專利名稱：利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取納米氧化鎂的方法，特別是涉及一種主要用于電子元器件、高級(jí)陶瓷材料、電氣絕緣材料、化妝品、香料、油漆、橡膠填充劑、酸性氣體吸附劑、催化劑載體等領(lǐng)域的高活性納米氧化鎂生產(chǎn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已探明世界硼礦貯量約3.35億噸(以B2O3計(jì))。近10年內(nèi)，世界總硼產(chǎn)量基本保持在300萬噸上下，其中美國(guó)和土耳其分別占45％和40％左右，其余國(guó)家不到15％。我國(guó)硼化合物工業(yè)建立于50年代中期，現(xiàn)有廠礦企業(yè)數(shù)十家，產(chǎn)品幾十種，總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)、土耳其和前蘇聯(lián)，居世界第4位。我國(guó)擁有較豐富的硼礦資源，已探明儲(chǔ)量5000萬噸(以B2O3計(jì))左右，分布于全國(guó)13個(gè)省市自治區(qū)，目前能利用的僅4種，占總貯量的10％左右。多年來，工業(yè)上主要使用我國(guó)遼寧、吉林的硼鎂石礦，因品位低、組成復(fù)雜，不經(jīng)選礦富集，直接利用這些低品位硼礦加工較困難。為此，我國(guó)自行開發(fā)了獨(dú)特的堿法加工硼鎂礦制取硼砂的工藝路線，現(xiàn)普遍采用的碳?jí)A法工藝仍處于不斷改進(jìn)和完善之中。我國(guó)硼酸產(chǎn)量約有80％是采用硼砂硫酸中和法制得。近幾年部分采用硫酸一步法、鹽酸法、碳氨法、多硼酸鈉法等。經(jīng)過40多年的開采加工，硼鎂礦儲(chǔ)量日趨減少，礦石的品位也越來越低[w(B2O3)大于15％]。碳?jí)A法制取硼砂，硼的收率在80％～85％；部分高品位礦[w(B2O3)大于20％]采用硫酸法制取硼酸，硼的收率只有65％～75％。不論是制取硼酸還是硼砂都只是單純地提取硼，大量的鎂資源都作為固體廢渣和廢液排放。目前，我國(guó)硼砂年生產(chǎn)能力為50萬噸，硼酸年產(chǎn)能力為20萬噸。生產(chǎn)實(shí)踐表明每生產(chǎn)1噸硼酸產(chǎn)品可以副產(chǎn)10噸左右結(jié)晶母液(廢液)，母液成分其中硫酸鎂含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亞鐵含量1～2％。生產(chǎn)中，這些母液小部分返回生產(chǎn)系統(tǒng)，用于酸化過程配料，大部分經(jīng)中和后當(dāng)作廢液排放，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，用該方法制取的產(chǎn)品，質(zhì)量高、附加值高，同時(shí)副產(chǎn)的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，該方法反應(yīng)過程零排泄，能夠產(chǎn)生環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)上的雙重效益。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的首先向硼酸廢液中加入氧化鎂和雙氧水進(jìn)行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后對(duì)余液加入表面活性劑和碳酸氫銨進(jìn)行熱解，過濾后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行煅燒生成高活性、納米氧化鎂。
氧化鎂活性、吸碘值為160mgI2/gMg2O，氧化鎂粒徑、平均粒徑為25nm。
原料組成是硼酸廠生產(chǎn)中排放的廢液，其原料應(yīng)滿足以下重量百分比含量硫酸鎂含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亞鐵含量1～2％，其余成分主要是水。
該方法在工藝過程中可同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨和氫氧化鐵。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是1.本方法提出了一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的高活性、納米級(jí)氧化鎂生產(chǎn)方法，產(chǎn)品質(zhì)量高，附加值高，同時(shí)副產(chǎn)的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，能夠給企業(yè)帶來環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。
2.整個(gè)工藝零排放，不造成二次污染，可達(dá)到硼鎂礦中硼鎂綜合利用之目的。


本發(fā)明的附圖為工藝流程方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
1.本發(fā)明的基本原理利用化學(xué)反應(yīng)原理，在母液中加入氧化劑過氧化氫(H2O2)和中和劑氧化鎂(MgO)除掉雜質(zhì)二價(jià)鐵離子(Fe2+)和硼酸根離子(BO3)3-，然后加入碳酸氫銨(NH4HCO3)與硫酸鎂(MgSO4)反應(yīng)生成硫酸銨與重鎂水，加入表面活性劑并將重鎂水熱解生成堿式碳酸鎂，繼續(xù)鍛燒堿式碳酸鎂，得到活性、納米氧化鎂，同時(shí)回收副產(chǎn)物硫酸銨和氫氧化鐵。
