專利名稱：一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法。
氧化鎂是無機(jī)物中產(chǎn)量很大、用途極廣的一種產(chǎn)品。它大致可分為化工氧化鎂和冶金鎂砂兩大類?；ぱ趸V廣泛用于陶瓷、橡膠、塑料、紙張、油漆、染料、醫(yī)藥、磁性材料、建筑材料、復(fù)合材料等等部門。輕質(zhì)氧化鎂經(jīng)造球、高溫鍛燒或者電熔融粉碎便是冶金鎂砂，主要用于冶金爐襯和制耐火磚。碳酸鎂一般是生產(chǎn)氧化鎂過程中的中間產(chǎn)品，也是一種獨(dú)立的化工產(chǎn)品，主要用于防火、保溫和絕緣材料。近幾年來隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，各行業(yè)對作為原材料用的氧化鎂的品質(zhì)也要求越來越高。
冶金鎂砂主要來自菱鎂礦鍛燒法和從海水或海水鹵水或井鹽鹵水或鹽湖鹵水提取法兩種主要渠道。由于受成礦雜質(zhì)的限制，礦石直接鍛燒法制得的氧化鎂的純度難以提得很高。
我國有占世界總貯量1/3的大石橋菱鎂礦，長期以來為冶金鎂砂的基地，但迄今品位仍停留在含MgO為95-97％上。我國有漫長的海岸線，海水氯化鎂MgCl2·6H2O，又稱海水水氯鎂石資源十分豐富。此外，我國青海察爾汗鹽湖蘊(yùn)藏有47億噸氯化鎂。原鹽湖光鹵石KCL·MgCL2·6H2O，經(jīng)提取鉀肥后的副產(chǎn)鹽湖水氯鎂石MgCL2·6H2O，不但數(shù)量巨大而且雜質(zhì)極少，年產(chǎn)100萬噸鉀肥的擴(kuò)產(chǎn)工程已經(jīng)啟動，采用我國自行設(shè)計的冷凍結(jié)晶法，這也就意味著每年有270萬噸副產(chǎn)水氯鎂石的產(chǎn)生，若不及時采取利用與消耗，把它放回鹽湖，將導(dǎo)致鹽湖資源結(jié)構(gòu)的破壞，給子孫留下后患與難題。但是迄今我國的海水，鹵水高純氧化鎂工業(yè)還沒有得到發(fā)展，冶金工業(yè)及其它行業(yè)用含MgO≥98％的高純氧化鎂目前仍主要依賴進(jìn)口。
眾所周知，由海水或鹵水制取高純氧化鎂的方法，歸納起來有乳漿法、氨法、碳銨法、碳化法、純堿法及熱解法(即Aman法)等。采用何種工藝各國都是根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源因地制宜。
采用先制成碳酸銨鎂復(fù)鹽進(jìn)而熱分解制取高純度氧化鎂的方法，在國外也還只處在研究探索階段，直到目前沒有工業(yè)化的生產(chǎn)工藝。這種鎂復(fù)鹽的合成方法與性質(zhì)被人們研究得較晚，報導(dǎo)的也很少，它的晶體結(jié)構(gòu)也遲遲地在1979年才被JCPDS卡所收錄(J·APPL·Cryst.12.611(1979))。在Ger 1,073.462(1960)，Ger(East)87，772(1972)，Czech 161，555(1975)，Revue de Chimiemine’rale，t.22，(1985)p.692等雖然都先后制得四水碳酸銨鎂復(fù)鹽，也報導(dǎo)了將這種復(fù)鹽熱分解可獲得高純氧化鎂或碳酸鎂。但這些專利和研究涉及所采用的合成原理、用于復(fù)合的銨鹽原料以及工藝過程等，歸納其合成原理，以氯化鎂為鎂鹽原料為例，可表述為主要反應(yīng)式工藝中用于復(fù)合的銨鹽原料是成品固體碳酸銨或者是碳酸銨水溶液。其合成原理都是基于由兩種單鹽在水溶液中進(jìn)行復(fù)合反應(yīng)生成了復(fù)鹽。
