CN103803592B

CN103803592B - 一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的工艺

Info

Publication number: CN103803592B
Application number: CN201410037195.7A
Authority: CN
Inventors: 许元兴
Original assignee: URUMQI JINSHI WEILONG MINING INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Shiquan Gold Mining Co.,Ltd.
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: CN103803592A

Abstract

本发明提供一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的工艺，包括如下步骤：⑴将低品位菱镁矿石粉碎，然后用反射炉烧两次；⑵煅烧活化后的矿粉加入37wt%的盐酸进行酸浸，加热、回流并搅拌，抽滤收集滤液；⑶加入NH₄HCO₃调节pH值到8-9，静置陈化10-30min，抽滤收集滤液；⑷滤液继续加入NH₄HCO₃至无沉淀物生成，在10-30^oC下反应可得到碱式碳酸镁，烘干、热解，得到高纯氧化镁。

Description

一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的工艺

技术领域

本发明涉及一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的制备方法。

背景技术

高纯氧化镁的制备方法有高温水解法，沉淀法，石灰卤水法、纯碱法、氨法、碳化法等。

1、高温水解法：将水氯镁石的水溶液喷雾，经500^oC煅烧，先脱去一部分结晶水生成MgO·MgCl₂·H₂O，然后转化为羟基氯化镁Mg(OH)Cl，当温度进一步升高超过150^oC时，Mg(OH)Cl继续分解为MgO，反应式：

MgCl₂+H₂O→Mg(OH)Cl+HCl

Mg(OH)Cl→MgO+HCl

该法生成的高温HCl气体具有很强的腐蚀性，对设备要求高，能耗较大，成本较大。

2、沉淀法：在水氯镁石的溶液中加入沉淀剂，如石灰、纯碱、氨水等，得到的沉淀物经煅烧后得镁砂产品，由不同种类的沉淀剂形成不同的镁砂制备方法。

3、石灰卤水法：以石灰作为沉淀剂，先将水氯镁石溶于水配制成一定浓度的卤水，净化后加入石灰乳，沉淀氢氧化镁经洗涤、过滤、煅烧后制得氧化镁产品。

4、纯碱法：将碳酸钠溶液加入除硼后的水氯镁石溶液中，在100^oC左右反应沉淀碱式碳酸镁，经洗涤、过滤后煅烧而得高纯镁砂产品。

5、氨法：先将水氯镁石制成一定浓度的卤水，经除硼后与氨水混合沉淀氢氧化镁，沉淀经洗涤、煅烧后得其产品，工艺过程较为简单。

6、碳化法：先将镁矿石破碎，然后进行煅烧、磨矿，消化后通入CO₂进行碳酸化，生成碳酸氢镁溶液，经过滤、热解之后，得到碱式碳酸镁，再经干燥、灼烧后得到产物氧化镁。常见的镁矿石有菱镁矿、白云石等。碳化法具有选择性强、回收率高、工艺成熟等优点，但流程需要多次煅烧工序，生产流程较长，设备投资大。从所得氧化镁产品的含量而言，碳化法得到的产品氧化镁含量可到99%，有的甚至可以达到99.5%以上。

CN101683988A公开了一种利用含镁物料生产系列镁质化工产品的方法，通过以下技术方案实现：⑴将含镁物料（如硼泥、菱镁矿、水镁石）粉碎，升温至250-1200^oC煅烧2-8h，制备轻烧氧化镁，或将含镁物料（如滑石），磨细后作为与硫酸铵混合焙烧的原料；⑵将按步骤⑴得到的含镁原料粉与硫酸铵按摩尔比1:0.4-2.0混合均匀，升温至200-600^oC保温1-8h。反应过程中放出的气体经水多级吸收制备氨水，或加压液化制备液氨，用作沉淀硫酸镁溶液制备氢氧化镁的原料。焙烧反应结束后，产物加水溶解，过滤，滤液为硫酸镁的溶液，滤渣主要为二氧化硅、氧化钙和少量未反应的氧化镁等，收集后用于回收二氧化硅。蒸发滤液至1.370-1.384g·ml^-1，然后冷却至30^oC以下得到七水硫酸镁晶体。⑶将七水硫酸镁晶体加热到200-400^oC，保温2-4h脱水，然后升温到1200^oC以上煅烧，得到氧化镁粉体和SO₃气体。产生的气体用氨水吸收，然后浓缩，结晶，干燥，得硫酸铵晶体，用作与轻烧氧化镁粉或滑石粉焙烧的原料。⑷将硫酸镁溶液与碳酸氢铵溶液混合，硫酸镁与碳酸氢铵摩尔比为1:1.5-3.0，得到澄清溶液，然后在60-100^oC下热解20-60min，将所得悬浊液过滤，滤饼洗涤数次，干燥得白色碱式碳酸镁产品。滤液浓缩，结晶，干燥的硫酸铵晶体，用作与轻烧氧化镁粉或滑石粉焙烧的原料。⑸向硫酸镁溶液中边搅拌边加入氨水，控制氨镁摩尔比为2-6:1，反应温度30-80^oC，反应终点pH值9-11.5。反应结束后所得悬浊液过滤，滤饼洗涤数次，干燥得白色氢氧化镁晶体，外观可为纤维状、片状、花状球形。滤液结晶，干燥，得硫酸铵晶体，用作与轻烧氧化镁粉焙烧的原料。⑹将一定量的氢氧化镁按0.1-2.5mol：1L的比例加入到去离子水中，控制溶液温度40-100^oC，以150-250ml·min^-1的流速向其中吹入CO₂气体，控制反应终点pH值为7.5-9.5。反应结束后，产物过滤，水洗数次，干燥得特殊用高纯碱式碳酸镁，产品晶形易于控制。⑺将氢氧化镁加热到200-700^oC，保温1-6h，制备高纯氧化镁。

