硫酸鎂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了硫酸鎂產(chǎn)品的制造方法，和包含可通過實(shí)施該方法得到的呈晶體或顆粒形式的硫酸鎂的結(jié)晶產(chǎn)品。所述方法包括以下步驟：（a）提供硫酸產(chǎn)品，該硫酸產(chǎn)品是作為在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中的副產(chǎn)物獲得的；（b）濃縮所述硫酸產(chǎn)品以獲得具有較高硫酸濃度的濃縮的產(chǎn)品；（c）將鎂基中和劑與所述濃縮的產(chǎn)品組合且使所述鎂基中和劑與所述硫酸反應(yīng)，以在溶液中生成硫酸鎂；和（d）使硫酸鎂從所述溶液中結(jié)晶出來，以得到結(jié)晶硫酸鎂產(chǎn)品和剩余的液體。由此得到的所述硫酸鎂可與農(nóng)業(yè)上可接受的載體或稀釋劑和/或其他肥料材料混合來生產(chǎn)肥料。
【專利說明】硫酸鎂
[0001]本發(fā)明涉及適合作為肥料使用的硫酸鎂產(chǎn)品的制造方法。
[0002]硫酸鎂在自然界中廣泛分布，例如，它可以作為以硫鎂礬礦(MgSO4.H2O)形式的地質(zhì)鹽沉積物而存在，或者作為也被稱作瀉鹽的七水合瀉鹽(MgSO4.7H20)存在。它也可以以復(fù)鹽無水鉀鎂帆(K2SO4.2MgS04)的形式和以鹵水的形式存在。
[0003]硫酸鎂也可以通過將碳酸鎂或氫氧化鎂與硫酸反應(yīng)來生產(chǎn)。
[0004]在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝中，鈦基原材料，如鈦鐵礦和/或礦渣直接與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈦和硫酸亞鐵加上作為副產(chǎn)物的廢硫酸。所述硫酸鈦經(jīng)選擇性熱水解產(chǎn)生水合二氧化鈦。將其進(jìn)一步洗滌和煅燒來生產(chǎn)二氧化鈦顏料。 [0005]本發(fā)明提供硫酸鎂產(chǎn)品的制造方法，其涉及在制造二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中產(chǎn)生的所述廢硫酸副產(chǎn)物的使用。因此得到的硫酸鎂產(chǎn)品可以用作肥料。
[0006]該方法因此是有益的，因?yàn)樗軌驈膹U硫酸中得到有用的產(chǎn)品。特別地，最終的硫酸鎂產(chǎn)品含有其他有益的微量營養(yǎng)元素，例如硫酸鐵，這使得它作為肥料特別有用。
[0007]另外，來自制造二氧化鈦的硫酸鹽工藝的所述廢硫酸目前通常濃縮到約60%-64%w/w(例如65%w/w)，例如，在有襯里的容器中借助高溫蒸汽以及容器中的真空濃縮。所述60%-64%w/w的硫酸然后可被原樣使用或者會(huì)被蒸發(fā)(例如在蒸餾步驟中，或在另一系列的有襯里的容器中在真空和高溫蒸汽下)以得到約89%-92%w/w (例如96%w/w)的硫酸，其然后可以重復(fù)用于鈦鐵礦或鈦鐵渣的消化。在所述廢硫酸的該濃縮過程中得到鹽，稱作二次濾鹽。這些通常是Al、Ca、Cr、Fe、Mg、Mn、Na、Ti和/或V的硫酸鹽,且必須被適當(dāng)?shù)靥幚淼簟?br> [0008]在每一種情況下，存在與所述廢產(chǎn)物的這個(gè)后續(xù)利用相關(guān)的高成本和高能量消費(fèi)。本方法避免了與所述廢硫酸料流相關(guān)的這樣的大范圍濃縮步驟的需要，而是允許它在低成本和低能量密集度的方法中使用。
[0009]本發(fā)明在第一方面提供了硫酸鎂產(chǎn)品的制造方法，所述方法包括以下步驟:
[0010](a)提供硫酸產(chǎn)品，該硫酸產(chǎn)品是在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中作為副產(chǎn)物獲得的；
[0011](b)濃縮所述硫酸產(chǎn)品以獲得具有更高硫酸濃度的濃縮的產(chǎn)品；
[0012](C)將鎂基中和劑與所述濃縮的產(chǎn)品組合且使所述鎂基中和劑與所述硫酸反應(yīng)，以在溶液中生成硫Ife續(xù)；和
[0013](d)使硫酸鎂從所述溶液中結(jié)晶出來，以得到結(jié)晶硫酸鎂產(chǎn)品和剩余的液體。
[0014]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法還包括以下步驟:
[0015](e)將所述結(jié)晶的硫酸鎂產(chǎn)品與所述剩余的液體分離開。
[0016]在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法還包括以下步驟:
[0017](f)干燥所述結(jié)晶的硫酸鎂產(chǎn)品。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟(e)之后，所述方法包括以下步驟:
[0019](g)將所述剩余的液體再循環(huán)到步驟(b)和/或步驟(C)和/或步驟(d)中。
[0020]該任選的步驟(g)可以在不管任選的步驟(f)是否實(shí)施的情況下實(shí)施。如果實(shí)施任選的步驟(f)，其可以在步驟(g)之前、與步驟(g)同時(shí)、或者在步驟(g)之后。
[0021]該方法的好處是能減少或避免固體廢物的產(chǎn)生。這與產(chǎn)生隨后需要處理的大量的廢物的現(xiàn)有技術(shù)方法形成對(duì)比。
