鬼佬大哥大
  • / 6
  • 下載費用:30 金幣  

一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610045332.0

申請日:

2016.01.25

公開號:

CN105540625A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C01F 5/24申請日:20160125|||公開
IPC分類號: C01F5/24; C01C1/16; C01C1/18; C01C1/24 主分類號: C01F5/24
申請人: 化工部長沙設計研究院
發明人: 高文遠; 謝超; 馮文平; 蔣世鵬; 湯建良; 寧晚云; 鄭賢福
地址: 410116 湖南省長沙市雨花區洞井鋪洞株路6號
優先權:
專利代理機構: 長沙星耀專利事務所 43205 代理人: 陳亞琴;寧星耀
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201610045332.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.04.26|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,包括以下步驟:(1)調節pH值:將氨氣通入含鎂母液中,至pH值至10.0~12.0,得Mg(OH)2料漿;(2)CO2碳化:通入CO2至pH值為7.5~8.0,得碳化母液;(3)熱解分離:將碳化母液進行加熱分解,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;(4)煅燒:將MgCO3·3H2O煅燒,得無水碳酸鎂。進一步煅燒,得氧化鎂。熱解分離所得MgCO3·3H2O粒徑大,過濾分離性能好,母液夾帶量小,MgO含量高達47.3%,鎂離子總收率高達92.8%;MgO產品純度高,還可聯產無機銨鹽類副產品;本發明工藝簡單,易于工業化生產,成本低,綠色環保。

權利要求書

1.一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)調節pH值:將氨氣通入含鎂母液中,至pH值為10.0~12.0,得Mg(OH)2料漿;(2)CO2碳化:將CO2通入步驟(1)所得Mg(OH)2料漿中進行常溫碳化反應,至pH值為7.5~8.0,得碳化母液;(3)熱解分離:將步驟(2)所得碳化母液進行加熱分解,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;(4)煅燒:將步驟(3)所得MgCO3·3H2O煅燒,得無水碳酸鎂。2.根據權利要求1所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(1)中,所述含鎂母液中Mg2+的質量濃度為0.8~9.0wt%。3.根據權利要求1或2所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(1)中,所述氨氣通入的速度為20~30L/L溶液·h,氨氣的體積濃度≥90%。4.根據權利要求1~3之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(2)中,所述CO2通入的壓力為0.1~0.5Mpa,通入的速度為0.5~5.0L/L溶液·h,CO2的體積濃度≥80%。5.根據權利要求1~4之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(2)中,所述常溫為20~30℃。6.根據權利要求1~5之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(3)中,所述加熱分解的溫度為30~<80℃,時間為10~60min。7.根據權利要求1~6之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(3)中,所述加熱分解的溫度為35~75℃,時間為20~50min。8.根據權利要求1~7之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:步驟(4)中,所述煅燒的溫度為200~300℃,時間為30~120min。9.根據權利要求1~8之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:將步驟(4)所得無水碳酸鎂在450~600℃下,煅燒20~120min,得氧化鎂。10.根據權利要求1~9之一所述用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,其特征在于:將步驟(3)所得熱解分離母液通過強制蒸發結晶工藝回收無機銨鹽。

說明書

一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法

技術領域

本發明涉及一種制取無水碳酸鎂的方法,具體涉及一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法。

背景技術

鎂是一種參與生物體正常生命活動及新陳代謝過程必不可少的堿土金屬元素,也是化工、航空和核工業中重要的基礎原料,被譽為“21世紀最具開發和應用潛力的綠色工程材料”,是重要的戰略性金屬材料,在地殼中含量排第八。我國作為世界上鎂資源最為豐富的國家之一,總儲量占世界22.5%,也是亞太地區乃至全球最主要的需求拉動者。隨著航空、航天工業和電子、信息等工業的迅猛發展,鎂及其合金以其良好的金屬特性成為最具開發和應用潛力的綠色工程材料。而碳酸鎂和氧化鎂作為兩種重要的無機高功能材料,勢必受到全球鎂工業形勢的刺激和迅猛發展,市場前景十分廣闊。