該方法主要存在的問題是(1)采用碳酸銨為銨鹽原料，不但成本高，而且還易引入雜質(zhì)。(2)這種復(fù)鹽法工藝對設(shè)備的利用率很低，要生產(chǎn)1噸氧化鎂需要先生產(chǎn)6.26噸復(fù)鹽，而且并沒有提到復(fù)鹽熱分解釋放出的氣體如何回收利用的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法。該方法是鑒于我國的市場和資源特點(diǎn)，所提出的一種以水氯鎂石原料為主，制取既適合化工用，又適合冶金鎂砂用的前期高純輕質(zhì)氧化鎂工藝-碳酸銨鎂復(fù)鹽法。該方法成本低、能耗小，原料利用率高，產(chǎn)品純度高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案這種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法，其中包括制取高純度氧化鎂和高純度碳酸鎂兩種產(chǎn)品。
1、制取高純度氧化鎂，該方法包括下述步驟(1)由工業(yè)氣瓶或者相當(dāng)于氣瓶氣純度的氨氣在常壓、室溫-40℃下，用純水吸收至總氨濃度為5-16摩爾/升的氨水(2)然后通入二氧化碳?xì)馄繗饣蛳喈?dāng)于氣瓶氣純度的二氧化碳至碳化度為0.40-0.60的碳化氨水；若超出這個碳化度范圍，則得不到單一相的復(fù)鹽，會出現(xiàn)含有其它鎂鹽的混合物。
(3)再將工業(yè)級氯化鎂、硫酸鎂及硝酸鎂中的一種或幾種除雜后的溶液，按Mg2+∶CO2∶NH3＝1∶2∶4的摩爾配比量，在常壓和室溫-60℃下徐徐加入到上述碳化氨水中，得到四水碳酸銨鎂復(fù)鹽沉淀；(4)最后將四水碳酸銨鎂復(fù)鹽經(jīng)過洗滌、過濾后，干料在390-600℃進(jìn)行熱分解即得到高純度氧化鎂。
2、制取高純度碳酸鎂，采用上述方法中的(1)-(3)步驟，在步驟(4)中，將四水碳酸銨鎂復(fù)鹽經(jīng)過洗滌、過濾后，干料在80-390℃進(jìn)行低溫分解，制得高純度碳酸鎂。
在本發(fā)明的方法中，在步驟1-(4)中，所述過濾后的干料先在80-390℃進(jìn)行低溫?zé)岱纸?，制得無水碳酸鎂，再進(jìn)行熱分解。無水碳酸鎂為中間產(chǎn)物，并為含Mg2CO3≥98％高純碳酸鎂。分為低溫分解和熱分解兩步，可在第二步熱分解中得到純二氧化碳，有利于循環(huán)利用。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟1-(4)和2-(4)中，過濾后的濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到了氯化銨、或硫酸銨、或硝酸銨或者它們的混合物和純水。其中氯化銨、或硫酸銨或硝酸銨或者它們的混合物可作為化工原料和廉價化肥。純水回收可在方法中的步驟(1)中利用。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟1-(4)和2-(4)中，熱分解放出的氣體為氨氣、二氧化碳?xì)夂退羝幕旌蠚?，以及二氧化碳?jīng)吸收塔吸收后，作為步驟(2)中工藝循環(huán)介質(zhì)用。
在本發(fā)明的方法中，在步驟(3)中，所述工業(yè)級氯化鎂、硫酸鎂及硝酸鎂的除雜后的溶液，是為事先經(jīng)一次重結(jié)晶法除雜或者經(jīng)一次通入硫化氫、加活性氧化鎂除雜后的鎂溶液，所述一次通入硫化氫、加活性氧化鎂除雜過程為向粗鎂溶液中通入硫化氫至飽和，再加入含有硼2-5倍重量的活性氧化鎂粉，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，煮沸、過濾得到凈鎂溶液。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(1)中，氨水的總氨濃度優(yōu)選為8-12摩爾/升。在密閉容器中可增大到16摩爾/升，濃度越大同容積的產(chǎn)量越多。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟(2)中，碳化氨水的碳化度優(yōu)選為0.50。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟1-(4)中，干料的熱分解溫度優(yōu)選為500-550℃。
