由菱鎂礦聯合生產硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產品的方法

2023-04-26 12:24:51 1

專利名稱：由菱鎂礦聯合生產硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產品的方法
技術領域：
本發明涉及一種由菱鎂礦生產高品質鎂鹽系列產品的工藝方法，特別涉及一種聯合生產硫酸鎂，碳酸鎂及氫氧化鎂系列產品的方法，屬於無機化工技術領域。
本發明是通過如下技術方案實現的一種由菱鎂礦聯合生產硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產品的方法，該方法包括如下步驟(1)將菱鎂礦煅燒得到輕燒氧化鎂鎂粉磨細後，作為原料；(2)將輕燒氧化鎂鎂粉與硫酸銨溶液混合，加入工業濃硫酸反應進行酸溶及蒸氨，利用反應熱將體系加熱到95～100℃並保溫40～80分鐘，蒸出的氨氣經冷凝得到氨水溶液，部分作為氫氧化鎂沉澱的原料，多餘的部分加入硫酸中和得到副產品硫酸銨；(3)控制體系的pH值達到pH＝6.0～6.5時停止加硫酸，酸溶後放料並過濾，濾液泵入結晶釜，控制結晶4～8小時，過濾，得到七水硫酸鎂晶體，在35～55℃下連續乾燥得到七水硫酸鎂產品，濾液硫酸鎂作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料；(4)將部分硫酸鎂料液與碳酸氫銨混合，泵入熱解釜在90-100℃下熱解20～60分鐘，過濾、洗滌、乾燥得到碳酸鎂產品，所得濾液硫酸銨與部分洗滌液匯入儲罐，作為第(2)步中的原料液；(5)將另一部分硫酸鎂料液與步驟(2)中得到的氨水進行沉澱，陳化後過濾，濾液匯入儲罐作為第(2)步中的原料液，濾餅經洗滌、水熱處理、乾燥後得到氫氧化鎂產品。
上述步驟(2)中其輕燒氧化鎂粉與硫酸銨的摩爾比為2.0～3.0∶1.0。
所述步驟(2)中加入硫酸時，當反應體系的溫度達到80℃時，其溫升速度應控制在0.1～0.5℃/min.。
在上述步驟(4)中，碳酸氫銨與硫酸鎂料液的摩爾比為NH4HCO3∶MgSO4＝2.0～2.5∶1.0。
上述步驟(5)中採用硫酸鎂料液與氨水進行沉澱，氨水與硫酸鎂的摩爾比NH3·H2O∶MgSO4＝2.0～4.0∶1.0。
本發明採用菱鎂礦煅燒的輕燒氧化鎂粉為原料，加入鹼式碳酸鎂及氫氧化鎂的副產品硫酸銨和工業濃硫酸進行反應，通過控制酸度、溫度，除去雜質，同時利用硫酸與氧化鎂粉的反應放出的熱量將體系加熱，將氨氣蒸出並作為氫氧化鎂的沉澱用的原料，多餘氨水採用硫酸吸收得到硫酸銨副產品；反應完畢後，過濾、冷卻結晶得到醫藥級硫酸鎂產品。結晶後的母液稀釋後，過濾得到碳酸鎂及氫氧化鎂的原料液硫酸鎂溶液。分別採用碳酸氫銨及回收得到氨水沉澱該硫酸鎂溶液可得到碳酸鎂及氫氧化鎂產品。在確定合適的生產量的條件下，整個生產過程形成閉路，無廢水及廢氣產生，不但有利於環境保護，同時可降低生產成本。
(2)將磨細到-120目輕燒氧化鎂粉與硫酸銨溶液(碳酸鎂及氫氧化鎂沉澱過濾後得到的濾液，其濃度約為2mol/L)混合，其輕燒氧化鎂粉與硫酸銨的摩爾比約為2.0～3.0∶1.0。加入工業濃硫酸反應進行酸溶及蒸氨，根據體系的溫度及溫升情況確定硫酸的加入速度，當反應體系的溫度達到80℃時，其溫升速度應控制在0.1～0.5℃/min.，在溫度95～100℃下保溫40～80分鐘，蒸出的氨氣經冷凝得到氨水溶液，部分作為氫氧化鎂沉澱的原料。多餘的部分加入硫酸中和得到副產品硫酸銨。
