一種以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法
2023-10-08 20:02:49 1
專利名稱：一種以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域，尤其是以鹽湖水氯鎂石為原料，採用氨法沉鎂、二步煅燒製取高純鎂砂的方法。
背景技術：
本發明所稱的鹽湖水氯鎂石是指鹽湖晶間滷水生產鉀肥(KCl)後排出的老滷，通過自然蒸發、濃縮、結晶出來的一種固體氯化鎂結晶水合物(MgCl2·6H2O)，而高純鎂砂是鋼鐵工業不可缺少的一種重要耐火材料。在國外，高純鎂砂幾乎全部是以海水或滷水為原料，通過石灰乳沉鎂、高溫煅燒製備的。在國內，目前能生產高純鎂砂的只有遼寧省，而且是以菱鎂礦為原料，採用電熱法生產，MgO純度最高只能達到98.5％，產品合格率低、生產成本高。迄今尚未見以鹽湖水氯鎂石為原料生產高純鎂砂的文獻報導。現將以海水或滷水為原料製取鎂砂的方法歸納如下(1)石灰乳沉澱法將石灰乳加入海水或滷水中，發生下列反應
該法對石灰的活性及純度要求很高，而且反應之前需採用過鹼法、離子交換樹脂法等方法，對原料海水或滷水進行除硼預處理，工藝複雜。沉鎂pH值控制範圍窄，石灰乳及海水或滷水的濃度都必須控制得比較低，Mg(OH)2顆粒細，沉降、過濾及洗滌性能差，濾餅含水率高達50％以上，乾燥能耗大，設備產能低，實際生產成本高。最終產品鎂砂中鈣、硼等雜質含量高。
(2)氨水沉澱法將一定濃度的氨水慢慢加入到海水或滷水中進行沉鎂反應
該法是以氨水為沉澱劑，未引入新的雜質，故最終產品中雜質含量低，易得到高純鎂砂產品。但Mg(OH)2沉降、過濾及洗滌性能仍然比較差，濾餅含水率仍在30％以上，且反應前原料海水或滷水仍需進行除硼預處理。滷水和氨水均需稀釋，副產品氯化銨回收困難，物料運行量大，設備產能低，生產成本高。反應體系中游離氨濃度高，易造成環境汙染。
綜上所述，氨水沉澱法比石灰乳沉澱法更容易得到高純鎂砂產品，如能進行改進，解決Mg(OH)2沉降、過濾及洗滌性能差的問題，進一步降低生產成本，減少環境汙染，氨法沉鎂製取高純鎂砂將更有發展前途。
發明內容
本發明的目的是以鹽湖水氯鎂石為原料，在氨沉澱法的基礎上進行進一步改進，提出新的生產工藝，以期低成本、高效益、無汙染地生產國內急需的高純鎂砂產品，填補我國鹽湖水氯鎂石製取高純鎂砂的空白，解決青海鹽湖鎂資源開發利用問題，特別是改善鹽湖的生態環境。
本發明的技術方案是以青海鹽湖水氯鎂石為原料，通過簡單的預處理除雜，配製成高濃度的滷水，其MgCl2濃度400～450g/L；採用氨法沉鎂得到氫氧化鎂；氫氧化鎂再進一步高溫煅燒生產高純鎂砂；沉鎂母液中的氯化銨用石灰蒸氨法回收，回收的氨循環使用；用鹽田法或直接蒸發、濃縮、結晶法生產副產品氯化鈣，其特徵是
一種以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法是，對原料水氯鎂石通過簡單的除雜預處理，配製成高濃度的滷水，採用氨法沉鎂、二步煅燒製取高純鎂砂，其特徵是(1)原料鹽湖水氯鎂石只需通過簡單的溶解、過濾預處理，除去其中的固體懸浮無雜質，無須用特殊的方法除硼，配製的滷水氯化鎂濃度高達400～450g/L，已接近飽和；(2)沉鎂時，反應底液中加入5％～10％的晶種，控制溫度50～85℃、游離氨濃度1.5～2mol