鎂主要來自海水、天然鹽湖水、白云巖、菱鎂礦、水鎂石和橄欖石等,在我國進行礦產資源開發的同時,產生大量的高鎂鹽湖老鹵、含鎂礦石浸取母液和雜鹵石浸取母液等,是提取鎂鹽產品極好的工業原料。這些母液中鎂含量極其豐富,很多都難以有效消化利用,造成資源的嚴重浪費。已有的研究經驗往往都是通過加堿沉淀的方式得到氫氧化鎂,或再經高溫煅燒得到氧化鎂等,而氫氧化鎂作為一種膠體沉淀,粒徑多為納米級,極難過濾,是目前化工界尚未解決的世界性技術難題。因此,如何利用含鎂母液進行鎂產品的制備研究,并解決過濾難等工程化難題成為擺在鹽化工工作者面前的重大使命。

近年來,文獻報道了很多利用含鎂母液制取鎂產品的研究,如CN101698490A、CN102849761A、CN103803607A、CN104261442A等分別公開了利用鎂鹽溶液與氨水、液氨或混合堿等混合沉淀提取氫氧化鎂的技術,但所得產品均表現粒徑小,不易過濾,實施工業化難度大;CN10170641A公開了一種從硫酸鎂溶液中回收鎂的工藝,也是利用氨水沉淀和CO2碳化方式回收鎂,但需兩歩堿化,工藝過程復雜,利用氫氧化鈣或氧化鈣苛化,引入了其他離子,增加了后續分離工藝;氨水一步沉淀氫氧化鎂與熱解產物堿式碳酸鎂的過濾難問題還依然存在;CN102653408A采用較高溫度(80~105℃)的熱解得到堿式碳酸鎂,也未從根本上解決過濾難的工業難題;CN1059407C也采用較高溫度(80~100℃)的熱解直接得到碳酸鎂沉淀,但是,碳酸鎂是一種極易水解的無機鹽,在水相環境中更易形成溶解度較低的Mg(OH)2沉淀,極難過濾;CN101760642A與CN101760643A雖然在CN10170641A的基礎上分別改進了減壓蒸發工藝和氨回收工藝,降低了能耗,豐富了產品類別,也減少了環境污染問題,但均未在沉淀產物過濾性能改善方面提出根本的解決辦法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是,克服現有技術存在的上述缺陷,提供一種工藝簡單、條件溫和、產品易過濾的用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下:一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法,包括以下步驟:

(1)調節pH值:將氨氣通入含鎂母液中,至pH值為10.0~12.0,得Mg(OH)2料漿;

(2)CO2碳化:將CO2通入步驟(1)所得Mg(OH)2料漿中進行常溫碳化反應,至pH值為7.5~8.0,得碳化母液;

(3)熱解分離:將步驟(2)所得碳化母液進行加熱分解,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;

(4)煅燒:將步驟(3)所得MgCO3·3H2O煅燒,得無水碳酸鎂。

進一步,步驟(1)中,所述含鎂母液中Mg2+的質量濃度為0.8~9.0wt%(優選0.9~8.0wt%)。所述含鎂母液為鹽湖老鹵、雜鹵石浸取母液或含鎂礦石浸取母液等。

進一步,步驟(1)中,所述氨氣通入的速度為20~30L/L溶液·h,氨氣的體積濃度≥90%。氨水堿度比較低,用其調節pH值,不至于像強堿試劑那樣使溶液pH值變化太快,限定氨氣通入的速度可進一步控制反應速度,讓溶液pH值緩慢升高,不至于因為溶液pH值突增而使得沉淀粒度不均勻;通入氨氣至pH值為10.0~12.0,是為了使含鎂母液中的Mg2+完全以Mg(OH)2形式沉淀下來,增加乳濁液飽和度,從而為碳化過程提供較好的原料,易于促進Mg(OH)2膠體對CO2的吸收以保證碳化反應的完全。

