專利名稱：一種阻燃型氫氧化鎂的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種阻燃型氫氧化鎂的生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景
阻燃劑又稱難燃劑，耐火劑或防火劑，是賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑。根據(jù)應(yīng)用方式分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。根據(jù)組成，添加型阻燃劑主要包括無機(jī)阻燃劑、鹵系阻燃劑(有機(jī)氯化物和有機(jī)溴化物)、磷系阻燃劑(赤磷、磷酸酯及鹵代磷酸酯等)和氮系阻燃劑等。主要適用于有阻燃需求的塑料，延遲或防止塑料尤其是高分子類塑料的燃燒。使其點(diǎn)燃時間增長，點(diǎn)燃自熄，難以點(diǎn)燃。
由于環(huán)保意識的增強(qiáng)加之無機(jī)阻燃劑具有價格低廉，來源廣泛，無毒、無腐蝕，在燃燒時不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，無機(jī)阻燃劑已被大量使用。其中，美國、日本、西歐無機(jī)阻燃劑消費(fèi)量分別占阻燃劑總消費(fèi)量的60<%、64%、50%。而其中無機(jī)阻燃劑以氫氧化鋁和氫氧化鎂為主。
氫氧化鎂屬于添加型無機(jī)阻燃劑，在生產(chǎn)、使用和廢棄過程中均無有害物質(zhì)排放， 而且還能中和燃燒過程中產(chǎn)生的酸性與腐蝕性氣體，是一種環(huán)保型綠色阻燃劑。由于氫氧化鎂與氫氧化鋁相比有許多優(yōu)點(diǎn)，因此氫氧化鎂所占比例越來越大。根據(jù)國外資料統(tǒng)計，西方發(fā)達(dá)國家氫氧化鎂阻燃劑消費(fèi)量約占無機(jī)阻燃劑消費(fèi)量的30%以上。美國、西歐、日本目前年消費(fèi)量分別約為5萬噸、8萬噸、3萬噸。預(yù)計未來5年，美國、西歐、日本消費(fèi)年均增長率分別為12^^8%] ^由此看來，氫氧化鎂阻燃劑具有很好的發(fā)展前景。目前國內(nèi)生產(chǎn)阻燃型氫氧化鎂使用原料主要有含鎂礦石(白云石、菱鎂礦、水鎂石礦等)，和氯化鎂鹵水。
CN 1124982C公開了一種菱鎂礦直接生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，包括煅燒、消化合成， 其特征在于，以菱鎂礦為原料經(jīng)煅燒消化合成、除雜、除鐵、直接合成，并在漿液中除雜、除鐵，使產(chǎn)品達(dá)到高純。該發(fā)明所公開的氫氧化鎂的生產(chǎn)工藝需要復(fù)雜而耗能的凈化步驟以除去各種雜質(zhì)和不需要的污染物。
CN 101850994 A公開了一種阻燃級氫氧化鎂的制造方法，包括以下步驟A1 合成反應(yīng)步驟，以硫酸鎂為原料，以氫氧化鈉為轉(zhuǎn)化劑，在合成器中進(jìn)行合成反應(yīng)；A2 活化步驟，向步驟Al得到的混合液中加入沉淀劑和活化劑進(jìn)行活化，活化完成后經(jīng)高壓自動隔膜壓濾機(jī)壓濾，使用無離子水洗滌得到A型氫氧化鎂；A3 改性步驟，將所述A型氫氧化鎂經(jīng)過高溫改性，改性后的混合液再通過高壓自動隔膜壓濾機(jī)過濾，使用無離子水洗滌，制得 B型氫氧化鎂；A4 干燥粉碎步驟，將所述B型氫氧化鎂經(jīng)過干燥粉碎，即可獲得的阻燃級氫氧化鎂成品。該制備方法過程復(fù)雜，不易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，且制備過程中所用的原材料無法進(jìn)行回收利用，不利于節(jié)約資源。
