料或高红度的铁红，不仅提高煤矸石的利用价值和高附加值转化，而且避免废酸造成的环境污染和废液处理的高成本。

本发明通过在分离出氧化硅纳米片的液体中加入可溶性硅酸盐、有机胺助剂和金属盐，采用回流加热的方式，形成新的多孔硅酸盐材料，具有较高的吸附性能。

本发明通过在分离出氧化硅纳米片的液体中加入铁粉或碱性铁盐，使液体中富含铁离子，通过控制加热反应的参数，能够从液体中沉淀出高纯度、高红度的铁红。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本发明实施例1～6所采用的煤矸石原料、实施例3制得的层状硅酸盐矿物和实施例3制得的氧化硅纳米片在不同放大倍数下的SEM图片，其中，a、d为煤矸石原料，b、e为层状硅酸盐矿物，c、f为氧化硅纳米片。

图2是实施例3制得的氧化硅纳米片的TEM图片。

图3是本发明实施例3制得的多孔硅酸盐材料的SEM图片，其中，a为低放大倍数(标尺1μm)的煅烧煤矸石酸溶蚀废液制备的多孔硅酸盐吸附剂的SEM图；b为高放大倍数(标尺200nm)的煅烧煤矸石酸溶蚀废液制备的多孔硅酸盐吸附剂的SEM图。

图4是本发明实施例3制得的多孔硅酸盐材料的氮气吸附-解吸等温线。

图5是本发明实施例3制得的多孔硅酸盐材料的孔径分布曲线。

图6是本发明实施例3制得的煅烧煤矸石(即层状硅酸盐矿物)、二氧化硅纳米片和多孔硅酸盐材料的XRD曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种煤矸石的处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将煤矸石粉碎后进行煅烧，得到层状硅酸盐矿物。

煤矸石中含有以高岭石为代表的层状黏土矿物和碳，通过对煤矸石进行煅烧，控制煅烧的参数使煤矸石中的碳除去，得到层状硅酸盐矿物。该层状硅酸盐矿物的晶体主要由硅氧四面体和Mg、Al、Fe等金属氧八面体(MO

具体的，煤矸石煅烧的温度为400℃～800℃，时间为2h～12h。

优选的，煤矸石中的高岭石质量百分比不低于70％，高岭石为层状结构，有利于提高煅烧后的层状产物的含量，以便进一步制备氧化硅纳米片。

步骤2：将层状硅酸盐矿物按固液质量比1:5～20分散到含有酸和分散剂的水溶液中，在水热反应条件下，酸能够高效地将层状硅酸盐矿物中的金属离子溶出，得到富含氧化硅纳米片和八面体金属离子的悬浮液；金属离子溶解在溶液中，层状硅酸盐矿物的层状结构被保留，通过层状硅酸盐矿物的“自模板”效应得到层状的二氧化硅纳米片。

在一具体实施例中，酸可以选自盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、氨基磺酸、草酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、抗坏血酸和苹果酸等中的一种或两种以上，水溶液中，酸的氢离子的浓度为0.25mol/L～5mol/L。

在一具体实施例中，分散剂可以选自氮川三乙酸、谷氨酸钠、柠檬酸铵、柠檬酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种以上；水溶液中，分散剂的质量可以为层状硅酸盐矿物的质量的0.1％～1％。

在本步骤中，悬浮液中未分散开的大颗粒和石英砂被过滤出去，具体的，可以将悬浮液过300目～600目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液。

步骤3：将悬浮液置于密闭反应容器中，在100℃～240℃的温度和1MPa～7MPa的压力条件下进行水热反应2h～24h，得到混合产物。分离混合产物中的固体，对固体洗涤、干燥和粉碎，得到白色的氧化硅纳米片。

在本步骤中，通过控制水热反应的参数，包括各反应物的浓度、温度、压力、水热时间等，来控制形成的固体产物的颗粒形态，在上述参数条件下，本发明制得的氧化硅纳米片的白度达到90以上。本发明解决了利用煤矸石合成纳米材料的技术瓶颈问题，为我国储量丰富的煤矸石的高值、高效、综合利用开辟新途径。另，本发明采用的水热反应，制备工艺更简单，成本低，便于大规模量产。