[0022]讀者可以領(lǐng)會(huì)到，在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝中，鈦基原材料，如鈦鐵礦和/或鈦礦渣直接與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈦和副產(chǎn)物硫酸亞鐵(通常以七水合硫酸亞鐵的形式)加稀硫酸。這種副產(chǎn)物可稱為廢酸或廢硫酸。
[0023]在本方法的步驟(a)中提供的硫酸產(chǎn)品，可以在它作為在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝中的副產(chǎn)物得到之后直接使用，例如，它可能在其生成一個(gè)小時(shí)內(nèi)或更短的時(shí)間內(nèi)使用。替代性地，在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝中作為副產(chǎn)物得到的硫酸產(chǎn)品可以在它生成后儲(chǔ)存在容器中，例如，在溫和攪拌下存儲(chǔ)為一小時(shí)到數(shù)天，例如12小時(shí)或更多，或者24小時(shí)或更多的時(shí)間段。
[0024]可以將所述廢硫Ife收集在儲(chǔ)iiS中且在使用如存儲(chǔ)在該te中。所述濃縮步驟(b)可以在這個(gè)儲(chǔ)罐中進(jìn)行，或者所述廢硫酸可以轉(zhuǎn)移到在其中能夠進(jìn)行所述濃縮步驟(b)的另一個(gè)容器中。 [0025]讀者將領(lǐng)會(huì)到，在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝中得到的廢硫酸中可存在一系列的硫酸濃度。例如，所述濃度可以是約24%w/w或更少(特別是約23%w/w或更少)，例如范圍為從約17%到24%w/w，例如從約17%到23%w/w或從約18%到23%w/w或從約19%到22%w/w或從約20%到22%w/w。在生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中作為副產(chǎn)物得到的且在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產(chǎn)品可以具有這些濃度中的任意一個(gè)。在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產(chǎn)品最優(yōu)選具有范圍在從約21%到22%w/w的硫酸濃度。然而，其他的濃度不會(huì)致使所述廢硫酸不適合用于本發(fā)明中。
[0026]在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產(chǎn)品可任選地包括硫酸亞鐵。通常地，來自生產(chǎn)二氧化鈦的硫酸鹽工藝中的廢硫酸副產(chǎn)物將包含硫酸、水和亞鐵離子(Fe2+)，通常以硫酸亞鐵的形式。
[0027]在步驟(a)中提供的所述硫酸產(chǎn)品在一個(gè)實(shí)施方案中可包括量從0.1%到8%w/w,優(yōu)選地從0.5%到6%w/w，例如1%到5%，例如從2%到5%或從2%到4%w/w的硫酸亞鐵。
[0028]在一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟(a)中提供的所述硫酸產(chǎn)品還可包含其他的痕量組分，例如各自以5%w/w或更少(優(yōu)選4%w/w或更少)的量。這些可以是金屬鹽；這些可以任選地是選自鋁鹽、鈣鹽、鉻鹽、鎂鹽、錳鹽、鈉鹽、鈦鹽和釩鹽中的一種或多種金屬鹽。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，存在金屬硫酸鹽作為痕量組分；這些可以，例如選自A12(S04)3、CaSO4,Cr2 (SO4) 3、MgSO4' MnSO4' Na2SO4' TiOSO4 和 VOSO4。
[0029]Al2 (SO4) 3可以以4%w/w或更少，例如從0.1%到3.5%,例如從0.5%到2.5%w/w的量存在。
[0030]CaSO4可以以2%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.03%到0.5%w/w的量存在。
[0031]Cr2 (SO4) 3可以以2%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.03%到0.5%w/w的量存在。
[0032]MgSO4可以以5%w/w或更少，例如從0.5%到4%，例如從1.5%到3.5%w/w的量存在。
[0033]MnSO4可以以3%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.05%到0.5%w/w的量存在。
[0034]Na2SO4可以以3%w/w或更少，例如從0.01%到1.5%,例如從0.1%到l%w/w的量存在。
[0035]TiOSO4可以以3%w/w或更少，例如從0.05%到2.5%,例如從0.1%到2%w/w的量存在。
[0036]VOSO4可以以3%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.05%到0.5%w/w的量存在。
[0037]例如，在步驟(a)中提供的所述硫酸產(chǎn)品可包含