/L，氫氧化鎂以大顆粒沉澱析出粗、過濾及洗滌性能好，濾餅含水率低於15％；(3)氫氧化鎂經乾燥、煅燒得到無硼高純鎂砂，MgO含量大於99.95％，體積密度大於3.4g/cm3，鈣、矽、鐵等雜質含量極低，產品質量優於同類產品，鎂提取率90％以上；(4)沉鎂母液中氨化銨濃度高達300g/L，採用石灰蒸氨法回收氨，氨循環使用；(5)蒸氨母液中氯化鈣濃度高達50％，採用用鹽田法或直接蒸發、濃縮、結晶法回收氯化鈣；(6)沉鎂過程中游離氨濃度低，只有1.5～2mol/L，在石灰蒸氨中與氯化銨一併回收，生產過程無氨的洩漏，對環境無汙染。
本發明鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法，其特徵在於工藝操作如下(1)將水氯鎂石按計量加入到去離子水中，在溫度為0～30℃條件下攪拌溶解，用壓濾機或真空過濾設備過濾，得到含MgCl2400～450g/L的高濃度滷水，備用；(2)在沉鎂罐中加入體積量為滷水體積二分之一的反應底液，該底液由6～10％的氫氧化鎂晶種與去離子水混合而成；(3)在蒸氨罐中加入計量的石灰和氯化銨母液，通蒸汽加熱，將產生的氨通入到沉鎂罐中，同時慢慢加入計量的滷水，邊加邊攪拌，控制反應溫度為50～85℃，當反應體系中游離氨濃度達到2mol/L左右時，沉鎂反應結束；(4)沉鎂反應結束後，靜置，通冷卻水冷卻至30℃左右，待氫氧化鎂徹底沉降後，將上清液抽至蒸氨罐中進行下一批的蒸氨反應，氫氧化鎂沉降物用離心機過濾、洗滌，乾燥；(5)乾燥後的氫氧化鎂，在800～1000℃溫度下輕燒1小時，經壓球後再在1800℃以上的高溫下重燒3小時可得到高純鎂砂；(6)蒸氨後的母液，經壓濾機過濾除雜後排入鹽田，採用鹽田法回收副產品氯化鈣，或者直接蒸發、濃縮、結晶生產氯化鈣。
本發明的優點及積極效果充分體現為(1)本發明以鹽湖水氯鎂石為原料，配製成高濃度的滷水與氨反應，氨循環使用，故物流量小，設備產能高；(2)本發明得到的氫氧化鎂，其沉降、過濾及洗滌性能都非常好，有利於雜質的去除與分離，氫氧化鎂濾餅含水率低於15％。而目前國內外其它方法得到的氫氧化鎂濾餅含水率指標通常在30％～50％之間；(3)本發明得到的氫氧化鎂大呈大顆粒六方晶繫結構，不再具有膠體性質，因而不吸附硼，故原料無需用過鹼法或離子交換樹脂法進行除硼預處理，簡化了工藝。鎂砂MgO含量達99.95％以上，體積密度3.4g/cm3以上，基本上不含硼，質量優於同類產品；(4)本發明得到的沉鎂母液氯化銨濃度高達300g/L，易於用石灰蒸氨法回收氨；(5)本發明得到的蒸氨母液氯化鈣濃度高達40％～50％，易於用鹽田法或直接蒸發、濃縮、結晶法回收氯化鈣；(6)本發明沉鎂過程中游離氨濃度低，只有1.5～2mol/L，且在石灰蒸氨時與氯化銨一併回收，生產過程無環境汙染；(7)本發明鎂提取率高達90％以上，用廉價的石灰回收沉鎂母液中的氯化銨，氨循環使用，同時副產氯化鈣，因而生產成本低，綜合效益好。
圖1本發明以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的工藝流程示意圖。
圖1描述了本發明以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的工藝操作如下(1)將水氯鎂石按計量加入到去離子水中，在溫度為0～30℃條件下攪拌溶解，用壓濾機或真空過濾設備過濾，得到含MgCl2400～450g/L的高濃度滷水，不需要用其他的方法除硼。
