專利名稱：硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法，屬于粉末冶金 技術(shù)領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
我國(guó)蛇紋石資源非常豐富，礦藏?cái)?shù)量巨大，質(zhì)地良好且大部分礦石中含有 Ni、 Mg等有價(jià)資源。盡管近些年來蛇紋石得到了較好的開發(fā)利用，但整體研究 水平不高，尚處于初級(jí)階段。蛇紋石是一種高鎂礦物，其理論含Mg0 43.6n/。， Si02 43.3%， H20 13.1%，蛇紋石礦可以作為耐火材料，還有Mg、 Ni及Pd等有價(jià)元素 的重要礦物來源，含鎂較高的，提煉金屬鎂，含鈷、鎳較高的蛇紋巖，可提煉鈷 和鎳。四川省是蛇紋石的富礦地區(qū)，蛇紋石中氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為25-36%， 對(duì)其一般的處理方法是用硫酸分解，不溶物為二氧化硅，而鎂被硫酸分解成硫酸 鎂，用蛇紋石酸解液提鎳，其廢液中含有大量的鎂離子和錳離子，提取廢液中的 鎂是可充分利用的資源。安峰等(<無(wú)機(jī)鹽工業(yè)>，2006,38(5):47-48.)用次氯酸 鈉法和氨水法來除去廢液中的錳后提取廢液中的鎂。胡章文等(<合肥工業(yè)大學(xué) 學(xué)報(bào)自然科學(xué)版>，2003,26(2):232-235)以蛇紋石酸浸濾液為原料，其中，硫酸 鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24.5%-26.5%，另含有少量的Fe^、 Fe3+、 A13+、 CrS+和N產(chǎn)等雜質(zhì) 離子，采用氨水沉淀法制備氫氧化鎂。曾穎(<礦冶工程>，2006.2:57-60)運(yùn)用 酸浸一萃取一蒸發(fā)結(jié)晶的方法處理蛇紋石，從中提取鎂、鎳化合物和二氧化硅等
高附加值化工產(chǎn)品。楊宏等(<北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)>，2007,33(6):613-616)采用 高錳酸鉀沉淀除錳，對(duì)Mn的去除率達(dá)90.6n/。-99.0。/。。朱云等(<礦產(chǎn)綜合利用>， 2006， (5):27-30)以元江鎳礦產(chǎn)出的硫酸鎂廢液為原料，采用硫酸鎂-碳酸氫鈉 法制備輕質(zhì)碳酸鎂，產(chǎn)品中MgO的收率達(dá)90.42n/。，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到HG/T2959-2000 合格品標(biāo)準(zhǔn)。符劍剛等(<濕法冶金>，2007，26(3):132-135)釆用硫酸浸出-凈化 沉鎳的濕法工藝處理Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.554。/。的蛇紋石礦，然后提取氧化鎂。上述方法 合成工藝流程長(zhǎng)、環(huán)境污染重，水熱處理過程在較高溫度下進(jìn)行，使得設(shè)備及操 作費(fèi)用高、產(chǎn)品產(chǎn)量小、經(jīng)濟(jì)效益不佳。
三、 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法，以 含鎳蛇紋石酸解提鎳后的硫酸鎂廢液為原料，以氧化劑和氨水或氫氧化鈉溶液調(diào) 節(jié)pH值陳化過濾除錳，以碳酸鈉溶液或碳酸氫鈉和氨水或碳酸銨溶液為沉淀劑， 無(wú)水乙醇為穩(wěn)定劑和脫水劑，在30-55'C的溫度下進(jìn)行超聲化學(xué)沉淀反應(yīng)，經(jīng)保 溫陳化，離心分離、洗滌，微波干燥和煅燒制備氧化鎂納米粉體。所制得的氧 化鎂納米粉體具有粒徑小，其粒徑為20-50nm，粉體顆粒呈球狀，分布均勻團(tuán)聚 少。氧化鎂回收率達(dá)到95%以上。
本發(fā)明按以下步驟完成