進一步,步驟(2)中,所述CO2通入的壓力為0.1~0.5Mpa,通入的速度為0.5~5.0L/L溶液·h,CO2的體積濃度≥80%。碳化過程中,CO2的壓力和用量最為關鍵,帶壓通入是為了保證較好的反應進度和程度,控制較好的CO2用量不僅可以實現使較難過濾的Mg(OH)2膠體全部轉化為易溶的Mg(HCO3)2,并且節約原料,當溶液pH值為7.5~8.0時,Mg(OH)2膠體基本碳化完全,以此作為碳化終點的判斷條件。

進一步,步驟(2)中,所述常溫為20~30℃。

進一步,步驟(3)中,所述加熱分解的溫度為30~<80℃,時間為10~60min。采用條件溫和的中溫熱解分離工藝,可有效控制Mg(HCO3)2熱解為MgCO3·3H2O的反應進度,得到粒徑大、晶體類型好的MgCO3·3H2O沉淀,若溫度太高易形成堿式碳酸鎂結晶,會影響沉淀的過濾性能,若溫度太低則影響熱解效果,在所述溫度和時間條件的組合下,才能得到更大收率,更優過濾性能的沉淀產物。

進一步,步驟(3)中,所述加熱分解的溫度為35~75℃,時間為20~50min。

進一步,步驟(4)中,所述煅燒的溫度為200~300℃(優選250~290℃),時間為30~120min(優選40~80min)。發明人基于能耗及所得煅燒產物純度的綜合考慮,選擇所述較優的煅燒工藝條件,所得碳酸鎂產品純度高。

進一步,將步驟(4)所得無水碳酸鎂在450~600℃(優選480~550℃)下,煅燒20~120min(優選25~80min),得氧化鎂。發明人基于能耗及所得煅燒產物純度的綜合考慮,選擇所述較優的煅燒工藝條件,所得氧化鎂產品純度高。

進一步,將步驟(3)所得熱解分離母液通過強制蒸發結晶工藝回收無機銨鹽等。所述熱解分離母液為沉鎂后的無機銨鹽溶液,可通過蒸發結晶副產氯化銨、硫酸銨、硝酸銨等無機銨鹽,提高了氨的利用率,增加了產品類別。

本發明方法通過調節溶液酸堿度實現了鎂的形態轉化,提供了良好的碳化原料;通過采用較低的熱解溫度(30~<80℃),有效控制了熱解程度及水解反應的發生,避免生成沉淀較難過濾的Mg(OH)2或堿式碳酸鎂,得到中溫條件下性質較為穩定的三水碳酸鎂產物,解決了過濾難的工業難題,得到了較高品質的無水碳酸鎂和氧化鎂產品,副產了無機銨鹽等,其有益效果具體如下:

(1)按照本發明工藝所得熱解產物MgCO3·3H2O粒徑大,過濾分離性能好,母液夾帶量小,煅燒后所得MgCO3產品純度高,MgO含量可高達47.3%,鎂離子總收率可高達92.8%,MgO產品純度可高達94.5%;

(2)本發明工藝在實現MgCO3、MgO高純度生產的同時,還可聯產無機銨鹽類副產品,其中,無機銨鹽收率可高達88.2%,經濟效益高;

(3)本發明工藝流程簡單,所需設備簡單、易操作,易于工業化生產,所用氨氣、CO2等原料易得,且氨可通過副產品回收利用,工藝成本低,綠色環保,無三廢排放。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明。

本發明實施例所使用的化學試劑,如無特殊說明,均通過常規商業途徑獲得。

實施例1

(1)調節pH值:將體積濃度95%的氨氣以25L/L溶液·h的速度通入1000g(體積750mL)的含鎂母液硫酸鎂亞型鹽湖老鹵(Mg2+的質量濃度為6.5wt%)中,至母液pH=10.56,得765mLMg(OH)2料漿;

(2)CO2碳化:將體積濃度85%的CO2以0.1Mpa的壓力和2.8L/L溶液·h的速度通入步驟(1)所得765mLMg(OH)2料漿中,在20℃下進行常溫碳化反應,至pH值為7.5時終止反應,得碳化母液;

(3)熱解分離:將步驟(2)所得碳化母液在40℃下,加熱分解50min,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;