CN 101723418 A公開了一種利用氯化鎂制備超細(xì)氫氧化鎂阻燃劑的方法，包括如下步驟a反應(yīng)按重量份數(shù)稱取去離子水15 200份，純度為95-99%固體氯化鎂10 20份，加入反應(yīng)釜中，在溫度為150 200°C、壓力為0. 4-1. 5MPa條件下，滴加百分比濃度為25% -30%氫氧化鈉溶液，滴加速度為4-6毫升/分鐘，滴加20-23份，制成氫氧化鎂沉淀；b水熱在溫度為150 200°C和壓力為0. 4-1. 5MPa的條件卜，水熱6_12h，降溫至50°C 出料；c過濾將上步反應(yīng)生成的氫氧化鎂漿料在真空度為0. 7-0. 條件下，進(jìn)行真空抽濾；d洗滌將濾餅用70-80°C的熱水洗滌，洗滌至洗滌后濾液中用硝酸銀檢驗不出氯離子為止；e干燥將洗滌后的濾餅放入干燥機(jī)中在95-105°C條件卜，干燥至恒重；f包裝干燥后的物料，用復(fù)合包裝袋真空包裝。該發(fā)明所提供的制備方法工藝復(fù)雜，原料成本高，不易工業(yè)化生產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用低品位含鎂礦石生產(chǎn)阻燃型氫氧化鎂的方法。
本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，包括如下步驟
(1)將焙燒后的含鎂礦石磨細(xì)得到氧化鎂粉體；
(2)將步驟(1)所得的氧化鎂粉體置于反應(yīng)容器中，用銨類水溶液作為浸出溶劑， 攪拌使其反應(yīng)，然后將反應(yīng)液自然冷卻至室溫得晶漿；
(3)將步驟⑵得到的晶漿過濾，除去不溶性雜質(zhì)，得到含鎂水溶液；
(4)將步驟(3)得到的含鎂水溶液置于反應(yīng)結(jié)晶器中，用氨氣處理，沉淀出氫氧化鎂；
(5)將步驟(4)得到的反應(yīng)液過濾，得到氫氧化鎂，洗滌、干燥得到阻燃型氫氧化鎂。
作為優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)中所述的焙燒溫度為300 890°C，優(yōu)選450 650°C。焙燒鎂礦石以便得到容易溶解的氧化鎂粉體，焙燒溫度的選擇會影響最終得到的氫氧化鎂阻燃劑的使用性能，本發(fā)明選擇焙燒溫度為300 890°C，優(yōu)選450 650°C。
步驟(1)中所用的含鎂礦石為菱鎂礦、水鎂石礦等低品位鎂礦。我國含鎂礦石原料豐富，本發(fā)明中所用含鎂礦石為菱鎂礦、水鎂石礦等低品位鎂礦，由此提供了一種如何開發(fā)并充分利用低品位的含鎂礦石，以達(dá)到充分利用資源，使經(jīng)濟(jì)效益最大化的生產(chǎn)阻燃型氫氧化鎂方法。當(dāng)然，本發(fā)明所述的含鎂礦石不限于低品位的鎂礦，含有鎂的其他類型的礦石同樣可用本發(fā)明所提供的方法制備阻燃型氫氧化鎂。
作為優(yōu)選技術(shù)方案，步驟O)中所述的反應(yīng)容器為反應(yīng)釜。步驟O)中所述的銨類是氯化銨、硫酸銨、硫酸氫銨或硝酸銨，或其混合物。本發(fā)明中使用此類銨類溶液以使步驟(1)得到的氧化鎂粉末形成易溶于水的鎂離子，以便沉淀的順利進(jìn)行。并且利用銨類水溶液作為浸出溶劑得到的氯化鎂溶液不需要額外的除Si，Ca，Al，!^e等雜質(zhì)的工序，從而節(jié)約了工序，降低了能耗。
步驟⑵中所述的浸出溶劑含NH4+離子的物質(zhì)的量等于或大于所溶解鎂的物質(zhì)的量，優(yōu)選NH4+離子的物質(zhì)的量等于或大于所溶解鎂的物質(zhì)的量的2倍。在此控制NH4+離子的物質(zhì)的量使其等于或大于所溶解鎂的物質(zhì)的量，是為了使鎂粉體完全充分的轉(zhuǎn)變?yōu)殒V離子，提高氫氧化鎂的收率。
步驟⑵中所述的浸出溶劑為步驟(5)中的濾液。本發(fā)明中所用的浸出溶劑為生產(chǎn)方法中所產(chǎn)生的濾液，一方面使得反應(yīng)過程無廢水排出，另一方面實現(xiàn)了沉鎂的銨類水溶液的循環(huán)利用，有利于節(jié)約資源，使效益最大化。4
步驟⑵中的攪拌時間不小于2h，反應(yīng)溫度為0 180°C，優(yōu)選105 180°C?？刂品磻?yīng)溫度和反應(yīng)時間為了使鎂體充分溶解，得到含鎂離子的溶液。
作為優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)中所述的氨氣為步驟O)中銨類水溶液溶浸氧化鎂粉體過程中釋放的氨氣。本發(fā)明所用的沉淀劑氨氣為本方法中步驟O)中所產(chǎn)生的廢氣， 實現(xiàn)了廢物的充分利用，屬于環(huán)保型的生產(chǎn)方法。