在本發(fā)明的方法中，所述的步驟1-(4)和2-(4)中，過濾后的干料低溫?zé)岱纸獾臏囟葍?yōu)選為200℃-250℃。
本發(fā)明提出的碳酸銨鎂復(fù)鹽法，合成的主要反應(yīng)以水氯鎂石為例表述如下
在上述式(1)，氣態(tài)氨和二氧化碳在水中現(xiàn)(先)制成碳化度約為0.50的碳化氨水為銨鹽原料，此時碳化氨水中的主要成份是氨基甲酸銨NH2COONH4，而不是碳酸銨，這一點(diǎn)與已有技術(shù)復(fù)鹽法工藝根本不同。合成原理是在碳化度約為0.50的(亦即CO2/NH3摩爾比等于0.5，也只有在這個碳化度下才會發(fā)生上述式(1)完全的反應(yīng))氨基甲酸銨水溶液中，當(dāng)加入鎂鹽溶液時促使氨基甲酸銨的水解，最后生成了復(fù)鹽。
在室溫至60℃間沉淀得到的復(fù)鹽實(shí)際上是一種具有確定組成為MgCO3·(NH4)2CO3·4H2O的正交晶體。這種晶體沉淀物顆粒粗大類似于碳酸鎂，但又較碳酸鎂在相同溶液中的溶解度要小。若在制備沉淀前向碳化氨水溶液中加入少量的四水碳酸銨鎂為晶種，并控制氯化鎂溶液由小到大以及整個兌入過程都為較慢的速度，控制適中的攪拌強(qiáng)度，便得到澄清性和過濾性極好的晶體沉淀物。因此采用本發(fā)明的在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法較之現(xiàn)有生產(chǎn)氧化鎂或碳酸鎂的各種工藝，具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)四水碳酸銨鎂復(fù)鹽是一種具有確定組成的晶體，在生成晶體沉淀時將雜質(zhì)離子，特別是將難以用硫化物沉淀法去除的Ca2+、Na+、K+和CL-、SO42-、NO3-、(B(OH)4)-1等離子留在溶液中；(2)結(jié)晶沉淀顆粒粗大，附夾在沉淀顆粒間的雜質(zhì)離子易被水沖洗掉；(3)四水碳酸銨鎂復(fù)鹽分兩步熱分解，第一步(式2)脫去水的同時碳酸銨分解為氨和二氧化碳，分解溫度范圍為80-390℃，產(chǎn)物為無水碳酸鎂；第二步(式3)是碳酸鎂分解為氧化鎂和放出二氧化碳，開始分解溫度為390℃。若控制在400-600℃分解便可制得視比容為7-5毫升/克的輕質(zhì)氧化鎂。但總起來講熱分解溫度較低，工業(yè)生產(chǎn)能耗較??；(4)熱分解釋放出的水蒸汽、氨氣、二氧化碳?xì)舛际呛芗儍舻臍怏w，經(jīng)冷卻，水吸收后作為工藝沉淀用循環(huán)介質(zhì)，即節(jié)約了原材料，又保證了產(chǎn)品的高純度；(5)工藝副產(chǎn)品為氯化銨、硫酸銨或硝酸銨可作為化工原料和廉價化肥，較之乳漿法的副產(chǎn)為氯化鈣有較寬的出路。在蒸發(fā)結(jié)晶工序中收集得的蒸餾水可作為工藝中配料和沉淀洗滌的純水用。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明的方法的工藝流程圖如圖1所示，在一只外裝有循環(huán)冷卻水套，內(nèi)裝有溫度計和攪拌漿的耐弱酸弱堿腐蝕的反應(yīng)容器中，用一定量的純水吸收來自工業(yè)液氨氣瓶或者相當(dāng)于氣瓶氣純度的氨氣，控制液溫室溫-40℃下至氨水濃度5-16摩爾/升，在常壓和非密閉容器內(nèi)以8-10摩爾/升為最合適的濃度范圍。改變通入工業(yè)二氧化碳?xì)馄繗饣蛘呦喈?dāng)于瓶氣純度的二氧化碳至碳化度(CO2/NH3摩爾比)等于0.40-0.60，最佳值為0.50的碳化氨水。若在密閉的反應(yīng)器內(nèi)可通氨至16摩爾/升，甚至更高的濃度，但仍需通二氧化碳至碳化度0.50，此時可提高容積的產(chǎn)量。