(4)煅燒:將步驟(3)所得MgCO3·3H2O在250℃下,煅燒50min,得211.6g無水碳酸鎂產品。

所得無水碳酸鎂產品純度高,MgO含量為46.5%,鎂離子總收率為91.3%。

將步驟(4)所得碳酸鎂在480℃下,煅燒45min,得氧化鎂的純度為93.2%。

將步驟(3)所得熱解分離母液經強制蒸發結晶,得硫酸銨,收率為75.8%。

實施例2

(1)調節pH值:將體積濃度90%的氨氣以28L/L溶液·h的速度通入2000g(體積1900mL)的含鎂母液雜鹵石浸取母液(Mg2+的質量濃度為0.95wt%)中,至母液pH=11.4,得1955mLMg(OH)2料漿;

(2)CO2碳化:將體積濃度95%的CO2以0.5Mpa的壓力和4.5L/L溶液·h的速度通入步驟(1)所得1955mLMg(OH)2料漿中,在30℃下進行常溫碳化反應,至pH值為8.0時終止反應,得碳化母液;

(3)熱解分離:將步驟(2)所得碳化母液在70℃下,加熱分解30min,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;

(4)煅燒:將步驟(3)所得MgCO3·3H2O在290℃下,煅燒40min,得63.1g無水碳酸鎂產品。

所得無水碳酸鎂產品純度高,MgO含量為46.3%,鎂離子總收率為92.7%。

將步驟(4)所得碳酸鎂在520℃下,煅燒60min,得氧化鎂的純度為94.5wt%。

將步驟(3)所得熱解分離母液經強制蒸發結晶,得硫酸銨,收率為87.6%。

實施例3

(1)調節pH值:將體積濃度98%的氨氣以20L/L溶液·h的速度通入1500g(體積1300mL)的含鎂母液菱鎂礦硝酸浸取母液(Mg2+的質量濃度為2.8wt%)中,至母液pH=11.8,得1335mLMg(OH)2料漿;

(2)CO2碳化:將體積濃度90%的CO2以0.3Mpa的壓力和0.7L/L溶液·h的速度通入步驟(1)所得1335mLMg(OH)2料漿中,在25℃下進行常溫碳化反應,至pH值為7.8時終止反應,得碳化母液;

(3)熱解分離:將步驟(2)所得碳化母液在60℃下,加熱分解60min,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;

(4)煅燒:將步驟(3)所得MgCO3·3H2O在260℃下,煅燒60min,得138.5g無水碳酸鎂產品。

所得無水碳酸鎂產品純度高,MgO含量為45.4%,鎂離子總收率為90.3%。

將步驟(4)所得碳酸鎂在550℃下,煅燒30min,得氧化鎂的純度為92.6wt%。

將步驟(3)所得熱解分離母液經強制蒸發結晶,得硝酸銨,收率為85.1%。

實施例4

(1)調節pH值:將體積濃度99%的氨氣以24L/L溶液·h的速度通入1000g(體積780mL)的含鎂母液氯化物型鹽湖老鹵(Mg2+的質量濃度為7.8wt%)中,至母液pH=10.85,得800mLMg(OH)2料漿;

(2)CO2碳化:將體積濃度98%的CO2以0.2Mpa的壓力3.6L/L溶液·h的速度通入步驟(1)所得800mLMg(OH)2料漿中,在25℃下進行常溫碳化反應,至pH值為7.7時終止反應,得碳化母液;

(3)熱解分離:將步驟(2)所得碳化母液在75℃下,加熱分解30min,固液分離,得MgCO3·3H2O固體鹽和熱解分離母液;

(4)煅燒:將步驟(3)所得MgCO3·3H2O在290℃下,煅燒45min,得247.2g無水碳酸鎂產品。

所得無水碳酸鎂產品純度高,MgO含量為47.3%,鎂離子總收率為90.4%。

將步驟(4)所得碳酸鎂在540℃下,煅燒25min,得氧化鎂的純度為91.5wt%。

將步驟(3)所得熱解分離母液經強制蒸發結晶,得氯化銨,收率為88.2%。

關 鍵 詞:
一種 含鎂 母液 制取 無水 碳酸鎂 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種用含鎂母液制取無水碳酸鎂的方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6337846.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大