步驟中所述的處理過程如下控制反應(yīng)結(jié)晶器的溫度，加入十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨作為表面處理劑，通入氨氣處理該溶液來沉淀出氫氧化鎂，反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)結(jié)晶器的溫度升高，繼續(xù)攪拌；作為優(yōu)選，反應(yīng)結(jié)晶器的溫度初始為不低于40°C，優(yōu)選為50 60°C ；升高后的反應(yīng)結(jié)晶器的溫度不低于80°C，優(yōu)選為90 100°C ； 攪拌時間不低于lh，優(yōu)選為不低于》1。
反應(yīng)結(jié)晶是指氣體與液體或液體與液體之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生難溶或不溶固相物質(zhì)的過程。反應(yīng)結(jié)晶法可以使一些易生成沉淀的物質(zhì)與其他化合物分離，從而達(dá)到純化的目的。反應(yīng)結(jié)晶過程有高選擇性的特點(diǎn)，常用于產(chǎn)品的分離提純。其結(jié)構(gòu)簡單、能耗低， 而且利用結(jié)晶器得到的結(jié)晶粒度分布均勻，對產(chǎn)品的質(zhì)量是一個很大的提高。結(jié)晶器內(nèi)部溫度容易控制，本發(fā)明通過控制結(jié)晶器內(nèi)部的初始溫度及反應(yīng)結(jié)束后的溫度來控制反應(yīng)速度，以便得到性能理想的產(chǎn)品。
本發(fā)明提供了以低品位含鎂礦石(菱鎂礦、水鎂石礦等)為原料，經(jīng)過焙燒、磨細(xì)、銨類水溶液作為浸出溶劑溶浸后，得到的高純鎂溶液直接通過氨氣循環(huán)法，生產(chǎn)阻燃型氫氧化鎂的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，整個過程實現(xiàn)溶浸鎂過程中釋放的氨氣以及沉鎂后的濾液循環(huán)利用；采用銨類水溶液作為鎂的浸出溶劑，得到的氯化鎂溶液不需要額外的除 Si,Ca,Al,Fe等雜質(zhì)的工序；無廢水、廢氣排放。充分實現(xiàn)了低品位含鎂礦石資源利用最大化、環(huán)境污染最小化以及經(jīng)濟(jì)效益最大化。本發(fā)明的方法可操作性強(qiáng)，易于實現(xiàn)工業(yè)化。


圖1本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施方式
為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
本發(fā)明的具體工藝流程示意見圖1。
實施例一
(1)在650°C的溫度下，在馬弗爐中，將低品位菱鎂礦煅燒MO分鐘。在該溫度下， 得到的MgO粉體中鈣仍以CaCO3的形式存在。用化學(xué)分析法分析測定煅燒后菱鎂礦的化學(xué)組成，在煅燒后得到的MgO粉體中MgO的含量為90. 2%，CaO的含量為3. 4%，其他雜質(zhì) (Si02，F(xiàn)ii2O3 等)為 6.4%。
(2)配置4mol/L的氯化銨水溶液1000ml，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜的溫度控制在 105°C，稱取步驟(1)得到的MgO粉體80g于反應(yīng)釜中，攪拌池后，自然冷卻至室溫。
(3)將步驟( 得到的晶漿過濾，分離除去不溶性雜質(zhì)，經(jīng)洗滌干燥后稱重為 8. lg。得到的氯化鎂溶液中鎂的含量為1. 81mol/L，鈣的含量為0. 01mol/L ；
(4)將步驟(3)得到的氯化鎂溶液500mL，置于反應(yīng)結(jié)晶器中，控制反應(yīng)結(jié)晶器的溫度為50°C，加入十二烷基苯磺酸鈉作為表面處理劑，通入氨氣處理該溶液來沉淀出氫氧化鎂(Mg(OH)2)。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)結(jié)晶釜的溫度升至90°C，繼續(xù)攪拌池；
(5)將步驟(4)得到的晶漿過濾，經(jīng)過洗滌、干燥得到阻燃型的Mg(0H)2。最終氫氧化鎂的純度為99. 26%, CaO的含量為0. 3%。
(6)將步驟(4)得到的晶漿過濾后的母液，返回步驟( 作為選擇性溶浸低品位氧化鎂粉體所需的浸出溶劑。
實施例二