將工業(yè)級海水氯化鎂MgCl2·6H2O、硫酸鎂MgSO4·7H2O、硝酸鎂Mg(NO3)2·6H2O、青海鹽湖氯化鎂MgCl2·6H2O等鎂鹽用純水溶解至室溫近飽和液。采用重結(jié)晶法除雜或硫化氫-活性氧化鎂法除雜。后者為先向溶液中通入硫化氫至飽和，再加入溶液中含硼2-5倍重量的活性氧化鎂粉、充分?jǐn)嚢?、煮沸、過濾得凈化的鎂溶液。
按Mg2+∶CO2∶NH3＝1∶2∶4，最佳值為(0.95-0.98)∶2∶4摩爾比配量，在控制液溫為室溫-60℃攪拌下徐徐地兌入到碳化氨水液中便制得四水碳酸銨鎂復(fù)鹽沉淀。
在帶有循環(huán)水冷卻蓋的蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)，將濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶為氯化銨、硫酸銨、硝酸銨等副產(chǎn)品，收集蒸餾水即為純水，可用作水吸收工序的補(bǔ)充和沉淀濾餅的洗滌。
濾餅經(jīng)3倍體積量的純水打漿洗滌、再過濾干便得純凈的四水碳酸銨鎂復(fù)鹽。濾液一部分返回到鎂鹽溶解工序，多余的排放。
四水碳酸銨鎂經(jīng)80-390℃，最佳控制在200-250℃進(jìn)行低溫?zé)岱纸獗阒频煤琈gCO3≥98％的無水碳酸鎂。分解釋放出的氨、二氧化碳和水蒸汽返回至水吸收工序。
將碳酸鎂繼續(xù)加熱至390-600℃，最佳控制在500-550進(jìn)行高溫?zé)岱纸?，便制得視比容?-5毫升/克的輕質(zhì)氧化鎂。分解釋放出的二氧化碳?xì)夥祷氐教蓟ば蜃鳛樵蠚狻?br> 當(dāng)采用工業(yè)級海水氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂等固體或它們的鹵水為鎂鹽原料時，經(jīng)上述一次重結(jié)晶除雜或者一次硫化氫-活性氧化鎂除雜，以及經(jīng)一次沉淀和熱分解，都可制得含MgO≥98％，含B2O3≤0.008％，含CaO≤0.30％的低硼低鈣工業(yè)高純輕質(zhì)氧化鎂。在上述相同的工藝條件下，當(dāng)采用我國青海鹽湖氯化鎂為鎂鹽原料時，便可制得含MgO≥99％，含B2O3≤0.005％，含CaO≤0.05％的無硼低鈣工業(yè)超高純輕質(zhì)氧化鎂。
工藝中低溫?zé)岱纸忉尫懦龅陌?、二氧化碳和水蒸汽?jīng)水吸收后成為稀的碳化氨水，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，這部分稀的碳化氨水可以回收利用。只需向稀的碳化氨水中補(bǔ)充通入生成副產(chǎn)氯化銨需要的氨和工藝吸收中損失的氨至溶液總氨濃度為8-10摩爾/升。在碳化工序繼續(xù)吸收高溫?zé)岱纸忉尫懦龅亩趸己?，二氧化碳也可以回收利用，只需補(bǔ)充通入二氧化碳?xì)馄繗庖詮浹a(bǔ)碳化工序中損失的二氧化碳至溶液碳化度約等于0.50的碳化氨水為循環(huán)介質(zhì)，便可作為下一次工藝沉淀用。整個工藝在循環(huán)介質(zhì)中往復(fù)進(jìn)行，主要原料為工業(yè)氨、二氧化碳和鎂鹽，主要產(chǎn)品是高純度的碳酸鎂和氧化鎂，副產(chǎn)品為氯化銨、硫酸銨或硝酸銨等，以及少量的對土壤無害的含微量鎂元素的碳酸銨化肥稀水的排放。
為了更清楚地說明本發(fā)明技術(shù)的可行性和工藝特點(diǎn)，現(xiàn)舉出以下實(shí)施例試驗(yàn)都采用以下相同的裝置水(氨)吸收一碳化一沉淀工序都在一只外裝有循環(huán)冷卻水套，內(nèi)裝有溫度計和攪拌漿的反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行。過濾為水泵抽濾。熱分解在一管式電爐，內(nèi)爐管為一根一端封閉，另一端為安有導(dǎo)氣管的不銹鋼管。熱分解放出的氣體經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入自制的吸收塔被純水吸收后再傾倒至上面的反應(yīng)器中使用。沉淀濾液在一個裝有循環(huán)冷卻水蓋的蒸發(fā)結(jié)晶器里進(jìn)行結(jié)晶，收集的蒸餾水作為工藝中純水用。
