專利名稱：一種通過碳銨循環(huán)法經(jīng)三水碳酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)鹽化工生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種通過碳銨循環(huán)法經(jīng)三水碳酸鎂生 產(chǎn)高純氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)鹵水鎂資源豐富，大量的鎂主要是以氯化物的形式存在于海水、鹽湖水和井 鹵中。鹵水經(jīng)提鈉、鉀后得到富含氯化鎂水溶液或者氯化鎂水合物。而利用該鎂資源可以 生產(chǎn)高附加值的氧化鎂產(chǎn)品。高純氧化鎂作為一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于硅鋼片的表面涂層、橡膠、 油漆、紙張生產(chǎn)的填充料、鋼球磨光劑、玻璃鋼用的增塑劑等。我國(guó)高純氧化鎂需每年需求 缺口在9萬噸左右，占到總需求量的90%，而且需求量還將進(jìn)一步擴(kuò)大。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高純氧化鎂采用的是煅燒菱鎂礦制得的輕燒氧化鎂，再經(jīng)過電熔凝 結(jié)或重?zé)迫「呒冄趸V。此法只能生產(chǎn)含量在95%左右的氧化鎂，很少能達(dá)到MgO含量 在98%以上的高純氧化鎂，即使生產(chǎn)出高純氧化鎂，能耗量也很大。利用鹵水氯化鎂生產(chǎn)氧化鎂的主要技術(shù)路線有直接分解法和沉淀法。直接分解法 對(duì)于水氯鎂石原料的純度要求很高，煅燒過程溫度高，副產(chǎn)物氯化氫氣體對(duì)生產(chǎn)設(shè)備有嚴(yán) 重的腐蝕。沉淀法的中間體主要是氫氧化鎂和堿式碳酸鎂。氫氧化鎂中間體很容易團(tuán)聚，過 濾性能差，并且需要的洗滌用水量大。而堿式碳酸鎂中間體的制備溫度高，因此能耗高。鑒 于此，開發(fā)一種以鹵水氯化鎂為原料，可以在較低溫度下得到晶形良好且易于過濾的中間 體，該中間體可以在較低的溫度下煅燒得到高純氧化鎂，并且副產(chǎn)物可以循環(huán)使用的方法， 不僅解決了氯化銨母液排放造成的環(huán)境污染和二氧化碳排放造成的溫室效應(yīng)問題，而且實(shí) 現(xiàn)了鎂資源的高值化利用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過碳銨循環(huán)法經(jīng)三水碳酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法， 以鹵水氯化鎂為原料，通過碳銨循環(huán)法，制備晶形良好且易于過濾的三水碳酸鎂中間體，經(jīng) 進(jìn)一步煅燒生產(chǎn)高純氧化鎂，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煅燒三水碳酸鎂過程中產(chǎn)生的二氧化碳和沉鎂的氯 化銨母液蒸氨后的氨氣循環(huán)利用。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用三水碳酸鎂中間體煅燒產(chǎn)生的二氧化碳和氯化銨母液 蒸氨后的氨氣作為沉淀劑，與凈化后的鹵水氯化鎂在較低的溫度下反應(yīng)，得到晶形良好且 易于過濾的三水碳酸鎂中間體，經(jīng)進(jìn)一步煅燒得到高純氧化鎂，煅燒產(chǎn)生的二氧化碳和氯 化銨母液蒸氨后的氨氣循環(huán)利用。氨氣、二氧化碳和氯化鎂反應(yīng)原理如下2NH3+C02+H20 = (NH4) 2C03(NH4) 2C03+MgCl2+3H20 = MgC03 3H20 ↓ +2NH4C1符號(hào)|是結(jié)晶析出(沉淀)本發(fā)明利用煅燒三水碳酸鎂中間體過程中產(chǎn)生二氧化碳和沉鎂的氯化銨母液蒸氨后的氨氣作為沉淀劑，以鹵水氯化鎂為原料，可以在較低的溫度下得到晶形良好且易于 過濾的三水碳酸鎂中間體，整個(gè)工藝過程實(shí)現(xiàn)的氨氣和二氧化碳的循環(huán)利用。不僅解決了 氯化銨母液排放造成的環(huán)境污染和二氧化碳排放造成的溫室效應(yīng)問題，而且實(shí)現(xiàn)了鎂資源 的高值化利用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明是通過碳銨循環(huán)法，以鹵水氯化鎂為原料，經(jīng)三水碳酸鎂中間體生產(chǎn)高純 氧化鎂，工藝包括三水碳酸鎂中間體的結(jié)晶、過濾洗滌、煅燒、二氧化碳回收、氯化銨母液蒸 氨工序。工藝步驟為(1)制備三水碳酸鎂中間體將鹵水氯化鎂配置成濃度為0. 5 4. 5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應(yīng)結(jié)晶釜中， 溫度控制在20 40°C，在攪拌條件下向反應(yīng)結(jié)晶釜中通入氨氣和二氧化碳；鎂和氨的當(dāng)量 比為1 2、氨流量為0. 5 1. 5升/分、二氧化碳的流量為0. 25 1. 0升/分；當(dāng)溶液中 氯化鎂濃度達(dá)到0 0. 05mol/L時(shí)停止加料，繼續(xù)攪拌30 120分鐘。過濾后的固體為三 水碳酸鎂中間體；過濾后得到的濾液則用作蒸氨的原料；生產(chǎn)的三水碳酸鎂中間體的純度 大于98. 5%。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質(zhì) 量比為1.5 1 3 1，過濾后得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為15% 25% (質(zhì)量