(1)在450°C的溫度下，在馬弗爐中，將低品位菱鎂礦煅燒MO分鐘。在該溫度下， 得到的MgO粉體中鈣仍以CaCO3的形式存在。用化學(xué)分析法分析測定煅燒后菱鎂礦的化學(xué)組成，在煅燒后得到的MgO粉體中MgO的含量為89. 5%，CaO的含量為3. 6%，其他雜質(zhì) (Si02，F(xiàn)ii2O3 等)為 6.9%。
(2)配置4mol/L的氯化銨水溶液1000ml，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜的溫度控制在 180°C，稱取步驟(1)得到的MgO粉體80g于反應(yīng)釜中，攪拌池后，自然冷卻至室溫。
(3)將步驟( 得到的晶漿過濾，分離除去不溶性雜質(zhì)，經(jīng)洗滌干燥后稱重為 9. lg。得到的氯化鎂溶液中鎂的含量為1. 72mol/L，鈣的含量為0. 009mol/L ；
(4)將步驟(3)得到的氯化鎂溶液500mL，置于反應(yīng)結(jié)晶器中，控制反應(yīng)結(jié)晶器的溫度為60°C，加入十二烷基苯磺酸鈉作為表面處理劑，通入氨氣處理該溶液來沉淀出氫氧化鎂(Mg(OH)2)。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)結(jié)晶釜的溫度升至100°C，繼續(xù)攪拌池；
(5)將步驟(4)得到的晶漿過濾，經(jīng)過洗滌、干燥得到阻燃型的Mg(0H)2。最終氫氧化鎂的純度為99. 08%, CaO的含量為0. 32%。
(6)將步驟(4)得到的晶漿過濾后的母液，返回步驟( 作為選擇性溶浸低品位氧化鎂粉體所需的浸出溶劑。
實施例三
(1)在890°C的溫度下，在馬弗爐中，將低品位水鎂石礦煅燒240分鐘。用化學(xué)分析法分析測定煅燒后菱鎂礦的化學(xué)組成，在煅燒后得到的MgO粉體中MgO的含量為95. 1 %， CaO的含量為2.9%，其他雜質(zhì)(SiO2，F(xiàn)ii2O3等)為2.0%。
(2)配置4mol/L的氯化銨水溶液1000ml，置于反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜的溫度控制在 180°C，稱取步驟(1)得到的MgO粉體80g于反應(yīng)釜中，攪拌池后，自然冷卻至室溫。
(3)將步驟( 得到的晶漿過濾，分離除去不溶性雜質(zhì)，經(jīng)洗滌干燥后稱重為 3. 05g。得到的氯化鎂溶液中鎂的含量為1. 81mol/L，鈣的含量為0. 012mol/L ；
(4)將步驟(3)得到的氯化鎂溶液500mL，置于反應(yīng)結(jié)晶器中，控制反應(yīng)結(jié)晶器的溫度為50°C，加入十六烷基三甲基溴化銨作為表面處理劑，通入氨氣處理該溶液來沉淀出氫氧化鎂(Mg(OH)2)。反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)結(jié)晶釜的溫度升至90°C，繼續(xù)攪拌池；
(5)將步驟(4)得到的晶漿過濾，經(jīng)過洗滌、干燥得到阻燃型的Mg(0H)2。最終氫氧化鎂的純度為99. 32%, CaO的含量為0. 31%。
(6)將步驟(4)得到的晶漿過濾后的母液，返回步驟( 作為選擇性溶浸低品位氧化鎂粉體所需的浸出溶劑。
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝參數(shù)和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝參數(shù)和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝參數(shù)和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)， 對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種阻燃型氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，包括如下步驟(1)將焙燒后的含鎂礦石磨細(xì)得到氧化鎂粉體；(2)將步驟(1)所得的氧化鎂粉體置于反應(yīng)容器中，用銨類水溶液作為浸出溶劑，攪拌使其反應(yīng)，然后將反應(yīng)液自然冷卻至室溫得晶漿；(3)將步驟( 