(3)在體系pH值達到pH＝6.0～6.5時停止加硫酸，放料並過濾，濾液泵入結晶釜控制結晶4～8小時，採用離心機過濾，濾液(即母液)經稀釋過濾作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料。得到的七水硫酸鎂晶體，在連續乾燥體系中於35～55℃下乾燥，篩分後包裝得到七水硫酸鎂產品。
(4)硫酸鎂料液與碳酸氫銨混合，碳酸氫銨與硫酸鎂料液的摩爾比為NH4HCO3∶MgSO4＝2.0～2.5∶1.0，得到澄清的溶液，泵入熱解釜在90-100℃下熱解20～60min.過濾、洗滌、乾燥得到碳酸鎂產品。濾液(硫酸銨)與部分洗滌液匯入儲罐，作為第(2)步中的原料液。
(5)硫酸鎂料液進一步採用第(2)步中得到的氨水進行沉澱，氨水的用量為NH3·H2O∶MgSO4＝2.0～4.0∶1.0(摩爾比)，陳化後過濾，濾液匯入儲罐作為第(2)步中的原料液。濾餅經洗滌、水熱處理、活化、乾燥後得到氫氧化鎂產品。
本發明採用菱鎂礦生產硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂系列產品涉及的主要的化學反應如下
在實際反應過程中，輕燒粉中的鐵、鈣、鋁、矽等雜質在溶解中，通過控制體系的溫度及pH值，使之留在渣中，通過過濾除去，使產品的純度得到了保障。
實施例實施例1用計量器計量2.0mol/L硫酸銨溶液1500升加入2立方米的反應釜中，在攪拌條件下加270公斤的-120目輕燒氧化鎂粉，將體系密封后，開動攪拌緩慢加入98％的工業濃硫酸，保證20分鐘內使其溫度達到90℃以上，使氨氣蒸出，開始30分鐘內蒸發出的氨氣經冷凝器冷凝得到濃度較高的氨水(其濃度為18％)放入儲罐作為下一步氫氧化鎂沉澱的原料。30分鐘後的氨水濃度低，加入濃硫酸中和製備硫酸銨副產品。
2小時之內使反應體系酸度降低到pH5.5～6.5，放料到過渡池，泵入板筐過濾機過濾，得到的濾液的波美度為39。泵入2立方米結晶釜，在攪拌條件下結晶4小時，結晶溶液的溫度降至31℃，放入離心機過濾，濾液硫酸鎂母液稀釋到2.0mol/L過濾後放入儲罐作為下一工段的原料。得到的硫酸鎂的晶體在35℃乾燥、包裝得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)產品。
將1500升上述2.0mol/L硫酸鎂料液加入2立方米的反應釜，稱取480公斤碳酸氫銨加入反應釜中攪拌混合15分鐘，得到澄清的碳酸氫鎂溶液泵入熱解塔，在95℃下熱解30分鐘，過濾、洗滌、乾燥得到鹼式碳酸鎂產品。濾液(硫酸銨)與部分洗滌液匯入儲罐，作為酸溶工段的原料。
將硫酸鎂原料液1200升加入2立方米的反應釜中，在攪拌的條件下計量加入回收的氨水溶液440升，控制反應的溫度為40℃，30分鐘內將氨水加完。然後將料液放入成化池成化8小時，泵入板筐過濾機過濾，濾液(硫酸銨)匯入硫酸銨儲罐，鎂的沉澱率為61.4％；濾餅用淨水洗滌，洗滌水匯入七水硫酸鎂製備工序，經過在140℃水熱處理，表面活化，乾燥。得到氫氧化鎂產品。
得到的硫酸鎂產品的質量指標見表1，連續10批取樣的質量檢測表明，產品質量達到醫藥級的要求。
