一種通過碳銨循環法經三水碳酸鎂生產高純氧化鎂的方法

2023-05-08 04:46:51

專利名稱：一種通過碳銨循環法經三水碳酸鎂生產高純氧化鎂的方法
技術領域：
本發明屬於無機鹽化工生產領域，特別涉及一種通過碳銨循環法經三水碳酸鎂生 產高純氧化鎂的方法。
背景技術：
我國滷水鎂資源豐富，大量的鎂主要是以氯化物的形式存在於海水、鹽湖水和井 滷中。滷水經提鈉、鉀後得到富含氯化鎂水溶液或者氯化鎂水合物。而利用該鎂資源可以 生產高附加值的氧化鎂產品。高純氧化鎂作為一種重要的無機化工產品，廣泛應用於矽鋼片的表面塗層、橡膠、 油漆、紙張生產的填充料、鋼球磨光劑、玻璃鋼用的增塑劑等。我國高純氧化鎂需每年需求 缺口在9萬噸左右，佔到總需求量的90%，而且需求量還將進一步擴大。目前國內生產高純氧化鎂採用的是煅燒菱鎂礦製得的輕燒氧化鎂，再經過電熔凝 結或重燒製取高純氧化鎂。此法只能生產含量在95%左右的氧化鎂，很少能達到MgO含量 在98%以上的高純氧化鎂，即使生產出高純氧化鎂，能耗量也很大。利用滷水氯化鎂生產氧化鎂的主要技術路線有直接分解法和沉澱法。直接分解法 對於水氯鎂石原料的純度要求很高，煅燒過程溫度高，副產物氯化氫氣體對生產設備有嚴 重的腐蝕。沉澱法的中間體主要是氫氧化鎂和鹼式碳酸鎂。氫氧化鎂中間體很容易團聚，過 濾性能差，並且需要的洗滌用水量大。而鹼式碳酸鎂中間體的製備溫度高，因此能耗高。鑑 於此，開發一種以滷水氯化鎂為原料，可以在較低溫度下得到晶形良好且易於過濾的中間 體，該中間體可以在較低的溫度下煅燒得到高純氧化鎂，並且副產物可以循環使用的方法， 不僅解決了氯化銨母液排放造成的環境汙染和二氧化碳排放造成的溫室效應問題，而且實 現了鎂資源的高值化利用，產生明顯的經濟效益。

發明內容
本發明的目的是提供一種通過碳銨循環法經三水碳酸鎂生產高純氧化鎂的方法， 以滷水氯化鎂為原料，通過碳銨循環法，製備晶形良好且易於過濾的三水碳酸鎂中間體，經 進一步煅燒生產高純氧化鎂，同時實現煅燒三水碳酸鎂過程中產生的二氧化碳和沉鎂的氯 化銨母液蒸氨後的氨氣循環利用。本發明的技術方案是利用三水碳酸鎂中間體煅燒產生的二氧化碳和氯化銨母液 蒸氨後的氨氣作為沉澱劑，與淨化後的滷水氯化鎂在較低的溫度下反應，得到晶形良好且 易於過濾的三水碳酸鎂中間體，經進一步煅燒得到高純氧化鎂，煅燒產生的二氧化碳和氯 化銨母液蒸氨後的氨氣循環利用。氨氣、二氧化碳和氯化鎂反應原理如下2NH3+C02+H20 = (NH4) 2C03(NH4) 2C03+MgCl2+3H20 = MgC03 3H20 ↓ +2NH4C1符號|是結晶析出(沉澱)本發明利用煅燒三水碳酸鎂中間體過程中產生二氧化碳和沉鎂的氯化銨母液蒸氨後的氨氣作為沉澱劑，以滷水氯化鎂為原料，可以在較低的溫度下得到晶形良好且易於 過濾的三水碳酸鎂中間體，整個工藝過程實現的氨氣和二氧化碳的循環利用。不僅解決了 氯化銨母液排放造成的環境汙染和二氧化碳排放造成的溫室效應問題，而且實現了鎂資源 的高值化利用，產生明顯的經濟效益。本發明是通過碳銨循環法，以滷水氯化鎂為原料，經三水碳酸鎂中間體生產高純 氧化鎂，工藝包括三水碳酸鎂中間體的結晶、過濾洗滌、煅燒、二氧化碳回收、氯化銨母液蒸 氨工序。工藝步驟為(1)製備三水碳酸鎂中間體將滷水氯化鎂配置成濃度為0. 5 4. 5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應結晶釜中， 溫度控制在20 40°C，在攪拌條件下向反應結晶釜中通入氨氣和二氧化碳；鎂和氨的當量 比為1 2、氨流量為0. 5 1. 5升/分、二氧化碳的流量為0. 25 1. 0升/分；當溶液中 氯化鎂濃度達到0 0. 05mol/L時停止加料，繼續攪拌30 120分鐘。過濾後的固體為三 水碳酸鎂中間體；過濾後得到的濾液則用作蒸氨的原料；生產的三水碳酸鎂中間體的純度 大於98. 5%。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質 量比為1.5 1 3 1，過濾後得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為15% 25% (質量
百分含量)。(3)三水碳酸鎂煅燒將⑵得到的三水碳酸鎂置於迴轉煅燒窯中，煅燒溫度為850 950°C，煅燒溫度 為0. 5 2小時，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產生的二氧化碳，經冷卻，吸收除去氨 後，壓縮返回步驟(1)用於製備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為70% 80%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然後將溶液送入蒸氨塔，在加 熱200-203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經冷卻，送入吸氨塔吸收後返回步驟(1)用於 製備三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用於調節海水鹽湖的硫酸鎂型滷水。