本发明得到的氧化硅纳米片为纳米材料，且白度达到90以上，质量稳定，在高分子材料、阻燃剂、复合涂层、涂料、造纸、电池隔膜涂层、催化剂载体、润滑油脂添加剂、分离膜等多个方面具有广阔的应用前景。

步骤4：分离混合产物中的液体，液体中溶解有丰富的金属离子(铝离子、铁离子、镁离子等)，利用液体中的金属离子，以及避免酸性液体直接排放对环保的影响，一种方法是形成多孔硅酸盐材料，具体的，向液体中加入碱性金属化合物，中和液体中的废酸，调节液体的pH值为4～8，向液体中加入可溶性的金属盐调节液体中的金属离子组成，向液体中加入可溶性硅酸盐和有机胺助剂，得混合液；将混合液在60℃～120℃温度下进行回流加热反应2h～12h，收集固体产物；将固体产物在200℃～700℃温度下进行热处理1h～3h，得到多孔硅酸盐材料。

多孔硅酸盐材料中的金属离子可以通过加入的碱性金属化合物、金属盐和可溶性硅酸盐进行调整，具体的，碱性金属化合物可以选自碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、碱式碳酸镁、氧化锌、氢氧化锌、氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙和白云石等中的一种或两种以上；金属盐可以选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化钙和硝酸钙等中的一种或两种以上；可溶性硅酸盐选自偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾、硅酸钾、硅酸钾钠和硅酸锂中的一种或两种以上。

进一步的，碱性金属化合物的加入质量可以为液体的质量的5％～30％；金属盐的加入质量可以为液体的质量的20％～80％；可溶性硅酸盐的加入摩尔量可以为所加入的碱性金属化合物和金属盐的总摩尔量的75％～200％。

有机胺助剂在本发明中即作为分散剂，也作为造孔剂，首先，有机胺助剂帮助可溶性硅酸盐、金属盐等以微小的颗粒充分分散在液体中，即缩小反应物的颗粒尺寸，有利于形成纳米材料，其次，有机胺助剂在加热过程中挥发有利于形成多孔结构，因此，可以得到介孔硅酸盐材料，具有高比表面积，能够提供高吸附性能和高催化性能等。

在一具体实施例中，有机胺助剂可以选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、1,2-丙二胺和甲酰胺等中的一种或两种以上；有机胺助剂的加入摩尔量可以为所加入的碱性金属化合物和金属盐的总摩尔量的0.5％～1.5％。

本发明制得的多孔硅酸盐材料的孔径为2nm～50nm，平均孔径为3nm～15nm，平均比表面积为100～800m

步骤5：分离混合产物中的液体，另一种利用液体中的金属离子以及避免酸性液体直接排放对环保的影响的方法是：制备铁红，具体的，可以向液体中加入铁粉和/或碱性铁盐，中和液体中的残留酸，得到富含铁离子溶液；向富含铁离子溶液中加入沉淀剂碱，调整pH至8～12，在30℃～80℃温度下加热反应5h～10h，得到红色固体，将红色固体进行热处理，得铁红。

在一具体实施例中，铁粉和/或碱性铁盐的加入质量为液体的质量的10％～80％，优选为50％～80％，能够得到富含铁离子溶液，从而得到高纯度(质量大于90％)的铁红。

在一具体实施例中，铁红热处理的温度为300℃～1000℃。

在一具体实施例中，碱性铁盐可以选自氢氧化铁、碳酸铁、氢氧化亚铁和碱式碳酸铁等中的一种或两种以上。

在一具体实施例中，沉淀剂碱可以选自氢氧化钠、乙酸钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠和硅酸钾等中的一种或两种以上，沉淀剂碱的加入量以调节溶液pH达到8～12为准。

本发明采用湿法制得铁红，制得的铁红颗粒微小，柔软，适合作为颜料，本发明制得的铁红的红值达到30以上，热稳定性、耐酸碱性较好，在涂料、涂层、塑胶等领域具有广泛用途。

以下为具体实施例。

实施例1

(1)将煤矸石(高岭石含量大于70％)粉碎成粉体，在400℃下煅烧12h，除去残留的有机碳，得到层状硅酸盐矿物。

(2)将10kg煅烧得到的层状硅酸盐矿物按固液质量比1:5分散到含有0.25mol/L盐酸和0.1kg谷氨酸钠的水溶液中，然后过300目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液；

