專利名稱：白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝。
背景技術(shù)：
白云巖是一種較常見的碳酸鹽巖，主要礦物成分是白云石。全世界已探明的白云 巖資源量達(dá)約500億噸以上，中國優(yōu)質(zhì)的白云巖儲(chǔ)量超過40億噸，遍布遼寧、河北、山西、四 川、湖南、湖北、河南、陜西、吉林、江蘇等省區(qū)。輕質(zhì)氧化鎂是一種重要的工業(yè)無機(jī)鹽產(chǎn)品，可用于制造陶瓷、搪瓷、耐火坩堝和耐 火磚等作為磨光劑、粘合劑、油漆及紙張的填料；也用于玻璃、染料、酚醛塑料等行業(yè)。因此， 輕質(zhì)氧化鎂是鎂化合物系產(chǎn)品中最重要的應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品之一。輕質(zhì)碳酸鈣也是一種重要的無機(jī)填料，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、造紙、建筑等 行業(yè)。我國輕質(zhì)碳酸鈣需求量較大，且產(chǎn)品要求質(zhì)量較高。目前，我國對(duì)白云巖的利用集中在冶金、化工、建材和農(nóng)業(yè)等行業(yè)，主要用于生產(chǎn) 金屬鎂、鎂化合物、鎂質(zhì)耐火材料、鎂質(zhì)膠凝材料、陶瓷生產(chǎn)原料等，但生產(chǎn)過程存在能耗 高、有一定的環(huán)境污染、廢渣排放量大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝。本 發(fā)明充分利用白云巖中的氧化鎂和氧化鈣，制得高附加值的產(chǎn)品。這種工藝過程的能耗低， 便于實(shí)施推廣。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝，采用白云巖為原料，包括 下述制備工序(1)、原料預(yù)處理工序?qū)自茙r破碎和球磨成白云巖粉體；(2)、白云巖酸溶工序按HCl與白云石摩爾比為2 2. 1，將白云巖粉體加入到質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)為25% 30%的鹽酸溶液中溶解，過濾后得到含Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Fe2+和Cl—等 離子的溶液，其中，Ca2+和Mg2+濃度為1 2mol/L ；(3)、除雜工序在工序(2)得到的含Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Fe2+和Cl_等離子的溶 液中，按Fe2+與NaClO摩爾比為1 (2 4)加入NaClO溶液，然后通入氨氣，調(diào)節(jié)pH值為 5 7，經(jīng)過濾，得到的濾液為純凈的含有MgCl2和CaCl2的溶液，濾餅為Fe (OH) 3和Al (OH) 3 沉淀，作為固體廢渣排放掉；(4)、氨法沉鎂工序中向純凈的含有MgCl2和CaCl2的溶液中通入氨氣，在40 701下反應(yīng)1 31!，其中，氨氣與1%(12摩爾比為(2.5 3) 1，再經(jīng)過濾，濾餅經(jīng)洗滌干 燥得到氫氧化鎂沉淀；濾液為含Ml/、Ca2+、Mg2+、CF和0H—的溶液；(5)、氫氧化鎂煅燒工序?qū)⒏稍锖蟮臍溲趸V在600 800°C下煅燒1 _2h，即制得 輕質(zhì)氧化鎂制品；
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(6)、碳酸鈣粉體生產(chǎn)工藝將含NH4+、Ca2+，Mg2+，Cr，0H_的溶液在室溫下通入氨氣， 保持溶液為PH彡7. 5，再用體積百分?jǐn)?shù)大于40%的CO2碳化，碳化時(shí)間在45 90min，過濾 后的濾餅為碳酸鈣沉淀，再經(jīng)洗滌、干燥，即制得輕質(zhì)碳酸鈣粉體制品。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，在步驟(1)中，破碎和球磨成白云石粉體在200目以下，即白云巖粉體的粒徑小于74μπι。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，在步驟(6)中，過濾后的濾液為含少量鈣、鎂離子的氯化銨溶液，通過蒸發(fā)濃縮成氯化銨 晶體，該氯化銨晶體經(jīng)分解得到氯化氫和氨氣，其中，氯化氫返回步驟(2)的白云巖酸溶工序中循環(huán)利用；氨氣返回步驟⑶的除雜工序、步驟⑷的氨 法沉鎂工序和/或步驟(6)的碳酸鈣粉體生產(chǎn)工藝中循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝設(shè)計(jì)合理，能耗低，制 得的輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣純度均在98%以上，白云巖資源利用率大于95%，值得進(jìn)行推廣 實(shí)施。


