專利名稱：碳化法生產(chǎn)氧化鎂生產(chǎn)工藝的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)化合物氧化鎂的生產(chǎn)工藝，具體是對碳化法生產(chǎn)氧化鎂生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
碳化法是生產(chǎn)氧化鎂及其中間產(chǎn)品。輕質(zhì)碳酸鎂的主要生產(chǎn)方法，但碳化法生產(chǎn)鎂化合物方法有兩大不足其一是產(chǎn)品氧化鎂中氧化鈣雜質(zhì)含量過高，氧化鎂國家標(biāo)準(zhǔn) (HG/T2573-2000)優(yōu)等品對CaO雜質(zhì)含量要求彡1. 0%，這一標(biāo)準(zhǔn)，碳化法是不容易達(dá)到的， 尤其是白云石碳化法，是很難達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的。其二是原料利用率低，碳化法生產(chǎn)氧化鎂， 實(shí)際消耗的原料大大高于理論值，生產(chǎn)中產(chǎn)生大量碳化廢渣，不但污染環(huán)境，也造成了資源的浪費(fèi)。碳化法生產(chǎn)氧化鎂不論用什么原料，最后直接碳化的都是Mg(OH)2, Mg(OH)2可以順利進(jìn)行碳化反應(yīng)Mg (OH) 2+2C02 = Mg (HCO3) 2Mg(HCO3)2是可溶的，使鎂進(jìn)入溶液與其它雜質(zhì)分離開來，經(jīng)后序工藝過程最后得到氧化鎂產(chǎn)品。但同時也有部分Mg(OH)2碳化時發(fā)生如下反應(yīng)Mg (OH) 2+C02 = MgC03+H20MgCO3在碳化中呈惰性，不再參與碳化反應(yīng)，進(jìn)入碳化廢渣中。這是原料利用率低的主要原因。本發(fā)明利用Ca (OH) 2與碳化廢渣中的MgCO3反應(yīng)，可將MgCO3轉(zhuǎn)化為Mg (OH) 2 MgC03+Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2+CaC03這樣經(jīng)過轉(zhuǎn)化處理的碳化廢渣就可以二次碳化將鎂提取出來，大大提高鎂的利用率。但這一轉(zhuǎn)化過程必須在催化劑-可溶性鈣鹽或鎂鹽存在下才能順利進(jìn)行，原理如下假設(shè)加入的催化劑是MgCl2，那么MgCl2就會解離出Mg2+離子，Mg2+與Ca(OH)2反應(yīng)Mg2++Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2+Ca2+因?yàn)镸g (OH) 2溶解度比Ca (OH) 2的溶解度小，反應(yīng)可以進(jìn)行，游離的Ca2+再與MgCO3 反應(yīng)Ca2++MgC03 = CaC03+Mg2+CaCO3溶解液比MgCO3的溶解度小，反應(yīng)可以進(jìn)行，Ca2+將Mg2+游離，Mg2+離子又可與Ca(OH)2反應(yīng)，循環(huán)下來，總反應(yīng)方程式就是MgC03+Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2+CaC03加入催化劑使固-固反應(yīng)，變成固-液-固反應(yīng)，通過離子交換，反應(yīng)得以順利進(jìn)行。按催化機(jī)理可歸入相轉(zhuǎn)移催化范疇，是有機(jī)合成的相轉(zhuǎn)移催化理論在無機(jī)合成中的應(yīng)用拓展。白云石碳化法中，原料白云灰中含有大量CaO，碳化前水化成Ca (OH)2,其它原料都有不同量的雜質(zhì)CaO或Ca(OH)2,生產(chǎn)中CaO也水化成Ca(OH)2, Ca(OH)2在碳化時的主要反應(yīng)Ca (OH) 2+C02 = CaC03+H20CaCO3F再參加碳化反應(yīng)呈惰性而進(jìn)入碳化廢渣。但也有部分發(fā)生如下反應(yīng)