1) 以硫酸鎂廢液為原料，加熱濃縮至原體積的1/3-1/2，降濃縮液溫度至 30-6(TC,添加氧化劑和濃度為5-8mol/L氨水或調(diào)節(jié)pH值為7.5-9，陳化30-60min 后過濾除錳，制得除錳后的硫酸鎂精液；所述硫酸鎂廢液為含鎳蛇紋石酸解提鎳 后的硫酸鎂廢液；所述氧化劑為NaClO、 Mn02、 H202或KMn04;
2) 將精液置于超聲恒溫水浴中攪拌，控制溫度30-5(TC，滴加濃度為 1.0-2.0mol/L的碳酸鈉溶液或濃度為1.0-2.0mol/L的碳酸氫鈉溶液和濃度為 2.0-6.0mol /L的氨水溶液或濃度為0.5-2.0mo1 /L的碳酸銨溶液至pH值為9.5-12.4， 保溫陳化30-60min，然后離心分離并反復(fù)洗滌沉淀，直到用0.2mo1/L的BaCl2溶液 檢驗(yàn)洗滌液中無(wú)SC^一為止，將沉淀用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2-3次，得到氧化鎂納 米粉體前驅(qū)體；
3) 將前驅(qū)體放入微波爐中干燥，控制溫度為80-10(TC，時(shí)間3-5min, 取出碾磨，再置于微波爐中煅燒，控制溫度為600-1000'C ，時(shí)間5-15min， 制得粒徑為20-50 nm的氧化鎂納米粉體。
3、與公知技術(shù)相比本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果
1) 采用超聲化學(xué)沉淀一微波干燥煅燒聯(lián)合法來制備氧化鎂納米粉體，通過 超聲波、微波等技術(shù)的有效集成來強(qiáng)化共沉淀化學(xué)反應(yīng)或傳遞過程，把單個(gè)的工 藝技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，制得的產(chǎn)品質(zhì)量好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；
2) 無(wú)需添加有機(jī)試劑和分散劑，利用超聲波具有超聲空化所產(chǎn)生的反應(yīng)環(huán) 境，來控制氧化鎂納米粉體的團(tuán)聚，使沉淀反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)時(shí)間縮短。縮短 了氧化鎂納米粉體的制備周期；
3) 微波干燥煅燒粉體結(jié)構(gòu)疏松、易磨、顆粒小、加熱速度快。四

圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:取含MgO 33.41%、 Mn0.33y。硫酸鎂廢液加熱濃縮至原體積的1/3， 降溫至55'C，按每克粗硫酸鎂滴加雙氧水0.00252ml，接著滴加濃度為7.2mo1/L 的氨水溶液調(diào)節(jié)pH至8止，陳化50min，靜置3h過濾除錳，制得除錳后的硫酸鎂 精液。取1500ml硫酸鎂精液置于50kHz,100W的超聲恒溫水浴中攪拌，控制溫度 40°C，滴加濃度為2.0mol/L的碳酸鈉溶液至pH值為10.5，再接著滴加濃度為6mo1 /L的氨水溶液至pH值ll止，保溫陳化30min，然后以4000r/min速度離心分離并 反復(fù)洗滌沉淀，直到用0.2mol/L的BaCl2溶液檢驗(yàn)洗滌液中無(wú)SO^一為止，將沉淀 用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2次，得到的沉淀即為氧化鎂前驅(qū)體；將前驅(qū)體放入微 波爐(微波功率750W、頻率2450MHz)中干燥，控制溫度為10(TC，時(shí)間 5min，取出細(xì)磨，再置于微波爐中煅燒，微波功率為700W，控制溫度為 75(TC,時(shí)間12min。制得平均粒徑為28nm氧化鎂納米粉體。粉體顆粒均呈球狀， 分布均勻無(wú)團(tuán)聚，分散性好。氧化鎂回收率達(dá)到95%以上。