百分含量)。(3)三水碳酸鎂煅燒將⑵得到的三水碳酸鎂置于回轉(zhuǎn)煅燒窯中，煅燒溫度為850 950°C，煅燒溫度 為0. 5 2小時(shí)，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳，經(jīng)冷卻，吸收除去氨 后，壓縮返回步驟(1)用于制備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為70% 80%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然后將溶液送入蒸氨塔，在加 熱200-203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經(jīng)冷卻，送入吸氨塔吸收后返回步驟(1)用于 制備三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用于調(diào)節(jié)海水鹽湖的硫酸鎂型鹵水。本發(fā)明是利用氨氣和二氧化碳作為沉淀劑，以鹵水氯化鎂為原料，制備三水碳酸 鎂中間體進(jìn)一步煅燒生產(chǎn)高純氧化鎂，煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳和氯化銨母液蒸氨后的 氨氣循環(huán)利用。此工藝方法經(jīng)濟(jì)效益好，無環(huán)境污染；提供的方法簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，易于實(shí) 現(xiàn)工業(yè)化。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)及積極作用在于(1)利用碳銨循環(huán)法以鹵水氯化鎂氯化鎂，經(jīng)晶形良好且易于過濾的三水碳酸鎂 中間體，進(jìn)一步煅燒生產(chǎn)高純氧化鎂，解決了精細(xì)鎂產(chǎn)品生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的氯化銨排放造 成的環(huán)境污染，以及煅燒過程中二氧化碳排放造成的溫室效應(yīng)問題。從而解決了目前鹵水 鎂資源的高值化利用問題，提升了產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值并改善了生態(tài)環(huán)境。(2)制備的氧化鎂純度在98. 5%以上。(3)所采用的以氨氣和二氧化碳作為沉淀劑，在較低的溫度下制備經(jīng)晶形良好且 易于過濾的三水碳酸鎂中間體，進(jìn)一步煅燒生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，大大節(jié)省的反應(yīng)結(jié)晶 的能耗，并減少了洗滌的用水量。
(4)氯化銨母液經(jīng)蒸氨后得到的氯化鈣溶液，可以用于調(diào)節(jié)海水鹽湖的硫酸鎂型 鹵水，對(duì)環(huán)境無負(fù)面影響。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)地說明實(shí)施例1本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見圖1。(1)制備三水碳酸鎂中間體將鹵水氯化鎂配置成濃度為0. 5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應(yīng)結(jié)晶釜中，溫度控 制在20°C，在攪拌條件下向反應(yīng)結(jié)晶釜中通入氨氣和二氧化碳。鎂和氨的當(dāng)量比為1 2、 氨流量為0. 5升/分、二氧化碳的流量為0. 25升/分。當(dāng)溶液中氯化鎂濃度達(dá)到0. Olmol/ L時(shí)停止加料，繼續(xù)攪拌30分鐘。過濾后的固體為三水碳酸鎂中間體。過濾后得到的濾液 則用作蒸氨的原料。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質(zhì) 量比為1.5 1，過濾后得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為25%。(3)三水碳酸鎂煅燒將⑵得到的三水碳酸鎂置于回轉(zhuǎn)煅燒窯中，煅燒溫度為850°C，煅燒溫度為0. 5 小時(shí)，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳，經(jīng)冷卻，吸收除去氨后，壓縮返回 步驟(1)用于制備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為70%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然后將溶液送入蒸氨塔，在加 熱203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經(jīng)冷卻，送入吸氨塔吸收后返回步驟(1)用于制備 三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用于調(diào)節(jié)海水鹽湖的硫酸鎂型鹵水。實(shí)施例2本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見圖1。(1)制備三水碳酸鎂中間體將鹵水氯化鎂配置成濃度為4. 5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應(yīng)結(jié)晶釜中，溫度控 制在40°C，在攪拌條件下向反應(yīng)結(jié)晶釜中通入氨氣和二氧化碳。鎂和氨的當(dāng)量比為1 2、 氨流量為1. 5升/分、二氧化碳的流量為1. 0升/分。當(dāng)溶液中氯化鎂濃度達(dá)到0. 05mol/ L時(shí)停止加料，繼續(xù)攪拌120分鐘。過濾后的固體為三水碳酸鎂中間體。過濾后得到的濾液 則用作蒸氨的原料。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質(zhì) 量比為3 1，過濾后得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為15%。(3)三水碳酸鎂煅燒