Ca (OH) 2+2C02 = Ca (HCO3) 2Ca(HCO3)2隨Mg(HCO3)2 一起進(jìn)入濾液，在熱解、過濾、干燥、煅燒后變成CaO，反應(yīng)方程式Ca (HCO3) 2 = CaC03+C02+H20CaCO3 = Ca0+C02生成的CaO成為產(chǎn)品中的雜質(zhì)，這是產(chǎn)品CaO雜質(zhì)的主要來源。根據(jù)以上論述，本發(fā)明將Ca(OH)2通過轉(zhuǎn)化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CaCO3，在碳化中生成的 CaCO3不再發(fā)生碳化反應(yīng)，從而降低了產(chǎn)品中CaO雜質(zhì)的含量?？梢砸园自剖蓟ㄉa(chǎn)氧化鎂，簡單說明如何用上述方法提高鎂的利用率和降低產(chǎn)品中CaO雜質(zhì)的含量的。白云石是CaCO3和MgCO3的復(fù)合礦物，煅燒后生成CaO和MgO，水化成Ca(OH)2和 Mg (OH)2,最后Mg (OH) 2除部分成為產(chǎn)品MgO外，還有大量Mg (OH) 2成為MgCO3而進(jìn)入廢渣，大量Ca (OH) 2碳化后成CaCO3,也進(jìn)入廢渣，所以白云石碳化法生產(chǎn)產(chǎn)生大量碳化廢渣。It產(chǎn)品大約產(chǎn)生5 7t廢渣。通過以上所述，可以利用轉(zhuǎn)化反應(yīng)，將其中的MgCO3轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2 再進(jìn)行碳化，提出鎂來，提高原料中鎂的利用率。具體作法是將碳化廢渣與白云灰加水打成漿料，再加入少量催化劑，按前述反應(yīng)條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理。碳化廢渣與白云灰的量，應(yīng)按廢渣中MgCO3與白云灰中CaO摩爾質(zhì)量之比為1 1計(jì)算。轉(zhuǎn)化處理以后可以完全按現(xiàn)有工藝進(jìn)行碳化、過濾……等后序工藝過程。這一工藝改進(jìn)將大大提高鎂的利用率。碳化廢渣的循環(huán)處理利用，活性MgCO3幾乎可以全部提取出來。產(chǎn)品中CaO雜質(zhì)也將大大降低，CaO含量可降至01%，純度可以達(dá)到98%以上，大大提高了產(chǎn)品的檔次。除此以外由于大量MgCO3 被提取出來，降低了含鎂碳酸鈣中MgCO3W含量，也提高了產(chǎn)品檔次。白云灰中大量CaO(水化成Ca(OH)2)與廢渣中的MgCO3反應(yīng)，生成CaCO3，使原料在碳化中不再消耗CO2，減少了碳化時間，節(jié)能降耗。除了白云灰以外，其它原料也含有一定量CaO (消化成Ca(OH)2)，或Ca(OH)2雜質(zhì)， 如菱鎂礦的輕燒粉，一般會有1 3%的CaO雜質(zhì)。這些Ca0、Ca(0H)2雜質(zhì)帶來產(chǎn)品CaO雜質(zhì)。這些原料可通過轉(zhuǎn)化處理將Ca (OH) 2轉(zhuǎn)化為CaCO3,使其不參加碳化反應(yīng)，從而減少產(chǎn)品中CaO雜質(zhì)含量。轉(zhuǎn)化中需要的MgCO3可取自碳化廢渣。方法十分簡單，如用輕燒粉(MgO) 做原料在消化時，只要按雜質(zhì)CaO與廢渣中MgCO3摩爾質(zhì)量比1 1加入碳化廢渣即可，按原工藝進(jìn)行消化、碳化……最后得到高質(zhì)量氧化鎂產(chǎn)品。用以下實(shí)例對生產(chǎn)詳細(xì)說明如下1、稱取MOkg白云石碳化法的碳化廢渣，加55kg白云灰，再加200g鹵片，加熱解水(85°C ) 0. 5立米，保持85°C，攪拌反應(yīng)1. 5小時，反應(yīng)完畢，冷卻后，加3. 5立米冷水調(diào)節(jié)溫度和濃度，在20°C溫度下，通入0. 3MPa, CO2體積濃度為38%的窯氣反應(yīng)1小時，控制溫度在30°C以下。