實(shí)施例2:取含MgO 33.41%、Mn 0.33%硫酸鎂廢液加熱濃縮至原體積的1/2， 降溫至50°C,按每克粗硫酸鎂滴加雙氧水0.00252ml，接著滴加濃度為7.2mol /L 的氨水溶液調(diào)節(jié)pH至7.8止，陳化60min，靜置3h過濾除錳，制得除錳后的硫 酸鎂精液；取1000ml硫酸鎂精液置于50kHz,100W的超聲恒溫水浴中攪拌，控 制溫度35'C，滴加濃度為2.0mol/L的碳酸氫鈉溶液至pH值為10.5，再接著滴 加濃度為2.0mol /L的碳酸銨溶液至pH值11.5止，保溫陳化30min，然后以 4000r/min速度離心分離并反復(fù)洗滌沉淀，直到用0.2mol /L的BaCl2溶液檢驗(yàn) 洗滌液中無(wú)SC^一為止，將沉淀用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2次，得到的沉淀即為氧 化鎂納米粉體前驅(qū)體；將前驅(qū)體放入微波爐(微波功率750W、頻率 2450MHz)中干燥，控制溫度為100°C，時(shí)間5min,取出碾磨，再置于微 波爐中煅燒，微波功率為700W，控制溫度為65(TC，時(shí)間15min。制得平均 粒徑為20nm氧化鎂納米粉體。粉體顆粒均呈球狀，分布均勻無(wú)團(tuán)聚，分散性好。 氧化鎂回收率達(dá)到97%以上。
權(quán)利要求
1、一種硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法，其特征在于其按以下步驟完成，1)以硫酸鎂廢液為原料，加熱濃縮至原體積的1/3-1/2，降濃縮液溫度至30-60℃，添加氧化劑和濃度為5-8mol/L的氨水調(diào)節(jié)pH值為7.5-9，陳化30-60min后過濾除錳，制得除錳后的硫酸鎂精液；2)將精液置于超聲恒溫水浴中攪拌，控制溫度30-50℃，滴加濃度為1.0-2.0mol/L的碳酸鈉溶液或濃度為1.0-2.0mol/L的碳酸氫鈉溶液和濃度為2.0-6.0mol/L的氨水溶液或濃度為0.5-2.0mol/L的碳酸銨溶液至pH值為9.5-12.4，保溫陳化30-60min，然后離心分離并反復(fù)洗滌沉淀，直到用0.2mol/L的BaCl2溶液檢驗(yàn)洗滌液中無(wú)SO42—為止，將沉淀用無(wú)水乙醇洗滌沉淀2-3次，得到氧化鎂納米粉體前驅(qū)體；3)將前驅(qū)體放入微波爐中干燥，控制溫度為80-100℃，時(shí)間3-5min，取出碾磨，再置于微波爐中煅燒，控制溫度為600-1000℃，時(shí)間5-15min，制得粒徑為20-50nm的氧化鎂納米粉體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法， 其特征在于所述氧化劑為NaClO、 Mn02、 H202或KMn04。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法， 其特征在于所述硫酸鎂廢液為含鎳蛇紋石酸解提鎳后的硫酸鎂廢液，其含MgO 33.41%, Mn0.33%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硫酸鎂廢液除錳制備氧化鎂納米粉體的方法，以含鎳蛇紋石酸解提鎳后的硫酸鎂廢液為原料，以氧化劑和氨水或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值陳化過濾除錳，以碳酸鈉溶液或碳酸氫鈉和氨水或碳酸銨溶液為沉淀劑，無(wú)水乙醇為穩(wěn)定劑和脫水劑，在30-55℃的溫度下進(jìn)行超聲化學(xué)沉淀反應(yīng)，經(jīng)保溫陳化，離心分離、洗滌，微波干燥和煅燒制備氧化鎂納米粉體。所制得的氧化鎂納米粉體粒徑為20-50nm，粉體顆粒呈球狀，分布均勻團(tuán)聚少。氧化鎂回收率達(dá)到95％以上。
文檔編號(hào)C01F5/02GK101456564SQ200910094028
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者嚴(yán)玉環(huán), 嚴(yán)繼康, 云 姚, 寧 宋, 杜景紅, 陳為亮 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)