銨鹽原料為市售普通液氨氣瓶氣和二氧化碳?xì)馄繗狻?br> 鎂鹽原料為市售工業(yè)級海水水氯鎂石、硫酸鎂、硝酸鎂及青海鉀肥廠產(chǎn)鹽湖水氯鎂石等。
實(shí)施例1由海水水氯鎂石經(jīng)一次硫化氫-活性氧化鎂凈化法制取反應(yīng)器內(nèi)盛1200毫升純水，水冷控溫＜40℃，在常壓下通入氨氣至氨水濃度為8.168摩爾/升，此時溶液體積液體V約等于1500毫升。改通入二化碳至碳化度為0.52止。水氯鎂石事先置硅膠干燥器內(nèi)若干天，用量經(jīng)理論計算為591.6g，但考慮到海水水氯鎂石中約有5％的雜質(zhì)，故稱取622克鎂石溶于600毫升純水中，配成室溫近飽和液，并過濾。向?yàn)V液通入硫化氫至飽和，加入活性氧化鎂粉1.5克，充分?jǐn)嚢瑁蠓?，過濾。將濾液徐徐加入到上面制得的碳化氨水中進(jìn)行沉淀。澄清一夜過濾。濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得氯化銨，收集蒸餾水作純水用。濾餅用體積比3倍量的純水打漿洗滌，抽濾干得四水碳酸銨鎂724.1克，其中約含5％的吸附水。將料置不銹鋼管內(nèi)低溫200℃恒溫2小時得無水碳酸鎂229克。繼高溫500℃恒溫2小時得氧化鎂109克，低高溫?zé)岱纸夥懦龅臍怏w都經(jīng)吸收塔吸收作為工藝循環(huán)介質(zhì)用。經(jīng)產(chǎn)品分析含MgO＝98.5％，含B2O3＝0.0080％，含CaO＝0.28％，視比容為6.5毫升/克。
實(shí)施例2由工業(yè)硫酸鎂經(jīng)一次重結(jié)晶凈化法制取。
和實(shí)施例1相同溫度和壓力的工藝條件，在1200毫升純水中通氨至7.826摩爾/升，此時液體V約為1.47升。改通二氧化碳至碳化度0.46止。工業(yè)硫酸鎂采用常規(guī)重結(jié)晶法提純一次，即粗鎂鹽→室溫飽和溶解→過濾→蒸發(fā)濃縮→冷卻至室溫結(jié)晶→過濾晶體置硅膠干燥器中若干天→重結(jié)晶硫酸鎂。用量經(jīng)理論計算為694.2g，但考慮到一次重結(jié)晶一般可達(dá)純度98％，故稱取708克料溶于700毫升純水配成近飽和液。控制液溫＜60℃，將鎂溶液加到碳化氨水中沉淀。澄清一夜過濾。濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得硫酸銨，收集蒸餾水作純水用。濾餅用體積比3倍量純水打漿洗滌后抽濾干。干料于600℃恒溫2小時制得氧化鎂104克。熱分解釋放出的氣體都經(jīng)吸收塔吸收作為工藝循環(huán)介質(zhì)用。經(jīng)產(chǎn)品分析含MgO＝98.8％，含B2O3＝0.0072％，含CaO＝0.15％，視比容為5.5毫升/克。
實(shí)施例3硝酸鎂為鎂鹽原料制取。
和實(shí)施例1相同溫度和壓力的工藝條件，在1200毫升純水中通氨氣至氨水濃度10.52摩爾/升，此時液體V約為1.6升。改通入二氧化碳至碳化度0.48止。
我國的硝酸鎂一般是由氧化鎂或碳酸鎂為原料，經(jīng)硝酸溶解、過濾、濃縮結(jié)晶制得，純度達(dá)98％以上，為此無需再除雜。用量經(jīng)理論計算為1057.4g，稱取1100克硝酸鎂溶于900毫升純水配成近飽和液。先稱取約0.1克四水碳酸銨鎂加入到碳化氨水中為晶種，然后徐徐地將鎂液加入進(jìn)行沉淀。澄清一夜后過濾。濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶為硝酸銨，收集蒸餾水作純水用。濾餅用體積3倍量的純水打漿洗滌，抽濾干。干料經(jīng)550℃恒溫2小時制得氧化鎂155克。熱分解放出的氣體都經(jīng)吸收塔吸收作為工藝沉淀用循環(huán)介質(zhì)。經(jīng)產(chǎn)品分析含MgO＝99.5％，含B2O3＝0.0043％，含CaO＝0.12％，視比容為6.0毫升/克。