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將(2)得到的三水碳酸鎂置于回轉(zhuǎn)煅燒窯中，煅燒溫度為950°C，煅燒溫度為2小 時(shí)，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳，經(jīng)冷卻，吸收除去氨后，壓縮返回步 驟(1)用于制備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為80%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然后將溶液送入蒸氨塔，在加 熱203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經(jīng)冷卻，送入吸氨塔吸收后返回步驟(1)用于制備 三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用于調(diào)節(jié)海水鹽湖的硫酸鎂型鹵水。實(shí)施例3本實(shí)施例的具體工藝流程請(qǐng)參見圖1。(1)制備三水碳酸鎂中間體將鹵水氯化鎂配置成濃度為3mol/L的氯化鎂溶液，加入反應(yīng)結(jié)晶釜中，溫度控制 在30°C，在攪拌條件下向反應(yīng)結(jié)晶釜中通入氨氣和二氧化碳。鎂和氨的當(dāng)量比為1 2、氨 流量為1. 0升/分、二氧化碳的流量為0. 75升/分。當(dāng)溶液中氯化鎂濃度達(dá)到Omol/L時(shí) 停止加料，繼續(xù)攪拌90分鐘。過濾后的固體為三水碳酸鎂中間體。過濾后得到的濾液則用 作蒸氨的原料。(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質(zhì) 量比為2 1，過濾后得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為20%。(3)三水碳酸鎂煅燒將(2)得到的三水碳酸鎂置于回轉(zhuǎn)煅燒窯中，煅燒溫度為900°C，煅燒溫度為1. 5 小時(shí)，最終得到高純氧化鎂。煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳，經(jīng)冷卻，吸收除去氨后，壓縮返回 步驟(1)用于制備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為75%。(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然后將溶液送入蒸氨塔，在加 熱203°C的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經(jīng)冷卻，送入吸氨塔吸收后返回步驟(1)用于制備 三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用于調(diào)節(jié)海水鹽湖的硫酸鎂型鹵水。
權(quán)利要求
一種通過碳銨循環(huán)法經(jīng)三水碳酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，其特征在于，工藝步驟為(1)制備三水碳酸鎂中間體將鹵水氯化鎂配置成濃度為0.5～4.5mol/L的氯化鎂溶液，加入反應(yīng)結(jié)晶釜中，溫度控制在20～40℃，在攪拌條件下向反應(yīng)結(jié)晶釜中通入氨氣和二氧化碳；鎂和氨的當(dāng)量比為1∶2、氨流量為0.5～1.5升/分、二氧化碳的流量為0.25～1.0升/分；當(dāng)溶液中氯化鎂濃度達(dá)到0～0.05mol/L時(shí)停止加料，繼續(xù)攪拌30～120分鐘；過濾后的固體為三水碳酸鎂中間體；過濾后得到的濾液則用作蒸氨的原料；生產(chǎn)的三水碳酸鎂中間體的純度大于98.5％；(2)三水碳酸鎂過濾和洗滌將(1)得到的三水碳酸鎂中間體用去鈣離子水洗滌兩次，去鈣離子水與濾餅的質(zhì)量比為1.5∶1～3∶1，過濾后得到的三水碳酸鎂的自由水含水率為15質(zhì)量％～25質(zhì)量％；(3)三水碳酸鎂煅燒及二氧化碳回收將(2)得到的三水碳酸鎂置于回轉(zhuǎn)煅燒窯中，煅燒溫度為850 950℃，煅燒溫度為0.5～2小時(shí)，最終得到高純氧化鎂；煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳，經(jīng)冷卻，吸收除去氨后，壓縮返回步驟(1)用于制備三水碳酸鎂中間體，二氧化碳的回收率為70％～80％；(4)氯化銨母液蒸氨將(1)得到的氯化銨母液，加入石灰乳，不斷攪拌，然后將溶液送入蒸氨塔，在加熱200 203℃的條件下將氨蒸出，蒸出的氨氣經(jīng)冷卻，送入吸氨塔吸收后返回步驟(1)用于制備三水碳酸鎂中間體，蒸氨的廢液用于調(diào)節(jié)海水鹽湖的硫酸鎂型鹵水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是生產(chǎn)的三水碳酸鎂中間體的純度大于 98. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是生產(chǎn)的高純氧化鎂的純度大于98.5%。
全文摘要
一種通過碳銨循環(huán)法經(jīng)三水碳酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，屬于無機(jī)鹽化工生產(chǎn)領(lǐng)域。以鹵水氯化鎂為原料，通過碳銨循環(huán)法，制備晶形良好且易于過濾的三水碳酸鎂中間體，經(jīng)進(jìn)一步煅燒生產(chǎn)高純氧化鎂，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煅燒三水碳酸鎂過程中產(chǎn)生的二氧化碳和沉鎂的氯化銨母液蒸氨后的氨氣循環(huán)利用。優(yōu)點(diǎn)在于，充分解決了生產(chǎn)氧化鎂過程中造成的溫室效應(yīng)以及氯化銨排放造成的環(huán)境污染問題，而且實(shí)現(xiàn)了海鹽鹵水鎂資源的高值化利用。本發(fā)明的方法可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
文檔編號(hào)C01F5/02GK101993098SQ201010562109
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者李志寶, 王均鳳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所