(3)将上述得到的悬浮液转入密闭反应器内，在100℃温度和7MPa压力条件下反应24h，得到含有固体和液体的混合产物；

(4)将以上得到的混合产物进行固液分离，得到白色固体A和液体B；

(5)将白色固体A用水洗涤，然后干燥，粉碎，过筛，得到白度为93的氧化硅纳米片产品；

(6)将液体B分为2等份，向第一份溶液B中加入氧化镁(占溶液B质量的5％)，将溶液pH值调到4，然后加入氯化镁(占溶液B质量的20％)调节溶液中离子组成。然后，向溶液中加入可溶性硅酸钾(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的75％)和乙二胺助剂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的0.5％)，充分搅拌均匀，在60℃温度条件下反应12h，将得到的固体产物收集，在700℃条件下热处理1h，得到多孔硅酸盐材料产品；

(7)向第二份溶液B中加入铁粉或氢氧化铁(占溶液B质量的10％)，中和溶液中的残留酸，得到富含铁离子溶液C；

(8)向溶液C中加入沉淀剂氢氧化钠，调整pH值至8，在80℃温度下加热反应5h，将得到的红色固体产物收集，在300℃温度下进行煅烧处理，得到铁红颜料产品。

实施例2

(1)将煤矸石(高岭石含量大于70％)粉碎成粉体，在800℃下煅烧2h，除去残留的有机碳，得到层状硅酸盐矿物。

(2)将10kg煅烧得到的层状硅酸盐矿物按固液质量比1:20分散到含有5mol/L盐酸和0.01kg谷氨酸钠的水溶液中，然后过300目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液；

(3)将上述得到的悬浮液转入密闭反应器内，在240℃温度和5MPa压力条件下反应2h，得到含有固体和液体的混合产物；

(4)将以上得到的混合产物进行固液分离，得到白色固体A和液体B；

(5)将白色固体A用水洗涤，然后干燥，粉碎，过筛，得到白度为92的氧化硅纳米片产品；

(6)将液体B分为2等份，向第一份溶液B中加入碳酸镁(占溶液B质量的30％)，将溶液pH值调到7，然后加入硫酸镁(占溶液B质量的80％)调节溶液中离子组成。然后，向溶液中加入可溶性偏硅酸钠(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的200％)和二乙烯三胺助剂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的1.5％)，充分搅拌均匀，在120℃温度条件下反应2h(密闭条件下进行)，将得到的固体产物收集，在200℃条件下热处理3h，得到多孔硅酸盐材料产品；

(7)向第二份溶液B中加入铁粉或氢氧化铁(占溶液B质量的80％)，中和溶液中的残留酸，得到富含铁离子溶液C；

(8)向溶液C中加入沉淀剂氢氧化钾，调整pH值至12，在30℃温度下反应10h，将得到的红色固体产物收集，在1000℃温度下进行煅烧处理，得到铁红颜料产品。

实施例3

(1)将煤矸石(高岭石含量大于70％)粉碎成粉体，在500℃度下煅烧6h，除去残留的有机碳，得到层状硅酸盐矿物；

(2)将10kg煅烧得到的层状硅酸盐矿物按固液质量比1:15分散到1.5mol/L草酸和0.05kg柠檬酸铵酸的水溶液中，然后过500目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液；

(3)将以上得到的悬浮液转入密闭反应器内，在160℃温度和4MPa压力条件下反应8h，得到含有固体和液体的混合产物；

(4)将以上得到的混合产物进行固液分离，得到白色固体A和液体B；

(5)将白色固体A用水洗涤，然后干燥，粉碎，过筛，得到白度为94的氧化硅纳米片产品；

(6)将液体B分为2等份，向第一份溶液B中加入氢氧化镁(占溶液B质量的20％)，将溶液pH值调到6.5，然后加入硝酸镁(占溶液B质量的40％)调节溶液中离子的组成。然后，加入可溶性硅酸钾钠(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量80％)和三乙烯四胺助剂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的0.7％)，充分搅拌均匀，在80℃温度条件下反应6h，将得到的固体产物收集，在500℃条件下热处理2h，得到多孔硅酸盐吸附剂产品；