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種硫酸鎂產(chǎn)品的制造方法，所述方法包括以下步驟: (a)提供硫酸產(chǎn)品，該硫酸產(chǎn)品是作為在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中的副產(chǎn)物獲得的； (b)濃縮所述硫酸廣品以獲得具有更聞硫酸濃度的濃縮的廣品； (C)將鎂基中和劑與所述濃縮的產(chǎn)品組合且使所述鎂基中和劑與所述硫酸反應(yīng)，以在溶液中生成硫酸鎂；和 Cd)使硫酸鎂從所述溶液中結(jié)晶出來，以得到結(jié)晶硫酸鎂產(chǎn)品和剩余的液體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括以下步驟: (e )將所述結(jié)晶的硫酸鎂產(chǎn)品與所述剩余的液體分離開。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述方法還包括以下步驟: Cf)干燥所述結(jié)晶的硫酸鎂產(chǎn)品。
4.權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的方法，其中在步驟(e)之后，所述方法還包括以下步驟: (g)將所述剩余的液體再循環(huán)到步驟(b)和/或步驟(c)和/或步驟(d)中。
5.權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(e)之后，所述方法還包括以下步驟: (h)將硫酸續(xù)造粒。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng) 的方法，其中在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產(chǎn)品的濃度范圍為從約17%到24%w/w。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產(chǎn)品包括硫酸亞鐵。
8.權(quán)利要求7的方法，其中在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產(chǎn)品包括量為從0.1%到8%w/w的硫酸亞鐵。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中步驟(b)將所述廢硫酸濃縮到濃度范圍為26%到 40%w/wo
10.權(quán)利要求9的方法，其中步驟(b)將所述廢硫酸濃縮到濃度范圍為28%到35%w/w。
11.權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(c)之前將金屬鹽以從1%到10%w/w的總量加入到所述硫酸產(chǎn)品中。
12.權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(c)中添加的所述鎂基中和劑選自氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂以及它們的組合物。
13.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其中所述中和劑以2%或更多w/w的量在步驟(c)中添加。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述中和劑以從5%到30%w/w的量在步驟(c)中添加。
15.權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(c)中將溫度控制在從80°C到110°C。
16.權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(c)中將pH控制在范圍為從0.2到7。
17.權(quán)利要求16的方法，其中在步驟(c)中將pH控制在范圍為從0.3到5。
18.權(quán)利要求17的方法，其中在步驟(c)中將pH控制在范圍為從0.4到4。
19.權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟(d)中通過冷卻到溫度為40°C或更低來進(jìn)行所述結(jié)晶。
20.權(quán)利要求19的方法，其中在步驟(d)中通過冷卻到溫度范圍為35°C-20°C來進(jìn)行所述結(jié)晶。
21.生產(chǎn)肥料的方法，其中所述方法包括: 實(shí)施權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)的方法來生產(chǎn)呈晶體或顆粒的形式的硫酸鎂； 將所述硫酸鎂與農(nóng)業(yè)上可接受的載體或稀釋劑和/或與其他肥料材料混合。
22.以晶體或顆粒形式的包含硫酸鎂的結(jié)晶產(chǎn)品，其通過實(shí)施權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)的方法得到。
23.包含硫酸鎂晶體或顆粒的肥料，其通過實(shí)施權(quán)利要求21的方法得到。
24.在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中作為副產(chǎn)物獲得的硫酸產(chǎn)品在包含硫酸鎂晶體或顆粒的肥料的制造`中的用途。
【文檔編號(hào)】C05D5/00GK103796955SQ201280044488
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月13日
【發(fā)明者】M·德莫斯泰諾斯, S·德沃斯, K·阿梅茲, C·雷吉斯迪特迪紹索伊, C·波勒特, S·科利耶 申請(qǐng)人:鈦白粉歐洲簡(jiǎn)易股份公司