專利名稱：輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氧化鎂[Mg(OH)2]制取方法，特別是涉及利用白云石制取氫氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
目前，白云石在化工生產(chǎn)上主要用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂、輕質(zhì)氧化鎂及氫氧化鎂。
以白云石為原料直接生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝是將白云石控制在750℃以下煅燒，得到白云石灰；白云石灰經(jīng)消化、除去沉渣得氫氧化鎂懸浮液，氫氧化鎂懸浮液再經(jīng)過濾分離、干燥制得氫氧化鎂。由于除渣后的氫氧化鎂懸浮液夾帶部分碳酸鈣等雜質(zhì)，制得的氫氧化鎂質(zhì)量較差，因此，白云石直接生產(chǎn)氫氧化鎂，存在產(chǎn)品質(zhì)量差、產(chǎn)生大量廢渣的缺陷。
國內(nèi)生產(chǎn)較高質(zhì)量的氫氧化鎂主要是以含氯化鎂的鹵水為原料與堿性物質(zhì)(如氫氧化鈉、氨水或氫氧化鈣)在水溶液中反應，生成氫氧化鎂沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥而制得產(chǎn)品。
其中，含氯化鎂的鹵水和氫氧化鈉反應制取氫氧化鎂工藝，存在生成的氫氧化鎂顆粒小、分離困難，以及生產(chǎn)成本高等缺陷。
含氯化鎂的鹵水和氨水反應制取氫氧化鎂工藝，一般用于生產(chǎn)特殊用途的氫氧化鎂。其生產(chǎn)過程復雜，一般先合成堿式氯化鎂，堿式氯化鎂經(jīng)高壓釜水熱處理制得氫氧化鎂；同時生產(chǎn)過程中副產(chǎn)大量低濃度氯化銨溶液，若回收其中氯化銨、生產(chǎn)成本高；直接排放，會對環(huán)境造成污染。
以含氯化鎂的鹵水和石灰為原料，采用合成法制備氫氧化鎂分為兩種工藝，其一是生產(chǎn)氫氧化鎂阻燃劑，其二是生產(chǎn)其他品種氫氧化鎂。鹵水和石灰生產(chǎn)氫氧化鎂阻燃劑的工藝過程分為三個階段第一階段將石灰進行消化，除渣制得石灰乳；鹵水經(jīng)預處理、精制泵入反應器，與適量石灰乳進行合成反應，控制氫氧根和鎂離子的當量比(0.5-0.9)、鹵水濃度(1.5-3.9mol/L)、反應溫度(10～50℃)及反應時間(3～60min)，生成堿式氯化鎂。第二階段由堿式氯化鎂制備特殊結(jié)構(gòu)的氫氧化鎂，將第一階段反應液送入水熱處理釜，在120～250℃下處理1～10小時，反應產(chǎn)物經(jīng)加水稀釋、漂洗、沉降、離心分離制得濕產(chǎn)品。第三階段對上述產(chǎn)品進行表面處理，將配制好的表面處理液在一定溫度、濃度條件下，在處理罐中進行表面處理，表面處理后的氫氧化鎂經(jīng)干燥、粉碎、篩分得氫氧化鎂阻燃劑。從上述工藝流程描述可以看出，上述工藝存在過程復雜、生產(chǎn)能耗高(須經(jīng)120～250℃處理1～10小時)、生產(chǎn)能力低等缺陷，僅適于生產(chǎn)阻燃劑。以含氯化鎂的鹵水和石灰為原料，生產(chǎn)其他品種氫氧化鎂(煙氣脫硫劑、水中和劑、重金屬脫除劑)的工藝是晶種添加控制結(jié)晶的一步法工藝。該工藝是將石灰進行消化，除渣制得石灰乳；鹵水經(jīng)預處理、精制后，泵入反應器，在反應器中加入適量氫氧化鎂晶種(氫氧化鎂晶種需要將其循環(huán)7次以上，晶種達到一定的粒度方可加入)，加入晶種后的鹵水與一定比例的石灰乳進行合成反應，控制反應速度和反應時間制得氫氧化鎂漿料；氫氧化鎂漿料經(jīng)沉降、過濾分離得氫氧化鎂濾餅，根據(jù)用途不同還可制備不同種類的氫氧化鎂產(chǎn)品。該工藝存在晶種制備較煩瑣(需要循環(huán)制備7次以上，否則制得氫氧化鎂沉降分離困難)、產(chǎn)品消耗較高、對石灰質(zhì)量要求較高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以白云石和濃海水兩種廉價資源為原料，充分利用白云石中的氧化鎂和氧化鈣及濃海水中鎂資源，低成本的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的氫氧化鎂產(chǎn)品。
本發(fā)明所涉及的輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法包括將白云石煅燒制得輕燒白云石，放入含有一定量的氫氧化鎂晶種水中消化水合，形成生長新的氫氧化鎂晶種的白云石乳；除渣的白云石乳滴加入濃海水中結(jié)晶反應，白云石乳中的氫氧化鈣和濃海水中鎂離子反應生成氫氧化鎂，控制反應溫度及反應速度以保證新生成的氫氧化鎂在白云石乳中晶種上生長和形成較大顆粒的氫氧化鎂；含有較大顆粒的氫氧化鎂漿料經(jīng)沉降、過濾、分離，得氫氧化鎂濾餅，進而根據(jù)不同用途可制備不同種類的氫氧化鎂產(chǎn)品。
本發(fā)明的工藝流程和工藝參數(shù)如下(1)煅燒反應取白云石原礦質(zhì)量如下CaO≥30％，MgO≥20％。將上述白云石在950～1050℃煅燒，煅燒得輕燒白云石。