實(shí)施例4由青海鹽湖水氯鎂石經(jīng)一次硫化氫-活性氧化鎂凈化法制取。
和實(shí)施例1相同溫度和壓力的工藝條件，取吸收塔中的吸收液1400毫升，補(bǔ)充通入液氨瓶中的氨氣至總氨濃度為9.480摩爾/升，此時液體V約為1.55升。改通入二化碳?xì)馄繗庵撂蓟?.55止。水氯鎂石的用量經(jīng)理論計算為709.4g，但考慮到鹽湖鎂石中約有2-3％的雜質(zhì)，故稱取事先在硅膠干燥器內(nèi)干燥過的鎂石730克溶于700毫升純水中配成室溫近飽和液，過濾。向?yàn)V液中通硫化氫氣至飽和，加入活性氧化鎂粉1克，充分拌攪，煮沸、過濾。將濾液徐徐加入上面制得的碳化氨水中進(jìn)行沉淀。澄清一夜過濾。濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶為氯化銨，收集蒸餾水作純水用。濾餅用體積比3倍量的純水打漿洗滌，抽濾干得四水碳酸銨鎂860克。在管式電爐內(nèi)經(jīng)250℃恒溫2小時得無水碳酸鎂280克。繼450℃恒溫4小時制得氧化鎂133克。熱分解釋放出的氣體都經(jīng)吸收塔吸收作為工藝沉淀用循環(huán)介質(zhì)。經(jīng)產(chǎn)品分析含MgO＝99.5％，含B2O3＝0.0050％，含CaO＝0.050％，視比容為7.0毫升/克，鎂的工藝收得率約為95％。
實(shí)施例5由青海鹽湖水氯鎂石經(jīng)一次硫化氫-活性氧化鎂凈化法制取高純碳酸鎂。
和實(shí)施例1相同溫度和壓力的工藝條件，取吸收塔中的吸收液1400毫升，補(bǔ)充通入氨氣至總氨濃度為9.490摩爾/升，此時液體V約為1.55升。改通入二化碳?xì)庵撂蓟?.56止。水氯鎂石的用量經(jīng)理論計算為710.5克，考慮到雜質(zhì)，實(shí)稱取經(jīng)干燥過的鎂石731克溶于700毫升純水中配成室溫近飽和液、過濾。向?yàn)V液中通硫化氫至飽和，加入活性氧化鎂粉1克，攪拌，煮沸，過濾。將濾液加入到上面碳化氨水中進(jìn)行沉淀。澄清一夜過濾。濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶為氯化銨，收集蒸餾水作純水用。濾餅用體積比3倍量的純水打漿洗滌，抽濾干得四水碳酸銨鎂860克。在管式電爐內(nèi)經(jīng)250℃恒溫2小時得無水碳酸鎂280克。經(jīng)產(chǎn)品分析含MgCO3＝99.3％綜上所述，本發(fā)明的方法成本低，能耗小，原料利用率高，產(chǎn)品純度高。
權(quán)利要求
1.一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂的方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)由工業(yè)氣瓶或者相當(dāng)于氣瓶氣純度的氨氣在常壓、室溫-40℃下，用純水吸收至總氨濃度為5-16摩爾/升的氨水；(2)然后通入二氧化碳?xì)馄繗饣蛳喈?dāng)于氣瓶氣純度的二氧化碳?xì)庵撂蓟葹?.40-0.60的碳化氨水；(3)再將工業(yè)級氯化鎂、硫酸鎂及硝酸鎂中的一種或幾種除雜后的溶液，按Mg2+∶CO2∶NH3＝1∶2∶4的摩爾配比量，在常壓和室溫-60℃下徐徐加入到上述碳化氨水中，得到四水碳酸銨鎂復(fù)鹽沉淀；(4)最后將四水碳酸銨鎂復(fù)鹽經(jīng)過洗滌、過濾后，干料在390-600℃進(jìn)行熱分解即得到高純度氧化鎂。