具體化學(xué)反應(yīng)方程式如下1)2)
3)4)
2.本發(fā)明的基本方案第一步是對(duì)硼酸母液預(yù)處理使之達(dá)到24～27％(硫酸鎂含量)的濃度要求；第二步是通過工藝技術(shù)上加入中和劑與母液中剩余硼酸反應(yīng)生成不溶物質(zhì)過濾后返回酸解，加入氧化劑生成鐵不溶物過濾回收等措施對(duì)硼酸母液凈化除掉雜質(zhì)；第三步是通過加入沉淀劑與表面活性劑使鎂鹽生成不溶物，過濾后殘液蒸發(fā)結(jié)晶回收結(jié)晶物，余液返回母液；第四步是將鎂鹽不溶物干燥后，通過控制溫度分布等措施煅燒制得產(chǎn)品，整個(gè)工藝不造成二次污染，達(dá)到硼鎂綜合利用之目的。
3.本發(fā)明的技術(shù)方法本項(xiàng)目采用化學(xué)反應(yīng)方法，利用生成物不溶于液相而形成沉淀的原理，對(duì)溶液過濾除掉沉淀，對(duì)濾餅進(jìn)行返回酸解或干燥等處理，對(duì)殘液進(jìn)行熱解或蒸發(fā)回收晶體，余液返回母液的加工工藝。反應(yīng)過程零排泄，為綠色反應(yīng)過程。
4.本發(fā)明具體的實(shí)施方案取50g的硼酸母液，加熱升溫到45℃～50℃，使溶液完全溶解，分多次往溶液中加入3～5g的MgO反應(yīng)，攪拌反應(yīng)5分鐘，溶液產(chǎn)生灰色沉淀，過濾得到濾渣為硼酸鎂和少量氧化鎂的混合物，返回原工藝進(jìn)行酸解；得到的濾液分多次加入足量的氧化鎂，同時(shí)滴加4ml的雙氧水，產(chǎn)生紅褐色沉淀，過濾得到的濾渣Fe(OH)3；這樣得到的含MgSO4的濾液基本不含有其它雜質(zhì)。按質(zhì)量比3/1(NH4HCO3/MgSO4)向?yàn)V液中加入NH4HCO3(溫度40℃)，生成的碳酸氫鎂和水，加入3％(OP乳化劑與碳酸氫鎂的質(zhì)量比)的OP乳化劑.溫度在70℃～105℃時(shí)則發(fā)生正碳酸鎂的熱解反應(yīng)，生成堿式碳酸鎂；反應(yīng)的產(chǎn)物過濾后得到的濾渣即為堿式碳酸鎂，在對(duì)其干燥后送入馬弗爐進(jìn)行高溫(600～900℃)煅燒2小時(shí)，生成高活性、納米氧化鎂(氧化鎂活性吸碘值達(dá)到160mgI2/gMg2O，氧化鎂粒徑平均粒徑25nm)。
權(quán)利要求
1.利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于首先向硼酸廢液中加入氧化鎂和雙氧水進(jìn)行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后向余液加入碳酸氫銨和表面活性劑并對(duì)其進(jìn)行熱解，過濾后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行煅燒生成高活性、納米氧化鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于氧化鎂活性、吸碘值為160mgI2/gMg2O，氧化鎂粒徑、平均粒徑為25nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于原料組成是硼酸廠生產(chǎn)中排放的廢液，其原料應(yīng)滿足以下重量百分比含量硫酸鎂含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亞鐵含量1～2％，其余成分主要是水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于該方法在工藝過程中可同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨和氫氧化鐵。
全文摘要
利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，涉及一種制取納米氧化鎂的方法，首先向硼酸廢液中加入氧化鎂和雙氧水進(jìn)行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后對(duì)余液加入表面活性劑和碳酸氫銨進(jìn)行熱解，過濾后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行煅燒生成高活性、納米氧化鎂。本方法提出了一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的高活性、納米級(jí)氧化鎂生產(chǎn)方法，產(chǎn)品質(zhì)量高，附加值高，同時(shí)副產(chǎn)的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，能夠給企業(yè)帶來環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。整個(gè)工藝零排放，不造成二次污染，可達(dá)到硼鎂礦中硼鎂綜合利用之目的。
文檔編號(hào)C01F5/00GK1948154SQ200610134239
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者王國(guó)勝 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工學(xué)院