(2)消化水合反應在攪拌槽中加入一定量的自來水，按照水重量的0.5％～1％加入氫氧化鎂漿料作為晶種，攪拌均勻后，加入水重量的5％～20％的輕燒白云石，開啟攪拌器。通入蒸汽將攪拌槽中料液加熱至70～90℃，關(guān)閉蒸汽閥門停止加熱，攪拌1～5小時。輕燒白云石中氧化鈣消化轉(zhuǎn)化成氫氧化鈣懸浮液，其中的氧化鎂逐步水合生成氫氧化鎂，生成的氫氧化鎂在加入的晶種上生長，形成新的晶種。將上述輕燒白云石漿用100～200目篩網(wǎng)過濾，濾去殘渣，得輕燒白云石乳。
(3)結(jié)晶反應取一定量的濃海水(5～8°Be’)放入攪拌槽中，加入上述消化水合的白云石乳，控制反應終止時液相pH值9.80-10.40，滴加完成后攪拌10～60分鐘。反應溫度為室內(nèi)常溫，溫度范圍10～40℃。白云石乳滴加至海水中，其氫氧化鈣和海水中鎂離子進行如下反應
反應生成的氫氧化鎂在晶種表面生長，并形成較大顆粒的氫氧化鎂。
(4)沉降分離將上述氫氧化鎂乳濁液進行重力沉降分離，氫氧化鎂漿料沉降至容器底部，母液用于制鹽原料。
(5)洗滌過濾在氫氧化鎂漿料中加入體積為5～10倍的海水(或濃海水)，攪拌洗滌10～30分鐘，洗滌后漿料直接過濾得氫氧化鎂濾餅。
本發(fā)明涉及的制取氫氧化鎂的上述工藝方法具有資源利用率高、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。
具體實施例方式
實施例1取白云石在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度950℃，煅燒后的輕燒白云石組成為MgO 41.40％，CaO 58.28％。將2500ml燒杯放置在電爐上，在燒杯中倒入1300ml水，將含Mg(OH)26.5g的氫氧化鎂漿作為晶種加入到水中。開啟燒杯中的攪拌器，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分，攪拌均勻后加入上述100克輕燒白云石。開啟電爐加熱，加熱至70℃時停止加熱，繼續(xù)攪拌1.5小時，白云石乳溫度為75℃。將上述白云石乳用100目篩網(wǎng)過濾，將篩上殘渣棄去，得1250ml篩下白云石乳，該白云石乳做為制備氫氧化鎂的原料。
取白云石乳分析其組成為Mg(OH)221.00g/l，Ca(OH)244.52g/l。取10升濃海水，其組成為Ca2+0.60g/l，Mg2+2.01g/l，K+0.84g/l，SO42-3.95g/l，Cl-19.48g/l。向上述濃海水中滴加白云石乳，攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分，白云石乳滴加速度為20～30ml/min，白云石乳加入量為840ml，反應終止的pH值為9.80。待白云石乳滴加完畢后，繼續(xù)攪拌2小時，攪拌速度仍為30轉(zhuǎn)/分。攪拌2小時后，停止攪拌，將反應后含氫氧化鎂的濃海水，靜止沉降1小時。反應液澄清分層后，將上層清液用膠管虹吸出，下層氫氧化鎂漿料加入其體積5倍的濃海水，開啟攪拌器，攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分，攪拌時間30分鐘。將上述攪拌洗滌后的氫氧化鎂漿料抽濾至漏斗基本不再滴水為止；抽濾得氫氧化鎂濾餅117g，其主要成分為Mg(OH)242.10％，CaO0.23％。
實施例2取白云石(MgO 20％，CaO 30％)在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度1000℃，煅燒后的輕燒白云石組成為MgO 43％，CaO 54.5％。將2500ml燒杯放置在電爐上，在燒杯中倒入1300ml水，將含Mg(OH)215g的氫氧化鎂漿料作為晶種加入到水中，在燒杯中放入攪拌。開啟攪拌器，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分，攪拌均勻后加入上述180克輕燒白云石。開啟電爐加熱，加熱至80℃時停止加熱，繼續(xù)攪拌3小時，白云石乳溫度為80℃。將上述白云石乳用100目篩網(wǎng)過濾，將篩上殘渣棄去，得1250ml篩下白云石乳，該白云石乳做為制備氫氧化鎂的原料。
取白云石乳分析其組成為Mg(OH)235.65g/l，Ca(OH)275.38g/l。取15升濃海水，其組成為Ca2+0.60g/l，Mg2+2.01g/l，K+0.84g/l，SO42-3.95g/l，Cl-19.48g/l。向濃海水中滴加白云石乳，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，白云石乳滴加速度為20～30ml/min，白云石乳加入量為860ml，反應終止的pH值為10.25。待白云石乳滴加完畢后，繼續(xù)攪拌40分鐘，攪拌速度仍為50轉(zhuǎn)/分。攪拌40分鐘后，停止攪拌，將反應后含氫氧化鎂的濃海水，靜止沉降1.5小時。反應液澄清分層后，將上層清液用膠管虹吸出，下層氫氧化鎂漿料加入其體積10倍的濃海水，開啟攪拌，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，攪拌時間30分鐘。將上述洗滌后的氫氧化鎂漿料抽濾至漏斗基本不再滴水為止，抽濾得氫氧化鎂濾餅180g，其主要成分為Mg(OH)242.35％，CaO 0.26％。