本發明是利用氨氣和二氧化碳作為沉澱劑，以滷水氯化鎂為原料，製備三水碳酸 鎂中間體進一步煅燒生產高純氧化鎂，煅燒過程中產生的二氧化碳和氯化銨母液蒸氨後的 氨氣循環利用。此工藝方法經濟效益好，無環境汙染；提供的方法簡便，可操作性強，易於實 現工業化。本發明優點及積極作用在於(1)利用碳銨循環法以滷水氯化鎂氯化鎂，經晶形良好且易於過濾的三水碳酸鎂 中間體，進一步煅燒生產高純氧化鎂，解決了精細鎂產品生產過程中副產的氯化銨排放造 成的環境汙染，以及煅燒過程中二氧化碳排放造成的溫室效應問題。從而解決了目前滷水 鎂資源的高值化利用問題，提升了產業鏈價值並改善了生態環境。(2)製備的氧化鎂純度在98. 5%以上。(3)所採用的以氨氣和二氧化碳作為沉澱劑，在較低的溫度下製備經晶形良好且 易於過濾的三水碳酸鎂中間體，進一步煅燒生產高純氧化鎂的方法，大大節省的反應結晶 的能耗，並減少了洗滌的用水量。
(4)氯化銨母液經蒸氨後得到的氯化鈣溶液，可以用於調節海水鹽湖的硫酸鎂型 滷水，對環境無負面影響。


圖1為本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例和附圖對本發明做詳細地說明實施例1本實施例的具體工藝流程請參見圖1。(1)製備三水碳酸鎂中間體將滷水氯化鎂配置成濃度為0. 5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應結晶釜中，溫度控 制在20°C，在攪拌條件下向反應結晶釜中通入氨氣和二氧化碳。鎂和氨的當量比為1 2、 氨流量為0. 5升/分、二氧化碳的流量為0. 25升/分。當溶液中氯化鎂濃度達到0. Olmol/ L時停止加料，繼續攪拌30分鐘。過濾後的固體為三水碳酸鎂中間體。過濾後得到的濾液 則用作蒸氨的原料。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質 量比為1.5 1，過濾後得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為25%。(3)三水碳酸鎂煅燒將⑵得到的三水碳酸鎂置於迴轉煅燒窯中，煅燒溫度為850°C，煅燒溫度為0. 5 小時，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產生的二氧化碳，經冷卻，吸收除去氨後，壓縮返回 步驟(1)用於製備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為70%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然後將溶液送入蒸氨塔，在加 熱203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經冷卻，送入吸氨塔吸收後返回步驟(1)用於製備 三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用於調節海水鹽湖的硫酸鎂型滷水。實施例2本實施例的具體工藝流程請參見圖1。(1)製備三水碳酸鎂中間體將滷水氯化鎂配置成濃度為4. 5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應結晶釜中，溫度控 制在40°C，在攪拌條件下向反應結晶釜中通入氨氣和二氧化碳。鎂和氨的當量比為1 2、 氨流量為1. 5升/分、二氧化碳的流量為1. 0升/分。當溶液中氯化鎂濃度達到0. 05mol/ L時停止加料，繼續攪拌120分鐘。過濾後的固體為三水碳酸鎂中間體。過濾後得到的濾液 則用作蒸氨的原料。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質 量比為3 1，過濾後得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為15%。(3)三水碳酸鎂煅燒
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將(2)得到的三水碳酸鎂置於迴轉煅燒窯中，煅燒溫度為950°C，煅燒溫度為2小 時，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產生的二氧化碳，經冷卻，吸收除去氨後，壓縮返回步 驟(1)用於製備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為80%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然後將溶液送入蒸氨塔，在加 熱203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經冷卻，送入吸氨塔吸收後返回步驟(1)用於製備 三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用於調節海水鹽湖的硫酸鎂型滷水。