圖1是本發(fā)明白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝，采用白云巖為原料， 生產(chǎn)過程包括原料預(yù)處理、白云巖酸溶、除雜、氨法沉鎂、氫氧化鎂煅燒和碳酸鈣制備工序。將白云巖破碎球磨后，將其加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 30%的鹽酸溶液中溶解。取 上層清液，加入少量NaClO溶液，然后通入氨氣調(diào)節(jié)ρΗ值在5 7之間，經(jīng)過濾，得到純凈的 MgCl2, CaCl2溶液。再向其中通入氨氣，反應(yīng)1 3h，經(jīng)過過濾，濾餅經(jīng)過洗滌、干燥得到氫 氧化鎂沉淀；沉淀經(jīng)過煅燒得到輕質(zhì)氧化鎂粉體產(chǎn)品；濾液經(jīng)過通氨氣、碳化、過濾、洗滌、 干燥，得到輕質(zhì)碳酸鈣粉體產(chǎn)品。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，所述的原料預(yù)處 理工序中，將白云巖破碎后，球磨至200目以下，即白云巖粉體的粒徑小于74μπι以下。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，所述的白云巖酸 溶工序中，將白云巖粉加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% 30%的鹽酸溶液中溶解，過濾后得到含 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Fe2+、CF等離子的溶液。溶液進(jìn)入除雜工序。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，所述的除雜工序 包括按Fe2+與NaClO摩爾比為1 (2 4)加入NaClO溶液，然后通入氨氣調(diào)節(jié)ρΗ值在 5 7之間，經(jīng)過濾，得到純凈的MgCl2、CaCl2溶液。溶液進(jìn)入氨法沉鎂工序。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，所述的氨法沉鎂 工序中，溶液中Ca2+、Mg2+濃度在1 2mol/L，向其中通入氨氣，在40 70°C下反應(yīng)1 3h， 再經(jīng)過濾，濾餅經(jīng)洗滌、干燥得到氫氧化鎂沉淀；濾液為含Ml/、Ca2+，Mg2+，Cl_，or的溶液， 進(jìn)入碳酸鈣制備工序。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，所述的氫氧化鎂煅燒工序，氫氧化鎂沉淀在600 800°C下進(jìn)行煅燒1 2h，即制得輕質(zhì)氧化鎂粉體制品。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，所述的碳酸鈣生 產(chǎn)工藝，包括將含鈣溶液在室溫下通入氨氣和體積分?jǐn)?shù)大于40%的CO2，得到碳酸鈣沉淀， 再經(jīng)洗滌、干燥，即制得輕質(zhì)碳酸鈣粉體制品。在本發(fā)明的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝中，剩余的濾液為含 少量鈣、鎂離子的氯化銨溶液，可通過蒸發(fā)濃縮成氯化銨晶體。氯化銨晶體可分解制備氯化 氫和氨氣，返回酸解工序循環(huán)利用。本發(fā)明白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝，主要包括原料預(yù)處理、 白云巖酸溶、除雜、氨法沉鎂、氫氧化鎂煅燒和碳酸鈣制備工序。其基本工藝流程如圖1所 示。如圖1所示，將白云巖粉體加入到鹽酸中溶解，過濾后得到濾液是含Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e3+， Al3+，CF等溶液；濾餅是少量殘?jiān)?。在含Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e3+，Al3+，CF等溶液中，加入NaClO和 通入NH3,過濾后，得到的濾餅為含F(xiàn)e (OH) 3和Al (OH) 3的廢渣；濾液為含Ca2+、Mg2+、Cr溶液。 向含Ca2+、Mg2+、CF溶液中通入NH3,過濾后，濾餅為Mg(OH)2沉淀；濾液為含Ca2+，Cl_，NH4+, 0H_溶液。Mg(OH)2沉淀經(jīng)煅燒得到氧化鎂粉體和H2O;在含Ca2+，Cl_，NH4+, 0H_溶液中通入 NH3,并用CO2碳化，過濾后，得到碳酸鈣粉體和NH4Cl溶液。實(shí)驗(yàn)原料某產(chǎn)地白云巖礦石樣品(LD-09)，化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。表1白云石礦石(LD-09)的化學(xué)成分分析結(jié)果(wB/% )
