專(zhuān)利名稱(chēng)：由菱鎂礦聯(lián)合生產(chǎn)硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由菱鎂礦生產(chǎn)高品質(zhì)鎂鹽系列產(chǎn)品的工藝方法，特別涉及一種聯(lián)合生產(chǎn)硫酸鎂，碳酸鎂及氫氧化鎂系列產(chǎn)品的方法，屬于無(wú)機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種由菱鎂礦聯(lián)合生產(chǎn)硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的方法，該方法包括如下步驟(1)將菱鎂礦煅燒得到輕燒氧化鎂鎂粉磨細(xì)后，作為原料；(2)將輕燒氧化鎂鎂粉與硫酸銨溶液混合，加入工業(yè)濃硫酸反應(yīng)進(jìn)行酸溶及蒸氨，利用反應(yīng)熱將體系加熱到95～100℃并保溫40～80分鐘，蒸出的氨氣經(jīng)冷凝得到氨水溶液，部分作為氫氧化鎂沉淀的原料，多余的部分加入硫酸中和得到副產(chǎn)品硫酸銨；(3)控制體系的pH值達(dá)到pH＝6.0～6.5時(shí)停止加硫酸，酸溶后放料并過(guò)濾，濾液泵入結(jié)晶釜，控制結(jié)晶4～8小時(shí)，過(guò)濾，得到七水硫酸鎂晶體，在35～55℃下連續(xù)干燥得到七水硫酸鎂產(chǎn)品，濾液硫酸鎂作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料；(4)將部分硫酸鎂料液與碳酸氫銨混合，泵入熱解釜在90-100℃下熱解20～60分鐘，過(guò)濾、洗滌、干燥得到碳酸鎂產(chǎn)品，所得濾液硫酸銨與部分洗滌液匯入儲(chǔ)罐，作為第(2)步中的原料液；(5)將另一部分硫酸鎂料液與步驟(2)中得到的氨水進(jìn)行沉淀，陳化后過(guò)濾，濾液匯入儲(chǔ)罐作為第(2)步中的原料液，濾餅經(jīng)洗滌、水熱處理、干燥后得到氫氧化鎂產(chǎn)品。
上述步驟(2)中其輕燒氧化鎂粉與硫酸銨的摩爾比為2.0～3.0∶1.0。
所述步驟(2)中加入硫酸時(shí)，當(dāng)反應(yīng)體系的溫度達(dá)到80℃時(shí)，其溫升速度應(yīng)控制在0.1～0.5℃/min.。
在上述步驟(4)中，碳酸氫銨與硫酸鎂料液的摩爾比為NH4HCO3∶MgSO4＝2.0～2.5∶1.0。
上述步驟(5)中采用硫酸鎂料液與氨水進(jìn)行沉淀，氨水與硫酸鎂的摩爾比NH3·H2O∶MgSO4＝2.0～4.0∶1.0。
本發(fā)明采用菱鎂礦煅燒的輕燒氧化鎂粉為原料，加入堿式碳酸鎂及氫氧化鎂的副產(chǎn)品硫酸銨和工業(yè)濃硫酸進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)控制酸度、溫度，除去雜質(zhì)，同時(shí)利用硫酸與氧化鎂粉的反應(yīng)放出的熱量將體系加熱，將氨氣蒸出并作為氫氧化鎂的沉淀用的原料，多余氨水采用硫酸吸收得到硫酸銨副產(chǎn)品；反應(yīng)完畢后，過(guò)濾、冷卻結(jié)晶得到醫(yī)藥級(jí)硫酸鎂產(chǎn)品。結(jié)晶后的母液稀釋后，過(guò)濾得到碳酸鎂及氫氧化鎂的原料液硫酸鎂溶液。分別采用碳酸氫銨及回收得到氨水沉淀該硫酸鎂溶液可得到碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品。在確定合適的生產(chǎn)量的條件下，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程形成閉路，無(wú)廢水及廢氣產(chǎn)生，不但有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)可降低生產(chǎn)成本。
(2)將磨細(xì)到-120目輕燒氧化鎂粉與硫酸銨溶液(碳酸鎂及氫氧化鎂沉淀過(guò)濾后得到的濾液，其濃度約為2mol/L)混合，其輕燒氧化鎂粉與硫酸銨的摩爾比約為2.0～3.0∶1.0。加入工業(yè)濃硫酸反應(yīng)進(jìn)行酸溶及蒸氨，根據(jù)體系的溫度及溫升情況確定硫酸的加入速度，當(dāng)反應(yīng)體系的溫度達(dá)到80℃時(shí)，其溫升速度應(yīng)控制在0.1～0.5℃/min.，在溫度95～100℃下保溫40～80分鐘，蒸出的氨氣經(jīng)冷凝得到氨水溶液，部分作為氫氧化鎂沉淀的原料。多余的部分加入硫酸中和得到副產(chǎn)品硫酸銨。
(3)在體系pH值達(dá)到pH＝6.0～6.5時(shí)停止加硫酸，放料并過(guò)濾，濾液泵入結(jié)晶釜控制結(jié)晶4～8小時(shí)，采用離心機(jī)過(guò)濾，濾液(即母液)經(jīng)稀釋過(guò)濾作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料。得到的七水硫酸鎂晶體，在連續(xù)干燥體系中于35～55℃下干燥，篩分后包裝得到七水硫酸鎂產(chǎn)品。
