CN101157464B - 一种白云石湿法综合利用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白云石湿法综合利用工艺，具体为将白云石进行湿法处理、生产钙镁产品的工艺，即用硫酸直接对白云石或煅烧过的白云石粉进行酸浸，实现白云石中的钙镁分离，钙以硫酸钙沉淀析出，镁以硫酸镁的形式进入溶液，然后硫酸镁溶液经过复分解反应以及中和反应制备氢氧化镁和硫酸钙产品，本发明的中间产物氯化钙可实现循环利用，基本没有三废排放，环境效益显著，同时能源消耗大大降低，经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种白云石湿法综合利用工艺，具体说是将白云石进行湿法处理、生产钙镁产品的工艺。
背景技术
白云石属钙镁复合型非金属矿，主要成分为碳酸钙、碳酸镁，是制备钙镁产品的重要原料之一。我国白云石资源非常丰富，全国探明储量40亿吨以上，分布于辽宁、吉林、河北等省市。
目前对白云石的利用方法主要有直接粉碎法、碳化法、酸解法等。其中直接粉碎法所得白云石粉应用范围较窄，只能作为低端的填料用于橡胶中；碳化法、酸解法能生产碱式碳酸镁、氢氧化镁和氧化镁等产品，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、黏合剂、食品、医药、环保等行业，但这些方法普遍存在能耗高、存在一定环境污染或中间产物难于实现回收利用的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种白云石湿法综合利用的工艺，它能大大降低能耗，中间产物可实现循环利用，而且产品质量好。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明一种白云石湿法综合利用工艺，它包括以下步骤：
(1)酸浸：白云石经破碎、粉碎至粒度为50～500目，置于酸浸罐中，加入一定量的硫酸溶液，其用量为硫酸与白云石中钙、镁之和的摩尔比为1.05～1.00∶1，硫酸浓度为5％～98％，温度为20～80℃，在搅拌下进行酸浸反应，1～6h后酸浸完成，将悬浮液过滤，滤饼经干燥、粉碎，得到一次硫酸钙产品，滤液为硫酸镁溶液。
该过程的化学反应方程式为：
CaCO3·MgCO3+2H2SO4＝MgSO4+CaSO4·0.5H2O↓+2CO2↑+1.5H2O (1)
也可以用煅烧过的白云石粉进行酸浸，其化学反应方程式为：
CaO·MgO+2H2SO4＝MgSO4+CaSO4·0.5H2O↓+1.5H2O (2)
(2)复分解反应：将上述步骤(1)所得的硫酸镁溶液置于反应罐中，在20～80℃的温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为10％～60％的氯化钙溶液，进行复分解反应，得到氯化镁溶液和硫酸钙沉淀，经过滤实现固液分离，硫酸钙滤饼经洗涤、干燥得到二次硫酸钙产品。该过程的化学反应方程式为：
MgSO4+CaCl2+0.5H2O＝MgCl2+CaSO4·0.5H2O (3)
(3)中和反应：将上述步骤(2)所得的氯化镁溶液置于反应罐中，在20～80℃的温度和搅拌条件下，逐渐加入浓度为5％～30％的石灰乳进行中和反应，生成氢氧化镁沉淀和氯化钙溶液，经过滤、洗涤、干燥制得氢氧化镁产品。加入顺序为石灰乳滴入氯化镁溶液。该过程的化学反应方程式为：
MgCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2 (4)
所述步骤(3)中还可以包括将氢氧化镁产品在马弗炉中于500℃下进行煅烧，从而制得氧化镁产品。
Mg(OH)2＝MgO+H2O (5)
优选的，所述步骤(1)中硫酸浓度为7％～50％，酸浸温度为30～60℃，酸浸时间为2～4h。
优选的，所述步骤(1)中硫酸浓度为30％，酸浸温度为50℃。
优选的，所述白云石也可以为煅烧过的白云石粉。
在步骤(1)酸浸过程中，白云石中的镁生成硫酸镁溶于溶液，钙则以硫酸钙的形式沉淀析出，经过滤分离分别制取钙镁产品。其中硫酸钙沉淀由于含有较多的杂质，称为一次硫酸钙，经干燥和粉碎用于建材领域。
在步骤(2)复分解反应中，得到的二次硫酸钙产品，其质量可达到食品级硫酸钙的质量要求。
在步骤(3)中和反应中，生成氢氧化镁沉淀和氯化钙溶液，经过滤、洗涤、干燥制得氢氧化镁产品，也可以对氢氧化镁产品在马弗炉中于500℃下进行进一步的煅烧制备氧化镁产品；整个过程可以得到多种有价值的产品。而氯化钙溶液则可以返回步骤(2)进行复分解反应，实现循环利用。
本发明与现有白云石利用方法相比具有的有益效果为：