權(quán)利要求
1.一種白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝，其特征在于，采用白云巖為 原料，包括下述制備工序(1)、原料預(yù)處理工序?qū)自茙r破碎和球磨成白云巖粉體；(2)、白云巖酸溶工序按HCl與白云石摩爾比為2 2.1，將白云巖粉體加入到質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)為25 % 30 %的鹽酸溶液中溶解，過濾后得到含Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Fe2+和Cl—等離 子的溶液，其中，Ca2+和Mg2+濃度為1 2mol/L ；(3)、除雜工序在工序⑵得到的含Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Fe2+和Cl_等離子的溶液中， 按Fe2+與NaClO摩爾比為1 (2 4)加入NaClO溶液，然后通入氨氣，調(diào)節(jié)pH值為5 7，經(jīng)過濾，得到的濾液為純凈的含有MgCl2和CaCl2的溶液，濾餅為Fe (OH) 3和Al (OH) 3沉 淀，作為固體廢渣排放掉；(4)、氨法沉鎂工序中向純凈的含有MgCl2和CaCl2的溶液中通入氨氣，在40 70°C 下反應(yīng)1 3h，其中，氨氣與MgCl2摩爾比為(2. 5 3) 1，再經(jīng)過濾，濾餅經(jīng)洗滌干燥得 到氫氧化鎂沉淀；濾液為含Ml/、Ca2+、Mg2+、CF和0H—的溶液；(5)、氫氧化鎂煅燒工序?qū)⒏稍锖蟮臍溲趸V在600 800°C下煅燒l_2h，即制得輕質(zhì) 氧化鎂制品；(6)、碳酸鈣粉體生產(chǎn)工藝將含NH4+、Ca2+，Mg2+，Cl_，0H_的溶液在室溫下通入氨氣，保 持溶液為PH彡7. 5，再用體積百分?jǐn)?shù)大于40%的CO2碳化，碳化時(shí)間在45 90min，過濾后 的濾餅為碳酸鈣沉淀，再經(jīng)洗滌、干燥，即制得輕質(zhì)碳酸鈣粉體制品。
2.如權(quán)利要求1所述的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝，其特征 在于，在步驟(1)中，破碎和球磨成白云石粉體在200目以下，即白云巖粉體的粒徑小于 74μ m0
3.如權(quán)利要求1所述的白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝，其特征在 于，在步驟(6)中，過濾后的濾液為含少量鈣、鎂離子的氯化銨溶液，通過蒸發(fā)濃縮成氯化 銨晶體，該氯化銨晶體經(jīng)分解得到氯化氫和氨氣，其中，氯化氫返回步驟(2)的白云巖酸溶 工序中循環(huán)利用；氨氣返回步驟(3)的除雜工序、步驟(4)的氨法沉鎂工序和/或步驟(6) 的碳酸鈣粉體生產(chǎn)工藝中循環(huán)利用。
全文摘要
一種白云巖酸法制備輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣粉體的工藝。將白云巖破碎，粉磨成粉體；利用鹽酸溶解制成主要成分為MgCl2和CaCl2的溶液；經(jīng)過調(diào)節(jié)pH值，除去溶液中的Fe3+、Al3+等離子，使其成為純凈的MgCl2和CaCl2溶液；通入氨氣反應(yīng)，使Mg2+轉(zhuǎn)變?yōu)镸g(OH)2沉淀，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥、煅燒，制得到輕質(zhì)氧化鎂粉體；濾液經(jīng)繼續(xù)通氨、碳化，生成碳酸鈣結(jié)晶，干燥即制成輕質(zhì)碳酸鈣粉體。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，能耗低，制得的輕質(zhì)氧化鎂和碳酸鈣純度均在98％以上，白云巖資源利用率大于95％，值得進(jìn)行推廣實(shí)施。
文檔編號(hào)C01F5/02GK102001693SQ20101057764
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者姚文貴, 姜曉謙, 馬鴻文 申請(qǐng)人:昊青薪材(北京)技術(shù)有限公司