(2)在沉鎂罐中加入體積量為滷水體積二分之一的反應底液，該底液由6～10％的氫氧化鎂晶種與去離子水混合而成；(3)在蒸氨罐中加入計量的石灰和氯化銨母液，通蒸汽加熱，將產生的氨通入到沉鎂罐中，同時慢慢加入計量的滷水，邊加邊攪拌，控制反應溫度為50～85℃，當反應體系中游離氨濃度達到1.5～2mol/L時，沉鎂反應結束；(4)沉鎂反應結束後，靜置，通冷卻水冷卻至30℃左右，待氫氧化鎂徹底沉降後，將上清液抽至蒸氨罐中進行下一批的蒸氨反應，氫氧化鎂沉降物用離心機過濾、洗滌，乾燥；(5)乾燥後的氫氧化鎂，在800～1000℃溫度下輕燒1小時，經壓球後再在1800℃以上的高溫下重燒3小時得到高純鎂砂；(6)蒸氨後的母液，經壓濾機過濾除雜後排入鹽田，採用鹽田法回收副產品氯化鈣，或者直接蒸發、濃縮、結晶生產氯化鈣。
具體實施例方式①配製高濃度滷水在溶解罐中加入900Kg的水氯鎂石和400Kg的去離子水，室溫下攪拌溶解，用壓濾機或真空過濾設備過濾，得到MgCl2濃度約450g/L的滷水1000L；②配製反應底液在容積為2000L的沉鎂罐中，先加入500L去離子水，然後加入40Kg的氫氧化鎂作晶種，構成反應底液；③沉鎂反應在容積為3000L的蒸氨罐中加入1500L氯化銨母液、380Kg石灰，通蒸汽加熱，將反應產生的氨通入沉美罐中。同時，在攪拌下漫漫加入已準備好的1000L滷水到沉美罐中進行沉鎂反應，控制溫度為70～80℃。
④氫氧化鎂的沉降、過濾與洗滌反應結束後，靜置，通冷卻水冷卻至30℃左右，待氫氧化鎂徹底沉降後，將上清液抽至蒸氨罐中進行下一批的蒸氨反應，氫氧化鎂沉降物用離心機過濾、洗滌，乾燥；⑤氫氧化鎂的煅燒乾燥後的氫氧化鎂，在800～900℃溫度下輕燒1小時，經壓球後再在1800℃以上的高溫下重燒3小時可得到高純鎂砂；⑥回收副產品氯化鈣蒸氨後的母液，經壓濾機過濾除雜後採用鹽田法或者直接蒸發、濃縮、結晶法生產副產品氯化鈣。
權利要求
1.一種以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法是，對原料水氯鎂石通過簡單的除雜預處理，配製成高濃度的滷水，採用氨法沉鎂、二步煅燒製取高純鎂砂，其特徵是(1)原料鹽湖水氯鎂石只需通過簡單的溶解、過濾預處理，除去其中的固體懸浮無雜質，無須用特殊的方法除硼，配製的滷水氯化鎂濃度高達400～450g/L，已接近飽和；(2)沉鎂時，反應底液中加入5％～10％的晶種，控制溫度50～85℃、游離氨濃度1.5～2mol/L，氫氧化鎂以大顆粒沉澱析出粗、過濾及洗滌性能好，濾餅含水率低於15％；(3)氫氧化鎂經乾燥、煅燒得到無硼高純鎂砂，MgO含量大於99.95％，體積密度大於3.4g/cm3，鈣、矽、鐵等雜質含量極低，產品質量優於同類產品，鎂提取率90％以上；(4)沉鎂母液中氨化銨濃度高達300g/L，採用石灰蒸氨法回收氨，氨循環使用；(5)蒸氨母液中氯化鈣濃度高達50％，採用用鹽田法或直接蒸發、濃縮、結晶法回收氯化鈣；(6)沉鎂過程中游離氨濃度低，只有1.5～2mol/L，在石灰蒸氨中與氯化銨一併回收，生產過程無氨的洩漏，對環境無汙染。