本发明采用湿法工艺对白云石进行处理，对钙镁进行有效的分离，钙以硫酸钙为产品，镁以氢氧化镁为产品。酸浸所用硫酸可以是工业级硫酸产品，也可以采用其他工业副产的废硫酸；中间产物氯化钙实现了循环利用，基本没有三废排放，环境效益显著。同时由于省去了其他工艺方法中能耗较高的煅烧、热解等过程，所以能源消耗大大降低，经济效益显著，而且产品质量好，产品方案灵活可调。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
(1)取100g经粉碎至200目的白云石粉，置于2000mL的酸浸罐中，加入400g浓度为30％的稀硫酸，温度维持在50℃，在搅拌下进行酸浸。4h后酸浸完成，将悬浮液过滤，滤饼经干燥、粉碎，得到一次硫酸钙产品。滤液为硫酸镁溶液；
(2)将步骤(1)所得的硫酸镁溶液置于2000mL的反应罐中，在30℃、搅拌的条件下，缓慢加入320g浓度为20％的氯化钙溶液，滴加时间2h。滴加完毕继续搅拌30min，过滤，滤饼经洗涤、干燥得二次硫酸钙产品。滤液为氯化镁溶液；
(3)将步骤(2)所得的氯化镁溶液置于2000mL的反应罐中，在温度40℃、搅拌的条件下，缓慢加入210g浓度为20％的精制石灰乳，滴加时间为3.5h，滴加完毕继续搅拌1h，将浆液进行过滤，滤饼经过滤、洗涤、干燥得31g氢氧化镁产品，纯度为98.3％。滤液为氯化钙溶液，可返回复分解反应，进行循环利用。
实施例二
(1)取100g经粉碎至100目的白云石粉，置于2000mL的酸浸罐中，加入1200g浓度为10％的稀硫酸，温度维持在30℃，在搅拌下进行酸浸。5h后酸浸完成，将悬浮液过滤，滤饼经干燥、粉碎，得到一次硫酸钙产品。滤液为硫酸镁溶液；
(2)将步骤(1)所得的硫酸镁溶液置于2000mL的反应罐中，在60℃、搅拌的条件下，缓慢加入130g浓度为50％的氯化钙溶液，滴加时间2h。滴加完毕继续搅拌30min，过滤，滤饼经洗涤、干燥得二次硫酸钙产品。滤液为氯化镁溶液；
(3)将步骤(2)所得的氯化镁溶液置于2000mL的反应罐中，在温度80℃、搅拌的条件下，缓慢加入410g浓度为10％的精制石灰乳，滴加时间为3.5h，滴加完毕继续搅拌1h，将浆液进行过滤，滤液为氯化钙溶液，可返回复分解反应，进行循环利用。滤饼经过滤、洗涤、干燥得31g氢氧化镁产品，纯度为98.7％。
实施例三
(1)取100g经粉碎至325目的白云石粉，置于2000mL的酸浸罐中，加入400g浓度为30％的稀硫酸，温度维持在50℃，在搅拌下进行酸浸。4h后酸浸完成，将悬浮液过滤，滤饼经干燥、粉碎，得到一次硫酸钙产品。滤液为硫酸镁溶液；
(2)将步骤(1)所得的硫酸镁溶液置于2000mL的反应罐中，在30℃、搅拌的条件下，缓慢加入320g浓度为20％的氯化钙溶液，滴加时间2h。滴加完毕继续搅拌30min，过滤，滤饼经洗涤、干燥得二次硫酸钙产品。滤液为氯化镁溶液；
(3)将步骤(2)所得的氯化镁溶液置于2000mL的反应罐中，在温度40℃、搅拌的条件下，缓慢加入210g浓度为20％的精制石灰乳，滴加时间为3.5h，滴加完毕继续搅拌1h，将浆液进行过滤，滤液为氯化钙溶液，可返回复分解反应，进行循环利用。滤饼经过滤、洗涤、干燥得氢氧化镁，将其在马弗炉中于500℃下煅烧1h，得21.37g氧化镁产品，纯度为98.1％。
Claims (5)
1.一种白云石湿法综合利用工艺，其特征在于它包括以下步骤：
(1)酸浸：白云石经破碎、粉碎至粒度为50～500目，置于酸浸罐中，加入一定量的硫酸溶液，其用量为硫酸与白云石中钙、镁之和的摩尔比为1.05～1.00∶1，硫酸浓度为5％～98％，温度为20～80℃，在搅拌下进行酸浸反应，1～6h后酸浸完成，将悬浮液过滤，滤饼经干燥、粉碎，得到一次硫酸钙产品，滤液为硫酸镁溶液；
(2)复分解反应：将上述步骤(1)所得的硫酸镁溶液置于反应罐中，在20～80℃的温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为10％～60％的氯化钙溶液，进行复分解反应，得到氯化镁溶液和硫酸钙沉淀，经过滤实现固液分离，硫酸钙滤饼经洗涤、干燥得到二次硫酸钙产品；
(3)中和反应：将上述步骤(2)所得的氯化镁溶液置于反应罐中，在20～80℃的温度和搅拌条件下，逐渐加入浓度为5％～30％的石灰乳进行中和反应，生成氢氧化镁沉淀和氯化钙溶液，经过滤、洗涤、干燥制得氢氧化镁产品。
2.如权利要求1所述的白云石湿法综合利用工艺，其特征在于所述步骤(3)中还包括将氢氧化镁产品在马弗炉中于500℃下进行煅烧，从而制得氧化镁产品。
3.如权利要求1所述的白云石湿法综合利用工艺，其特征在于：所述步骤(1)中硫酸浓度为7％～50％，酸浸温度为30～60℃，酸浸时间为2～4h。
4.如权利要求1所述的白云石湿法综合利用工艺，其特征在于：所述步骤(1)中硫酸浓度为30％，酸浸温度为50℃。
5.如权利要求1至4任一所述的白云石湿法综合利用工艺，其特征在于：所述白云石为煅烧过的白云石粉。
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