實施例3本實施例的具體工藝流程請參見圖1。(1)製備三水碳酸鎂中間體將滷水氯化鎂配置成濃度為3mol/L的氯化鎂溶液，加入反應結晶釜中，溫度控制 在30°C，在攪拌條件下向反應結晶釜中通入氨氣和二氧化碳。鎂和氨的當量比為1 2、氨 流量為1. 0升/分、二氧化碳的流量為0. 75升/分。當溶液中氯化鎂濃度達到Omol/L時 停止加料，繼續攪拌90分鐘。過濾後的固體為三水碳酸鎂中間體。過濾後得到的濾液則用 作蒸氨的原料。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質 量比為2 1，過濾後得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為20%。(3)三水碳酸鎂煅燒將(2)得到的三水碳酸鎂置於迴轉煅燒窯中，煅燒溫度為900°C，煅燒溫度為1. 5 小時，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產生的二氧化碳，經冷卻，吸收除去氨後，壓縮返回 步驟(1)用於製備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為75%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然後將溶液送入蒸氨塔，在加 熱203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經冷卻，送入吸氨塔吸收後返回步驟(1)用於製備 三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用於調節海水鹽湖的硫酸鎂型滷水。
權利要求
一種通過碳銨循環法經三水碳酸鎂生產高純氧化鎂的方法，其特徵在於，工藝步驟為(1)製備三水碳酸鎂中間體將滷水氯化鎂配置成濃度為0.5～4.5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應結晶釜中，溫度控制在20～40℃，在攪拌條件下向反應結晶釜中通入氨氣和二氧化碳；鎂和氨的當量比為1∶2、氨流量為0.5～1.5升/分、二氧化碳的流量為0.25～1.0升/分；當溶液中氯化鎂濃度達到0～0.05mol/L時停止加料，繼續攪拌30～120分鐘；過濾後的固體為三水碳酸鎂中間體；過濾後得到的濾液則用作蒸氨的原料；生產的三水碳酸鎂中間體的純度大於98.5％；(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質量比為1.5∶1～3∶1，過濾後得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為15質量％～25質量％；(3)三水碳酸鎂煅燒及二氧化碳回收將(2)得到的三水碳酸鎂置於迴轉煅燒窯中，煅燒溫度為850 950℃，煅燒溫度為0.5～2小時，最終得到高純氧化鎂；煅燒過程中產生的二氧化碳，經冷卻，吸收除去氨後，壓縮返回步驟(1)用於製備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為70％～80％；(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然後將溶液送入蒸氨塔，在加熱200 203℃的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經冷卻，送入吸氨塔吸收後返回步驟(1)用於製備三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用於調節海水鹽湖的硫酸鎂型滷水。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是生產的三水碳酸鎂中間體的純度大於 98. 5%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵是生產的高純氧化鎂的純度大於98.5%。
全文摘要
一種通過碳銨循環法經三水碳酸鎂生產高純氧化鎂的方法，屬於無機鹽化工生產領域。以滷水氯化鎂為原料，通過碳銨循環法，製備晶形良好且易於過濾的三水碳酸鎂中間體，經進一步煅燒生產高純氧化鎂，同時實現煅燒三水碳酸鎂過程中產生的二氧化碳和沉鎂的氯化銨母液蒸氨後的氨氣循環利用。優點在於，充分解決了生產氧化鎂過程中造成的溫室效應以及氯化銨排放造成的環境汙染問題，而且實現了海鹽滷水鎂資源的高值化利用。本發明的方法可操作性強，易於實現工業化。
文檔編號C01F5/02GK101993098SQ201010562109
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者李志寶, 王均鳳 申請人:中國科學院過程工程研究所