2.根據權利要求1所述的鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法，其特徵在於工藝操作如下(1)將水氯鎂石按計量加入到去離子水中，在溫度為0～30℃條件下攪拌溶解，用壓濾機或真空過濾設備過濾，得到含MgCl2400～450g/L的高濃度滷水，不需要用其他的方法除硼；(2)在沉鎂罐中加入體積量為滷水體積二分之一的反應底液，該底液由6～10％的氫氧化鎂晶種與去離子水混合而成；(3)在蒸氨罐中加入計量的石灰和氯化銨母液，通蒸汽加熱，將產生的氨通入到沉鎂罐中，同時慢慢加入計量的滷水，邊加邊攪拌，控制反應溫度為50～85℃，當反應體系中游離氨濃度達到1.5～2mol/L時，沉鎂反應結束；(4)沉鎂反應結束後，靜置，通冷卻水冷卻至30℃左右，待氫氧化鎂徹底沉降後，將上清液抽至蒸氨罐中進行下一批的蒸氨反應，氫氧化鎂沉降物用離心機過濾、洗滌，乾燥；(5)乾燥後的氫氧化鎂，在800～1000℃溫度下輕燒1小時，經壓球後再在1800℃以上的高溫下重燒3小時得到高純鎂砂；(6)蒸氨後的母液，經壓濾機過濾除雜後排入鹽田，採用鹽田法回收副產品氯化鈣，或者直接蒸發、濃縮、結晶生產氯化鈣。
3.根據權利要求1所述的以鹽湖水氯鎂石為原料製取高純鎂砂的方法特徵以及權利要求2中所述的實施操作步驟，具體實施方式
為①配製高濃度滷水在溶解罐中加入900Kg的水氯鎂石和400Kg的去離子水，室溫下攪拌溶解，用壓濾機或真空過濾設備過濾，不需要用其它特殊的方法除硼，得到MgCl2濃度約450g/L的滷水1000L；②配製反應底液在容積為2000L的沉鎂罐中，先加入500L去離子水，然後加入40Kg的氫氧化鎂作晶種，構成反應底液；③沉鎂反應在容積為3000L的蒸氨罐中加入1500L氯化銨母液、380Kg石灰，通蒸汽加熱，將反應產生的氨通入沉美罐中。同時，在攪拌下漫漫加入已準備好的1000L滷水到沉美罐中進行沉鎂反應，控制溫度為70～80℃；④氫氧化鎂的沉降、過濾與洗滌反應結束後，靜置，通冷卻水冷卻至30℃左右，待氫氧化鎂徹底沉降後，將上清液抽至蒸氨罐中進行下一批的蒸氨反應，氫氧化鎂沉降物用離心機過濾、洗滌，經洗滌後的氫氧化鎂濾餅含水率低於15％；⑤氫氧化鎂的煅燒氫氧化鎂乾燥後，在800～900℃溫度下輕燒1小時，經壓球後再在1800℃以上的高溫下重燒3小時可得到高純鎂砂，其MgO含量大於99.95％；體積密度大於3.4g/cm3；⑥回收副產品氯化鈣蒸氨後的母液，經壓濾機過濾除雜後採用鹽田法或者直接蒸發、濃縮、結晶法生產副產品氯化鈣。
全文摘要
本發明涉及一種以鹽湖水氯鎂石為原料，採用氨法沉鎂、兩步煅燒製取高純鎂砂的方法，其特徵在於原料鹽湖水氯鎂石只需通過簡單的處理配製成高濃度的滷水，無需除硼；沉鎂時，底液加入5％～10％的晶種，控制溫度50～85℃、游離氨濃度1.5～2mol/L；氫氧化鎂顆粒粗、沉降快、過濾及洗滌性能好，濾餅含水率低於15％，經乾燥、煅燒得到無硼高純鎂砂，MgO含量大於99.95％，質量優於同類產品，鎂提取率大於90％；用石灰蒸氨法回收沉鎂母液中的氯化銨，氨循環使用，蒸氨母液可生產氯化鈣。本發明產品質量好，生產成本低，綜合效益好，無環境汙染。
文檔編號C01F5/00GK1618998SQ20031011921
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月20日 優先權日2003年11月20日
發明者徐徽, 李新海, 陳白珍, 石西昌, 劉榮義, 馬雅琳, 鄧新榮 申請人:中南大學