(4)硫酸鎂料液與碳酸氫銨混合，碳酸氫銨與硫酸鎂料液的摩爾比為NH4HCO3∶MgSO4＝2.0～2.5∶1.0，得到澄清的溶液，泵入熱解釜在90-100℃下熱解20～60min.過(guò)濾、洗滌、干燥得到碳酸鎂產(chǎn)品。濾液(硫酸銨)與部分洗滌液匯入儲(chǔ)罐，作為第(2)步中的原料液。
(5)硫酸鎂料液進(jìn)一步采用第(2)步中得到的氨水進(jìn)行沉淀，氨水的用量為NH3·H2O∶MgSO4＝2.0～4.0∶1.0(摩爾比)，陳化后過(guò)濾，濾液匯入儲(chǔ)罐作為第(2)步中的原料液。濾餅經(jīng)洗滌、水熱處理、活化、干燥后得到氫氧化鎂產(chǎn)品。
本發(fā)明采用菱鎂礦生產(chǎn)硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂系列產(chǎn)品涉及的主要的化學(xué)反應(yīng)如下
在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中，輕燒粉中的鐵、鈣、鋁、硅等雜質(zhì)在溶解中，通過(guò)控制體系的溫度及pH值，使之留在渣中，通過(guò)過(guò)濾除去，使產(chǎn)品的純度得到了保障。
實(shí)施例實(shí)施例1用計(jì)量器計(jì)量2.0mol/L硫酸銨溶液1500升加入2立方米的反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加270公斤的-120目輕燒氧化鎂粉，將體系密封后，開(kāi)動(dòng)攪拌緩慢加入98％的工業(yè)濃硫酸，保證20分鐘內(nèi)使其溫度達(dá)到90℃以上，使氨氣蒸出，開(kāi)始30分鐘內(nèi)蒸發(fā)出的氨氣經(jīng)冷凝器冷凝得到濃度較高的氨水(其濃度為18％)放入儲(chǔ)罐作為下一步氫氧化鎂沉淀的原料。30分鐘后的氨水濃度低，加入濃硫酸中和制備硫酸銨副產(chǎn)品。
2小時(shí)之內(nèi)使反應(yīng)體系酸度降低到pH5.5～6.5，放料到過(guò)渡池，泵入板筐過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到的濾液的波美度為39。泵入2立方米結(jié)晶釜，在攪拌條件下結(jié)晶4小時(shí)，結(jié)晶溶液的溫度降至31℃，放入離心機(jī)過(guò)濾，濾液硫酸鎂母液稀釋到2.0mol/L過(guò)濾后放入儲(chǔ)罐作為下一工段的原料。得到的硫酸鎂的晶體在35℃干燥、包裝得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)產(chǎn)品。
將1500升上述2.0mol/L硫酸鎂料液加入2立方米的反應(yīng)釜，稱(chēng)取480公斤碳酸氫銨加入反應(yīng)釜中攪拌混合15分鐘，得到澄清的碳酸氫鎂溶液泵入熱解塔，在95℃下熱解30分鐘，過(guò)濾、洗滌、干燥得到堿式碳酸鎂產(chǎn)品。濾液(硫酸銨)與部分洗滌液匯入儲(chǔ)罐，作為酸溶工段的原料。
將硫酸鎂原料液1200升加入2立方米的反應(yīng)釜中，在攪拌的條件下計(jì)量加入回收的氨水溶液440升，控制反應(yīng)的溫度為40℃，30分鐘內(nèi)將氨水加完。然后將料液放入成化池成化8小時(shí)，泵入板筐過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液(硫酸銨)匯入硫酸銨儲(chǔ)罐，鎂的沉淀率為61.4％；濾餅用凈水洗滌，洗滌水匯入七水硫酸鎂制備工序，經(jīng)過(guò)在140℃水熱處理，表面活化，干燥。得到氫氧化鎂產(chǎn)品。
得到的硫酸鎂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1，連續(xù)10批取樣的質(zhì)量檢測(cè)表明，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到醫(yī)藥級(jí)的要求。
表1七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)的質(zhì)量指標(biāo)指 MgSO4·7 F C A N重金水不標(biāo)H2Oe l-l H4+屬(Pb) 溶物含 0 0 0 00.00＜0.0≥99.5量(％) .0006 .002 .001 .021 1實(shí)施例2用計(jì)量器計(jì)量2.0mol/L氫氧化鎂及碳酸鎂沉淀過(guò)程得到的硫酸銨溶液1500升加入2立方米的反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加300公斤的-120目輕燒氧化鎂粉，將體系密封后，開(kāi)動(dòng)攪拌緩慢加入98％的工業(yè)濃硫酸，保證20分鐘內(nèi)使其溫度達(dá)到90℃以上，使氨氣蒸出，開(kāi)始25分鐘內(nèi)蒸發(fā)出的氨氣經(jīng)冷凝器冷凝得到濃度較高的氨水(其濃度為20％)放入儲(chǔ)罐作為下一步氫氧化鎂沉淀的原料。25分鐘后的氨水濃度低，加入濃硫酸中和制備硫酸銨副產(chǎn)品。