得到的晶漿過濾，除去不溶性雜質(zhì)，得到含鎂水溶液；(4)將步驟(3)得到的含鎂水溶液置于反應(yīng)結(jié)晶器中，用氨氣處理，沉淀出氫氧化鎂；(5)將步驟(4)得到的反應(yīng)液過濾，得到氫氧化鎂，洗滌、干燥得到阻燃型氫氧化鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的焙燒溫度為300 890°C，優(yōu)選 450 650°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所用的含鎂礦石為菱鎂礦、水鎂石礦等低品位鎂礦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中所述的反應(yīng)容器為反應(yīng)釜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟( 中所述的銨類是氯化銨、硫酸銨、 硫酸氫銨或硝酸銨，或其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中所述的浸出溶劑含NH4+離子的物質(zhì)的量等于或大于所溶解鎂的物質(zhì)的量，優(yōu)選NH4+離子的物質(zhì)的量等于或大于所溶解鎂的物質(zhì)的量的2倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的浸出溶劑為步驟(5)中的濾液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中的攪拌時間不小于池，反應(yīng)溫度為0 180°C，優(yōu)選105 180°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述的氨氣為步驟( 中銨類水溶液溶浸氧化鎂粉體過程中釋放的氨氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述的處理過程如下控制反應(yīng)結(jié)晶器的溫度，加入十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨作為表面處理劑，通入氨氣處理該溶液來沉淀出氫氧化鎂，反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)結(jié)晶器的溫度升高，繼續(xù)攪拌；優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)晶器的溫度初始為不低于40°C，優(yōu)選為50 60°C ；升高后的反應(yīng)結(jié)晶器的溫度不低于80°C，優(yōu)選為90 100°C ；攪拌時間不低于lh，優(yōu)選為不低于池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃型氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，所述方法是以低品位含鎂礦石如菱鎂礦、水鎂石礦等為原料，經(jīng)過焙燒、磨細(xì)、銨類水溶液浸出溶劑溶浸后，得到高純含鎂水溶液，利用氨氣作為沉淀劑得到阻燃型氫氧化鎂。本發(fā)明整個過程實現(xiàn)溶浸鎂過程中釋放的氨氣以及沉鎂的銨類水溶液循環(huán)利用；采用沉淀氫氧化鎂后分離出來的含銨濾液作為鎂的浸出溶劑，得到的鎂溶液不需要額外的除Si，Ca，Al，F(xiàn)e等雜質(zhì)的工序；制備過程無廢水、廢氣排放，充分實現(xiàn)了低品位含鎂礦石資源利用最大化、環(huán)境污染最小化以及經(jīng)濟(jì)效益最大化。本發(fā)明的方法可操作性強(qiáng)，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
文檔編號C01F5/14GK102502725SQ20111033620
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者李志寶, 王均鳳 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所