表1七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)的質量指標指 MgSO4·7 F C A N重金水不標H2Oe l-l H4+屬(Pb) 溶物含 0 0 0 00.00＜0.0≥99.5量(％) .0006 .002 .001 .021 1實施例2用計量器計量2.0mol/L氫氧化鎂及碳酸鎂沉澱過程得到的硫酸銨溶液1500升加入2立方米的反應釜中，在攪拌條件下加300公斤的-120目輕燒氧化鎂粉，將體系密封后，開動攪拌緩慢加入98％的工業濃硫酸，保證20分鐘內使其溫度達到90℃以上，使氨氣蒸出，開始25分鐘內蒸發出的氨氣經冷凝器冷凝得到濃度較高的氨水(其濃度為20％)放入儲罐作為下一步氫氧化鎂沉澱的原料。25分鐘後的氨水濃度低，加入濃硫酸中和製備硫酸銨副產品。
1.5小時之內使反應體系酸度降低到pH6.0～6.5，放料到過渡池，泵入板筐過濾機過濾，得到的濾液的波美度為41。泵入2立方米結晶釜，在攪拌條件下結晶4小時，結晶溶液的溫度降至30℃，放入離心機過濾，濾液稀釋到2.0mol/L過濾後放入儲罐作為下一工段的原料。得到的硫酸鎂的晶體在40℃乾燥、包裝得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)產品。
將1500升硫酸鎂料液加入2立方米的反應釜，稱取550公斤碳酸氫銨加入反應釜中攪拌混合15分鐘，得到澄清的碳酸氫鎂溶液泵入熱解塔，在100℃下熱解20分鐘，過濾、洗滌、乾燥得到鹼式碳酸鎂產品。濾液與部分洗滌液匯入儲罐，作為酸溶工段的原料。
將由結晶母液稀釋得到的硫酸鎂原料液1200升加入2立方米的反應釜中，在攪拌的條件下計量加入回收的氨水溶液660升，控制反應的溫度為35℃，40分鐘內將660升氨水加完。然後將料液放入成化池成化8小時，泵入板筐過濾機過濾，濾液匯入硫酸銨儲罐，鎂的沉澱率為79.3％；濾餅用淨水洗滌，洗滌水匯入七水硫酸鎂製備工序，經過在140℃水熱處理，表面活化，乾燥。得到氫氧化鎂產品。
實施例3用計量器計量碳酸鎂及氫氧化鎂沉澱產生的硫酸銨溶液1500升加入2立方米的反應釜中，在攪拌條件下加400公斤的-120目輕燒氧化鎂粉，將體系密封后，開動攪拌緩慢加入98％的工業濃硫酸，保證20分鐘內使其溫度達到90℃以上，使氨氣蒸出，開始20分鐘內蒸發出的氨氣經冷凝器冷凝得到濃度較高的氨水(其濃度為21％)放入儲罐作為下一步氫氧化鎂沉澱的原料。20分鐘後的氨水濃度低，加入濃硫酸中和製備硫酸銨副產品。
1.5小時之內使反應體系酸度降低到pH 6.0～6.5，放料到過渡池，泵入板筐過濾機過濾，得到的濾液的波美度為40。泵入2立方米結晶釜，在攪拌條件下結晶4小時，結晶溶液的溫度降至30℃，放入離心機過濾，濾液稀釋到2.0mol/L過濾後放入儲罐作為下一工段的原料。得到的硫酸鎂的晶體在55℃乾燥、包裝得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)產品。
將1500升上述硫酸鎂料液加入2立方米的反應釜，稱取600公斤碳酸氫銨加入反應釜中攪拌混合15分鐘，得到澄清的碳酸氫鎂溶液泵入熱解塔，在100℃下熱解20分鐘，過濾、洗滌、乾燥得到鹼式碳酸鎂產品。濾液與部分洗滌液匯入儲罐，作為硫酸鎂原料液製備的原料。
將硫酸鎂原料液1200升加入2立方米的反應釜中，在攪拌的條件下計量加入回收的氨水溶液880升，控制反應的溫度為35℃，40分鐘內將氨水加完。然後將料液放入成化池成化8小時，泵入板筐過濾機過濾，濾液匯入硫酸銨儲罐，鎂的沉澱率為80.3％；濾餅用淨水洗滌，洗滌水匯入七水硫酸鎂製備工序，經過在145℃水熱處理，表面活化，乾燥。得到氫氧化鎂產品。
表2鹼式碳酸鎂產品的質量指標指 M C F C S 重金 水不 比容標 gO aO e l-O42-屬(Pb)溶物 ml/g含 4 0 0 0 0 ＜0.