反應(yīng)完畢過濾、濾液澄清后，通入1.3MI^壓力蒸汽，加熱至lOrC，產(chǎn)生輕質(zhì)碳酸鎂沉淀，經(jīng)過濾、洗滌后，于140°C下干燥，干燥后在90(TC下煅燒，得MgO產(chǎn)品32. 1kg。氧化鎂質(zhì)量達(dá)到HG/T2573-2000優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，雜質(zhì)CaO含量0. 12%。2、在5立米反應(yīng)罐中加入240kg碳化廢渣，再加白云灰5^g，再加200g鹵片，加熱解水(85°C ) 0. 5立米，保持溫度85 90°C，攪拌反應(yīng)2小時，反應(yīng)完畢，打入3. 5立米冷水 (15°C )，調(diào)節(jié)溫度和濃度，在22°C溫度下，通入0. 5MPa, CO2體積濃度36%的窯氣反應(yīng)1. 5小時，控制溫度在32°C以下。反應(yīng)完畢，經(jīng)過濾、濾液澄清后，通入1. 2MPa蒸汽，加熱至100°C， 產(chǎn)生沉淀，沉淀經(jīng)過濾、洗滌，于130°C干燥至含水4-5%，再在850°C下煅燒，得Mg031. 5kg, 氧化鎂質(zhì)量達(dá)到HG/T2573-2000優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，純度達(dá)到98. 2%，CaO含量0. 10%。3、取白云灰lMkg，加碳化廢渣(干基)23kg，加熱水0.2立米，加鹵片100g，打漿， 保持80 90°C，攪拌反應(yīng)2小時，反應(yīng)完畢，加4立米冷水(15°C)調(diào)節(jié)溫度和濃度，在20°C 下通入體積濃度為42%的窯氣，控制反應(yīng)溫度在25°C以下，反應(yīng)1. 5小時，過濾，濾液經(jīng)澄清后通入1. 3MPa蒸汽加熱至100°C，初步干燥后再在90(TC下煅燒，得氧化鎂35kg，純度達(dá)到98. 2%, CaO雜質(zhì)含量0. 09%。本發(fā)明中的MgCO3可以是碳化廢渣中的MgCO3，也可以是生產(chǎn)中其它廢液、廢渣中的MgCO3,或不合格的產(chǎn)品MgCO3,將其轉(zhuǎn)化成Mg (OH) 2再次碳化將鎂提取出來，物盡其用。本發(fā)明轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的Ca(OH)2可以是原料白云灰或石灰的水化產(chǎn)物，也可以是原料中雜質(zhì)Ca (OH) 2或CaO，CaO水化成Ca (OH)2,通過轉(zhuǎn)化反應(yīng)使Ca (OH) 2轉(zhuǎn)化成CaCO3使其不參加碳化反應(yīng)，減少產(chǎn)品中CaO雜質(zhì)的含量。本說明書及權(quán)利要求書中未特別指出的固體物質(zhì)比例，均為通常理解的質(zhì)量比。
權(quán)利要求
1.碳化法生產(chǎn)氧化鎂生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，其特點(diǎn)在于將碳化中產(chǎn)生的碳化廢渣與 Ca(OH)2打成漿料，加入可溶性鎂鹽或鈣鹽作催化劑，在80 90°C溫度下，攪拌反應(yīng) 0. 5-2. 0小時，這時發(fā)生Ca(OH)2與廢渣中碳酸鎂的反應(yīng)Ca(OH)2+MgC03 = CaC03+Mg(OH)2 在這一反應(yīng)中，MgCO3轉(zhuǎn)化為Mg (OH) 2，Ca (OH) 2轉(zhuǎn)化為CaCO3, Mg (OH) 2易于碳化，轉(zhuǎn)化后的碳化廢渣可以再次碳化，將鎂提取出來，提高鎂的利用率，碳化反應(yīng)方程式Mg(0H)2+2O)2 = Mg(HCO3)2，Mg(HCO3)2可溶于水，鎂轉(zhuǎn)入溶液與鈣分離，Mg(HCO3)2經(jīng)后序工序，最后變成產(chǎn)品氧化鎂，在上述轉(zhuǎn)化反應(yīng)中Ca(OH)2同時轉(zhuǎn)化為CaCO3, CaCO3對碳化呈惰性，不能通過碳化轉(zhuǎn)入溶液，從而使產(chǎn)品氧化鎂中鈣雜質(zhì)含量大大降低，轉(zhuǎn)化后的漿料經(jīng)熱交換降溫，再加冷水調(diào)節(jié)溫度和濃度后，經(jīng)碳化、過濾、濾液熱解，再過濾、濾餅干燥、煅燒、粉碎等工序得氧化鎂產(chǎn)品，產(chǎn)品中氧化鈣含量可降至0.1%，氧化鎂純度可達(dá)到98 %以上，這一過程循環(huán)進(jìn)行，活性碳酸鎂幾乎可全部提取出來，大大提高鎂的利用率。