2.一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度碳酸鎂的方法，其特征在于該方法包括下述步驟(1)由工業(yè)氣瓶或者相當(dāng)于氣瓶氣純度的氨氣在常壓、室溫-40℃下，用純水吸收至總氨濃度為5-16摩爾/升的氨水；(2)然后通入二氧化碳?xì)馄繗饣蛳喈?dāng)于氣瓶氣純度的二氧化碳?xì)庵撂蓟葹?.40-0.60的碳化氨水；(3)再將工業(yè)級氯化鎂、硫酸鎂及硝酸鎂中的一種或幾種除雜后的溶液，按Mg2+∶CO2∶NH3＝1∶2∶4的摩爾配比量，在常壓和室溫-60℃下徐徐加入到上述碳化氨水中，得到四水碳酸銨鎂復(fù)鹽沉淀；(4)最后將四水碳酸銨鎂復(fù)鹽經(jīng)過洗滌、過濾后，干料在80-390℃進(jìn)行低溫?zé)岱纸饧吹玫礁呒兌忍妓徭V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂的方法，其特征在于在步驟(4)中，所述過濾后的干料先在80-390℃進(jìn)行低溫?zé)岱纸?，制得無水碳酸鎂，再進(jìn)行熱分解。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法，其特征在于所述的步驟(4)中，過濾后的濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到了氯化銨、或硫酸銨、或硝酸銨或者它們的混合物和純水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法，其特征在于所述的步驟(4)中，熱分解放出的氣體為氨氣、二氧化碳?xì)夂退羝幕旌蠚猓?jīng)吸收塔吸收后，作為步驟(2)中工藝循環(huán)介質(zhì)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法，其特征在于在步驟(3)中，所述工業(yè)級氯化鎂、硫酸鎂及硝酸鎂的除雜后的溶液，是為事先經(jīng)一次重結(jié)晶法除雜或者經(jīng)一次通入硫化氫、加活性氧化鎂除雜后的鎂溶液，所述一次通入硫化氫、加活性氧化鎂除雜過程為向粗鎂溶液中通入硫化氫至飽和，再加入含有硼2-5倍重量的活性氧化鎂粉，經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁蠓?、過濾得到凈鎂溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法，其特征在于所述的步驟(1)中，氨水的總氨濃度為8-10摩爾/升。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂的方法，其特征在于所述的步驟(4)中，干料在500-550℃進(jìn)行熱分解。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂的方法，其特征在于所述的步驟(4)中，過濾后的干料先在200℃-250℃進(jìn)行低溫?zé)岱纸狻?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求3或9所述的一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂的方法，其特征在于所述的步驟(4)中，低溫?zé)岱纸夥懦龅臍怏w為氨氣、二氧化碳和水蒸氣的混合氣，以及熱分解放出的二氧化碳，經(jīng)吸收塔吸收后，作為步驟(2)中工藝循環(huán)介質(zhì)用。
全文摘要
一種在循環(huán)介質(zhì)中制取高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法,該方法包括(1)用純水吸收氨氣至總氨濃度5－16摩爾/升;(2)通入二氧化碳至碳化度為0.40－0.60;(3)按Mg
文檔編號C01F5/02GK1362371SQ0110037
公開日2002年8月7日 申請日期2001年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月3日
發(fā)明者沈興, 周花蕾, 劉志權(quán) 申請人:沈興