(7)向第二份溶液B中加入碳酸铁(占溶液B质量的20％)，中和溶液中的残留酸，得到富含铁离子溶液C；

(8)向溶液C中加入沉淀剂乙酸钠，调整pH值至9，在80℃温度下加热反应8h，将得到的红色固体产物收集，在700℃温度下进行煅烧处理，得到铁红颜料产品。

实施例4

(1)将煤矸石(高岭石含量大于70％)粉碎成粉体，在500℃度下煅烧3h，除去残留的有机碳，得到层状硅酸盐矿物；

(2)将10kg煅烧得到的层状硅酸盐矿物按固液质量比1:16分散到2.0mol/L硫酸和0.06g六偏磷酸钠的水溶液中，然后过400目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液；

(3)将以上得到的悬浮液转入密闭反应器内，在180℃温度和3MPa压力条件下反应6h，得到含有固体和液体的混合产物；

(4)将以上得到的混合产物进行固液分离，得到白色固体A和液体B；

(5)将白色固体A用水洗涤，然后干燥，粉碎，过筛，得到白度为93.5的氧化硅纳米片产品；

(6)将液体B分为2等份，向第一份溶液B中加入氢氧化钙(占溶液B质量的20％)，将溶液pH值调到6，然后加入氯化钙(占溶液B质量的30％)调节溶液中离子的组成。然后，加入可溶性硅酸锂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量50％)和甲酰胺助剂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的0.7％)，充分搅拌均匀，在80℃温度条件下反应6h，将得到的固体产物收集，在500℃条件下热处理2h，得到多孔硅酸盐吸附剂产品；

(7)向第二份溶液B中加入碱式碳酸铁(占溶液B质量的18％)，中和溶液中的残留酸，得到富含铁离子溶液C；

(8)向溶液C中加入沉淀剂硅酸钠，调整pH值至10，在60℃温度下加热反应8h，将得到的红色固体产物收集，在700℃温度下进行煅烧处理，得到铁红颜料产品。

实施例5

(1)将煤矸石(高岭石含量大于70％)粉碎成粉体，在550℃度下煅烧2h，除去残留的有机碳，得到层状硅酸盐矿物；

(2)将10kg煅烧得到的层状硅酸盐矿物按固液质量比1:14分散到2.2mol/L磷酸和0.05kg氮川三乙酸的水溶液中，然后过400目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液；

(3)将以上得到的悬浮液转入密闭反应器内，在160℃温度和6MPa压力条件下反应8h，得到含有固体和液体的混合产物；

(4)将以上得到的混合产物进行固液分离，得到白色固体A和液体B；

(5)将白色固体A用水洗涤，然后干燥，粉碎，过筛，得到白度为91的氧化硅纳米片产品；

(6)将液体B分为2等份，向第一份溶液B中加入白云石(占溶液B质量的25％)，将溶液pH值调到6.8，再加入硫酸锌(占溶液B质量的25％)调节溶液中离子的组成。然后，加入可溶性硅酸钠(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的90％)和1,2-丙二胺助剂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的1.0％)，充分搅拌均匀，在80℃温度条件下反应4h，将得到的固体产物收集，在600℃条件下热处理2h，得到多孔硅酸盐吸附剂产品；

(7)向第二份溶液B中加入氢氧化亚铁(占溶液B质量的18％)，中和溶液中的残留酸，得到富含铁离子溶液C；

(8)向溶液C中加入沉淀剂硅酸钾，调整pH值至10.5，在60℃温度下加热反应8h，将得到的红色固体产物收集，在700℃温度下进行煅烧处理，得到铁红颜料产品。

实施例6

(1)将煤矸石(高岭石含量大于70％)粉碎成粉体，在700℃度下煅烧2.5h，除去残留的有机碳，得到层状硅酸盐矿物；

(2)将10kg煅烧得到的层状硅酸盐矿物按固液质量比1:12分散到2.5mol/L氨基磺酸和0.06kg柠檬酸钠的水溶液中，然后过400目振动筛除去未分散开的大颗粒和石英砂，得到均一的悬浮液；