2.權(quán)利要求1中轉(zhuǎn)化反應(yīng)中將碳化廢渣與Ca(OH)2打成漿料，加水量(質(zhì)量)為廢渣量(質(zhì)量)的1. 5 5倍，反應(yīng)溫度80 90°C，反應(yīng)時間0. 5 2. 0小時，碳酸鎂與氫氧化鈣摩爾質(zhì)量比為1 1。
3.權(quán)利要求1中所述催化劑可溶性鎂鹽或鈣鹽，指鈣鎂的氯化物，硝酸鹽、醋酸鹽等， 實(shí)質(zhì)上起作用的是鈣離子和鎂離子，所以可任用其中的一種或幾種，能解離出鈣鎂離子即可。
4.權(quán)利要求1中MgCO3可以是碳化廢渣中的MgCO3，也可以是生產(chǎn)中其它廢液、廢渣中的MgCO3,或不合格的產(chǎn)品MgCO3,將其轉(zhuǎn)化成Mg (OH) 2再次碳化將鎂提取出來，物盡其用。
5.權(quán)利要求1中轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的Ca(OH)2可以是原料白云灰或石灰的水化產(chǎn)物，也可以是原料中雜質(zhì)Ca (OH) 2或CaO，CaO水化成Ca (OH)2,通過轉(zhuǎn)化反應(yīng)使Ca (OH) 2轉(zhuǎn)化成CaCO3 使其不參加碳化反應(yīng)，減少產(chǎn)品中CaO雜質(zhì)的含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機(jī)化合物的生產(chǎn)工藝，具體是對碳化法生產(chǎn)氧化鎂生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。碳化法是生產(chǎn)氧化鎂的主要方法，但該方法有兩大不足其一是產(chǎn)品鈣雜質(zhì)含量過高；其二是原料利用率不高。原料利用率低的主要原因是碳化中產(chǎn)生大量惰性碳酸鎂，惰性碳酸鎂不再參加碳化反應(yīng)而進(jìn)入廢渣。本發(fā)明專利針對碳化法生產(chǎn)工藝中的不足，對惰性碳酸鎂進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，利用白云灰或石灰消化產(chǎn)物氫氧化鈣，在有催化劑存在的條件下與碳酸鎂反應(yīng)，將碳酸鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，使其可以再次進(jìn)行碳化反應(yīng)，將鎂提取出來，大幅度提高鎂的利用率。在這一轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，氫氧化鈣同時轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，碳酸鈣對碳化呈惰性，不能碳化，從而降低了產(chǎn)品中鈣雜質(zhì)的含量。實(shí)踐說明改進(jìn)后的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品鈣雜質(zhì)(GaO)含量可降至0.1％。氧化鎂純度可達(dá)到98％以上。轉(zhuǎn)化后的碳化廢渣可按現(xiàn)有工序經(jīng)碳化、過濾、濾液熱解、再過濾、濾餅干燥、煅燒、粉碎等過程，生產(chǎn)出高質(zhì)量的氧化鎂產(chǎn)品。
文檔編號C01F5/06GK102417195SQ201010294540
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者高佳令 申請人:高佳令