1.5小時(shí)之內(nèi)使反應(yīng)體系酸度降低到pH6.0～6.5，放料到過(guò)渡池，泵入板筐過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到的濾液的波美度為41。泵入2立方米結(jié)晶釜，在攪拌條件下結(jié)晶4小時(shí)，結(jié)晶溶液的溫度降至30℃，放入離心機(jī)過(guò)濾，濾液稀釋到2.0mol/L過(guò)濾后放入儲(chǔ)罐作為下一工段的原料。得到的硫酸鎂的晶體在40℃干燥、包裝得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)產(chǎn)品。
將1500升硫酸鎂料液加入2立方米的反應(yīng)釜，稱(chēng)取550公斤碳酸氫銨加入反應(yīng)釜中攪拌混合15分鐘，得到澄清的碳酸氫鎂溶液泵入熱解塔，在100℃下熱解20分鐘，過(guò)濾、洗滌、干燥得到堿式碳酸鎂產(chǎn)品。濾液與部分洗滌液匯入儲(chǔ)罐，作為酸溶工段的原料。
將由結(jié)晶母液稀釋得到的硫酸鎂原料液1200升加入2立方米的反應(yīng)釜中，在攪拌的條件下計(jì)量加入回收的氨水溶液660升，控制反應(yīng)的溫度為35℃，40分鐘內(nèi)將660升氨水加完。然后將料液放入成化池成化8小時(shí)，泵入板筐過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液匯入硫酸銨儲(chǔ)罐，鎂的沉淀率為79.3％；濾餅用凈水洗滌，洗滌水匯入七水硫酸鎂制備工序，經(jīng)過(guò)在140℃水熱處理，表面活化，干燥。得到氫氧化鎂產(chǎn)品。
實(shí)施例3用計(jì)量器計(jì)量碳酸鎂及氫氧化鎂沉淀產(chǎn)生的硫酸銨溶液1500升加入2立方米的反應(yīng)釜中，在攪拌條件下加400公斤的-120目輕燒氧化鎂粉，將體系密封后，開(kāi)動(dòng)攪拌緩慢加入98％的工業(yè)濃硫酸，保證20分鐘內(nèi)使其溫度達(dá)到90℃以上，使氨氣蒸出，開(kāi)始20分鐘內(nèi)蒸發(fā)出的氨氣經(jīng)冷凝器冷凝得到濃度較高的氨水(其濃度為21％)放入儲(chǔ)罐作為下一步氫氧化鎂沉淀的原料。20分鐘后的氨水濃度低，加入濃硫酸中和制備硫酸銨副產(chǎn)品。
1.5小時(shí)之內(nèi)使反應(yīng)體系酸度降低到pH 6.0～6.5，放料到過(guò)渡池，泵入板筐過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到的濾液的波美度為40。泵入2立方米結(jié)晶釜，在攪拌條件下結(jié)晶4小時(shí)，結(jié)晶溶液的溫度降至30℃，放入離心機(jī)過(guò)濾，濾液稀釋到2.0mol/L過(guò)濾后放入儲(chǔ)罐作為下一工段的原料。得到的硫酸鎂的晶體在55℃干燥、包裝得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)產(chǎn)品。
將1500升上述硫酸鎂料液加入2立方米的反應(yīng)釜，稱(chēng)取600公斤碳酸氫銨加入反應(yīng)釜中攪拌混合15分鐘，得到澄清的碳酸氫鎂溶液泵入熱解塔，在100℃下熱解20分鐘，過(guò)濾、洗滌、干燥得到堿式碳酸鎂產(chǎn)品。濾液與部分洗滌液匯入儲(chǔ)罐，作為硫酸鎂原料液制備的原料。
將硫酸鎂原料液1200升加入2立方米的反應(yīng)釜中，在攪拌的條件下計(jì)量加入回收的氨水溶液880升，控制反應(yīng)的溫度為35℃，40分鐘內(nèi)將氨水加完。然后將料液放入成化池成化8小時(shí)，泵入板筐過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，濾液匯入硫酸銨儲(chǔ)罐，鎂的沉淀率為80.3％；濾餅用凈水洗滌，洗滌水匯入七水硫酸鎂制備工序，經(jīng)過(guò)在145℃水熱處理，表面活化，干燥。得到氫氧化鎂產(chǎn)品。
表2堿式碳酸鎂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)指 M C F C S 重金 水不 比容標(biāo) gO aO e l-O42-屬(Pb)溶物 ml/g含 4 0 0 0 0 ＜0.