(3)将以上得到的悬浮液转入密闭反应器内，在160℃温度和6MPa压力条件下反应12h，得到含有固体和液体的混合产物；

(4)将以上得到的混合产物进行固液分离，得到白色固体A和液体B；

(5)将白色固体A用水洗涤，然后干燥，粉碎，过筛，得到白度为93的氧化硅纳米片产品；

(6)将液体B分为2等份，向第一份溶液B中加入碳酸钙(占溶液B质量的15％)，将溶液pH值调到6.6，再加入氧化钙(占溶液B质量的25％)调节溶液中离子的组成。然后，然后加入可溶性偏硅酸钠(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的125％)和甲酰胺助剂(占碱性金属化合物和金属盐总摩尔量的1.5％)，充分搅拌均匀，在100℃温度条件下反应8h，将得到的固体产物收集，在500℃条件下热处理1.5h，得到多孔硅酸盐吸附剂产品；

(7)向第二份溶液B中加入18％碱式碳酸铁(占溶液B质量)，中和溶液中的残留酸，得到富含铁离子溶液C；

(8)向溶液C中加入沉淀剂氢氧化钠，调整pH值至9.5，在80℃温度下加热反应10h，将得到的红色固体产物收集，在700℃温度下进行煅烧处理，得到铁红颜料产品。

对比例1

对比例1与实施例3的区别仅在于：将悬浮液直接在170℃下加热，未加压以及未设置于密闭容器，其余参数均与实施例3相同。

对比例2

对比例2与实施例3的区别仅在于：未加入分散剂，其余参数均相同。

对比例3

对比例3与实施例3的区别仅在于：未加入有机胺助剂，其余参数均相同。

测试例1

对实施例1～6所采用的煤矸石原料、实施例3制得的煅烧煤矸石原料得到的层状硅酸盐矿物和实施例3制得的氧化硅纳米片进行SEM扫描，结果如图1所示，从图1可以看到：煤矸石煅烧后得到层状硅酸盐矿物，经过酸溶蚀处理后，得到了纳米片状的二氧化硅，即氧化硅纳米片保留了层状硅酸盐矿物的层状骨架。对实施例3制得的氧化硅纳米片进行TEM扫描，结果如图2所示，从图2可以看到，得到的产物为氧化硅纳米片。

参考图3，从图3可以看到：本发明制备的多孔硅酸盐材料呈纳米层状、纳米簇状和纳米花状形貌，具有多孔结构。从图4可以看到：多孔硅酸盐材料的孔结构以介孔为主，孔径分布范围在2nm～50nm之间，主要集中在3nm～15nm之间。

测试例2

参考图4，经过计算结果见表1。

表1：本发明实施例3制得的多孔硅酸盐材料的孔结构参数

测试例3

将实施例3采用的煤矸石原料和制得的层状硅酸盐矿物、多孔硅酸盐材料以及对比例3制得的硅酸盐材料分别进行染料吸附和重金属吸附测试，结果见表2，从表2可见，本发明制得的多孔硅酸盐材料对有机染料亚甲基蓝的吸附量高达370.27mg/L，对重金属Cd(II)的吸附量达253.86mg/L，对重金属Pd(II)的吸附量达412.31mg/L，对四环素的吸附量达363.52mg/L，由此证明，本发明制得的多孔硅酸盐材料具有高效的吸附性能，对环境污染物的处理是有效的。

表2：实施例3制得的多孔硅酸盐材料对染料和重金属离子的吸附性能

测试例3

对实施例3、对比例1～2制得的氧化硅纳米片的白度分别进行测量，结果见表3，从表3可以看到：煤矸石经煅烧从黑色转变为灰白色，本发明制得的氧化硅纳米片的白度大于91。

表3：实施例3、对比例1～2制得的氧化硅纳米片的白度

测试例4

对实施例3制得的铁红的红值进行测量，结果见表4，从表4可以看到：本发明制得的铁红的红值达到36.12。

表4：实施例3制得的铁红的红值

测试例5

参考图6，从图6可以看到：第一，本发明制备的层状硅酸盐矿物和二氧化硅纳米片的晶体结构基本一致，说明二氧化硅纳米片保留了层状硅酸盐矿物的层状骨架，第二，本发明制备的多孔硅酸盐材料是复合形成的新材料。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。