0.015.4量(％) 2.5 .01 .002 .01.5 1表3氫氧化鎂產品質量指標比指 Mg( CC S SiO2灼Fe表面積標 OH)2aOl-O42-+Al2O3燒損失m2/g含 97. 00. 0 0 3218＜0.1量(％) 5 .01 02 .01.9 .0.5得到的碳酸鎂及氫氧化鎂產品的質量指標見表2及3，從結果可以看出，鹼式碳酸鎂及氫氧化鎂產品的質量均達到一級或優級品的技術要求。
權利要求
1.一種由菱鎂礦聯合生產硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產品的方法，該方法包括如下步驟(1)將菱鎂礦煅燒得到輕燒氧化鎂粉磨細後，作為原料；(2)將輕燒氧化鎂鎂粉與硫酸銨溶液混合，加入工業濃硫酸反應進行酸溶及蒸氨，利用自身的反應熱將體系加熱到95～100℃並保溫40～80分鐘，蒸出的氨氣經冷凝得到氨水溶液，部分作為氫氧化鎂沉澱的原料，多餘的部分加入硫酸中和得到副產品硫酸銨；(3)控制體系的pH值達到pH＝6.0～6.5時停止加硫酸，酸溶後放料並過濾，濾液泵入結晶釜，控制結晶4～8小時，過濾，得到七水硫酸鎂晶體，在35～55℃下連續乾燥得到七水硫酸鎂產品，濾液硫酸鎂作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料；(4)將部分硫酸鎂料液與碳酸氫銨混合，泵入熱解釜在90-100℃下熱解20～60分鐘，過濾、洗滌、乾燥得到碳酸鎂產品，所得濾液硫酸銨與部分洗滌液匯入儲罐，作為第(2)步中的原料液；(5)將另一部分硫酸鎂料液與步驟(2)中得到的氨水進行沉澱，陳化後過濾，濾液匯入儲罐作為第(2)步中的原料液，濾餅經洗滌、水熱處理、乾燥後得到氫氧化鎂產品。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟(2)中其輕燒氧化鎂粉與硫酸銨的摩爾比為2.0～3.0∶1.0。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述步驟(2)中加入硫酸時，當反應體系的溫度達到80℃時，其溫升速度應控制在0.1～0.5℃/min.。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於在上述步驟(4)中，碳酸氫銨與硫酸鎂料液的摩爾比為2.0～2.5∶1.0。
5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟(5)中採用硫酸鎂料液與氨水進行沉澱，氨水與硫酸鎂的摩爾比為2.0～4.0∶1.0。
全文摘要
由菱鎂礦聯合生產硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產品的方法，該方法採用菱鎂礦煅燒的輕燒氧化鎂粉為原料，與碳酸鎂及氫氧化鎂沉澱產生的副產品硫酸銨溶液及工業濃硫酸進行反應。將氨氣蒸出作為氫氧化鎂的原料，同時通過控制酸度、溫度及過濾除去雜質，冷卻結晶得到醫藥級七水硫酸鎂產品。結晶母液稀釋後作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料。分別採用碳酸氫銨法得到鹼式碳酸鎂產品；用蒸發得到的氨水原料沉澱得到氫氧化鎂產品；多餘的的氨水採用硫酸吸收可得到硫酸銨副產品。在確定合適的生產量的條件下，整個生產過程形成閉路，無廢水及廢氣產生，不但有利於環境保護，同時可降低生產成本。
文檔編號C04B2/00GK1401573SQ0213091
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月13日 優先權日2002年9月13日
發明者朱國才, 孟廣洲, 原紹剛 申請人:清華大學