0.015.4量(％) 2.5 .01 .002 .01.5 1表3氫氧化鎂產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)比指 Mg( CC S SiO2灼Fe表面積標(biāo) OH)2aOl-O42-+Al2O3燒損失m2/g含 97. 00. 0 0 3218＜0.1量(％) 5 .01 02 .01.9 .0.5得到的碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2及3，從結(jié)果可以看出，堿式碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的質(zhì)量均達(dá)到一級(jí)或優(yōu)級(jí)品的技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種由菱鎂礦聯(lián)合生產(chǎn)硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的方法，該方法包括如下步驟(1)將菱鎂礦煅燒得到輕燒氧化鎂粉磨細(xì)后，作為原料；(2)將輕燒氧化鎂鎂粉與硫酸銨溶液混合，加入工業(yè)濃硫酸反應(yīng)進(jìn)行酸溶及蒸氨，利用自身的反應(yīng)熱將體系加熱到95～100℃并保溫40～80分鐘，蒸出的氨氣經(jīng)冷凝得到氨水溶液，部分作為氫氧化鎂沉淀的原料，多余的部分加入硫酸中和得到副產(chǎn)品硫酸銨；(3)控制體系的pH值達(dá)到pH＝6.0～6.5時(shí)停止加硫酸，酸溶后放料并過(guò)濾，濾液泵入結(jié)晶釜，控制結(jié)晶4～8小時(shí)，過(guò)濾，得到七水硫酸鎂晶體，在35～55℃下連續(xù)干燥得到七水硫酸鎂產(chǎn)品，濾液硫酸鎂作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料；(4)將部分硫酸鎂料液與碳酸氫銨混合，泵入熱解釜在90-100℃下熱解20～60分鐘，過(guò)濾、洗滌、干燥得到碳酸鎂產(chǎn)品，所得濾液硫酸銨與部分洗滌液匯入儲(chǔ)罐，作為第(2)步中的原料液；(5)將另一部分硫酸鎂料液與步驟(2)中得到的氨水進(jìn)行沉淀，陳化后過(guò)濾，濾液匯入儲(chǔ)罐作為第(2)步中的原料液，濾餅經(jīng)洗滌、水熱處理、干燥后得到氫氧化鎂產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟(2)中其輕燒氧化鎂粉與硫酸銨的摩爾比為2.0～3.0∶1.0。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中加入硫酸時(shí)，當(dāng)反應(yīng)體系的溫度達(dá)到80℃時(shí)，其溫升速度應(yīng)控制在0.1～0.5℃/min.。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在上述步驟(4)中，碳酸氫銨與硫酸鎂料液的摩爾比為2.0～2.5∶1.0。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于上述步驟(5)中采用硫酸鎂料液與氨水進(jìn)行沉淀，氨水與硫酸鎂的摩爾比為2.0～4.0∶1.0。
全文摘要
由菱鎂礦聯(lián)合生產(chǎn)硫酸鎂、碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的方法，該方法采用菱鎂礦煅燒的輕燒氧化鎂粉為原料，與碳酸鎂及氫氧化鎂沉淀產(chǎn)生的副產(chǎn)品硫酸銨溶液及工業(yè)濃硫酸進(jìn)行反應(yīng)。將氨氣蒸出作為氫氧化鎂的原料，同時(shí)通過(guò)控制酸度、溫度及過(guò)濾除去雜質(zhì)，冷卻結(jié)晶得到醫(yī)藥級(jí)七水硫酸鎂產(chǎn)品。結(jié)晶母液稀釋后作為碳酸鎂及氫氧化鎂的原料。分別采用碳酸氫銨法得到堿式碳酸鎂產(chǎn)品；用蒸發(fā)得到的氨水原料沉淀得到氫氧化鎂產(chǎn)品；多余的的氨水采用硫酸吸收可得到硫酸銨副產(chǎn)品。在確定合適的生產(chǎn)量的條件下，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程形成閉路，無(wú)廢水及廢氣產(chǎn)生，不但有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)可降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C04B2/00GK1401573SQ0213091
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者朱國(guó)才, 孟廣洲, 原紹剛 申請(qǐng)人:清華大學(xué)