實施例3取白云石(MgO 20％，CaO 30％)在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度1050℃，煅燒后的輕燒白云石組成為MgO 42％，CaO 54％。將2500ml燒杯放置在電爐上，在燒杯中倒入1300ml水，將含Mg(OH)225g的氫氧化鎂漿作為晶種加入到水中，在燒杯中放入攪拌。開啟攪拌器，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分，攪拌均勻后加入上述260克輕燒白云石。開啟電爐加熱，加熱至90℃時停止加熱，繼續(xù)攪拌5小時，白云石乳溫度為85℃。將上述白云石乳用100目篩網(wǎng)過濾，將篩上殘渣棄去，得1250ml篩下白云石乳，該白云石乳做為制備氫氧化鎂的原料。
取白云石乳分析其組成為Mg(OH)245.35g/l，Ca(OH)295.72g/l。取20升濃海水，其組成為Ca2+0.60g/l，Mg2+2.01g/l，K+0.84g/l，SO42-3.95g/l，Cl-19.48g/l。向濃海水中滴加白云石乳，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，白云石乳滴加速度為20～30ml/min，白云石乳加入量為860ml，反應終止的pH值為10.05。待白云石乳滴加完畢后，繼續(xù)攪拌60分鐘，攪拌速度仍為50轉(zhuǎn)/分。攪拌60分鐘后，停止攪拌，將反應后含氫氧化鎂的濃海水，靜止沉降1.5小時。反應液澄清分層后，將上層清液用膠管虹吸出，下層氫氧化鎂漿加入其體積10倍的濃海水，開啟攪拌，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，攪拌時間50分鐘。將上述洗滌后的氫氧化鎂漿料抽濾至漏斗基本不再滴水為止，抽濾得氫氧化鎂濾餅230g，其主要成分為Mg(OH)240.35％，CaO 0.22％。
權(quán)利要求
1.一種輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法，其特征在于工藝流程包括將白云石煅燒制得輕燒白云石，放入含有一定量的氫氧化鎂晶種水中消化水合，形成生長新的氫氧化鎂晶種的白云石乳；除渣的白云石乳滴加入濃海水中結(jié)晶反應，白云石乳中的氫氧化鈣和濃海水中鎂離子反應生成氫氧化鎂，控制反應溫度及反應速度以保證新生成的氫氧化鎂在白云石乳中晶種上生長和形成較大顆粒的氫氧化鎂；含有較大顆粒的氫氧化鎂漿料經(jīng)沉降、過濾、分離，得氫氧化鎂濾餅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法，其特征在于煅燒白云石的溫度為950～1050℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法，其特征在于將水重量的5％～20％的輕燒白云石加入水中消化水合，水中含有水重量的0.5％～1％的氫氧化鎂漿料作為晶種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法，其特征在于，輕燒白云石與水的消化水合，加熱至70～90℃，停止加熱，攪拌1～5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法，其特征在于除渣的白云石乳滴加入濃海水中結(jié)晶反應，控制反應終止時液相pH值為9.80-10.40，反應溫度范圍10～40℃，白云石乳滴加完成后攪拌10～60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕燒白云石濃海水制取氫氧化鎂的工藝方法，其特征在于氫氧化鎂漿料中加入體積為5～10倍的海水攪拌洗滌10～30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明是一種以輕燒白云石、濃海水為原料，制備氫氧化鎂的方法。將輕燒白云石加水并加熱至70～90℃，消化反應制得白云石乳。白云石乳濕篩除去雜質(zhì)后加入濃海水生成氫氧化鎂，含有氫氧化鎂的濃海水經(jīng)沉降濃縮、過濾制得膏狀氫氧化鎂，膏狀氫氧化鎂經(jīng)不同處理可制得不同用途的氫氧化鎂產(chǎn)品。其生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)制備工藝明顯降低，經(jīng)濟效益有明顯提高。
文檔編號C01F5/14GK1554587SQ20031011785
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者黃西平, 張琦, 郭淑元, 王功偉 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所, 國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研