CN102275957A公开了一种白云石生产高纯氧化镁的工艺方法，采用碳化法，以白云石为原料，经过粉碎、煅烧、煅白消化、过滤、镁乳液碳化、重镁水热解、烘干得到碱式碳酸镁，然后再经过煅烧得到氧化镁，镁乳液碳化是待镁乳液冷却后，通入二氧化碳，当pH值达到7.5-9.5的时候，加入草酸或可溶性草酸盐，使体系中草酸根的浓度为0.001-0.01mol/L，体系充分混合均匀后，继续碳化至pH为6.5-7.0，过滤，滤液为精制重镁水，残渣为轻质碳酸钙。

CN103011630A公开了低品位菱镁矿生产高纯氢氧化镁和氧化镁的方法，按如下步骤进行：第一步，在煅烧炉内将低品位菱镁矿石在煅烧温度下煅烧，得到菱镁矿轻烧矿石和二氧化碳，将二氧化碳回收，将该煅烧后的菱镁矿轻烧矿石进行破碎并磨细成轻烧粉粉末；第二部，将轻烧粉粉末水化成轻烧粉浆料，与溶解后的铵盐溶液在搪瓷釜内反应并搅拌，生成可溶性含钙镁盐溶液、氨气和浸出渣，氨气经氨精馏塔及氨冷凝器后得到氨水，可溶性含钙镁盐溶液与浸出渣固液分离后，加水洗涤浸出渣，洗涤水循环用于轻烧粉化浆；第三步，将第二步所得可溶性含钙镁盐溶液和氨水与第一步所得二氧化碳反应，经和固液分离后得到碳酸钙、纯净镁盐溶液和铵盐溶液，将纯净镁盐溶液与第二步所得的氨水在不锈钢反应釜内反应并搅拌，生成氢氧化镁及含游离氨的铵盐溶液；第四步，将氢氧化镁经过过滤洗涤组合操作后得到含水氢氧化镁，进行干燥后得到高纯氢氧化镁，洗涤水经回收游离氨后用于第二步中的铵盐溶解及轻烧粉化浆；第五步，将第四步所得含水氢氧化镁煅烧得到高纯氧化镁。

CN103241751A公开了一种高纯氧化镁的制备方法，采用铵浸法，以菱镁矿为原料，在煅烧炉I中600-800^oC煅烧2-5小时，生成轻烧镁；将轻烧镁粉碎，加入到反应釜的铵盐母液中，加热至沸腾并蒸馏，馏出液体积为原溶液体积的20-60%时停止加热，馏出的氨气与水的混合物经氨冷却塔冷却后进入吸氨塔中，被来自储罐I的CO₃ ^2-的质量分数为3-8%的碳化氨水I吸收形成碳化氨水II进入储罐II，来自储罐II的碳化氨水II在碳化塔中被来自煅烧炉I或煅烧炉II的CO₂或来自洗涤降温塔的烟道气碳化生成碳化氨水I进入储罐I，进入储罐I的碳化氨水I一部分进入吸氨塔循环使用、一部分与蒸馏形成的镁盐溶液分别加热至60-70^oC后在反应釜中混合，生成碱式碳酸镁和铵盐，过滤，铵盐进入反应釜循环使用，碱式碳酸镁经洗涤、干燥后，在煅烧炉II中600-800^oC煅烧2-5小时，制备成高纯氧化镁。

CN103408043A公开了一种以叶蛇纹石为原料制备高纯氧化镁的方法，包括以下步骤：1）将叶蛇纹石粉碎，然后煅烧活化；2）煅烧活化后的矿粉加入50wt%的盐酸进行酸浸，加热、回流并搅拌，抽滤收集滤液；3）加入碳酸氢铵调节pH值到8-9，静置陈化10-30min，抽滤收集滤液；4）滤液继续加碳酸氢铵至无沉淀物生成，在10-30^oC下反应可得到碱式碳酸镁，烘干、热解，得到高纯氧化镁。其中叶蛇纹石中氧化镁的浸出率达到93.3%以上；氧化镁纯度可达到99.78wt%。

综上所述，现有技术采用碳化法制备高纯氧化镁具有一定的优势，近几年得到了持续发展，并且不乏改进之处。创新之处大多是在工艺步骤上进行优化或改进，使得主要杂质富集和易于剔除收集。所用原料大多采用白云石或菱镁矿。但是，对于如何将废矿粉或低品位矿粉进行加工成高纯氧化镁，一直是我国需要研究的工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的工艺。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的工艺，包括如下步骤：

⑴将低品位菱镁矿石粉碎，然后用反射炉烧两次；

⑵煅烧活化后的矿粉加入盐酸进行酸浸，加热、回流并搅拌，抽滤收集滤液；优选的盐酸浓度为37wt%；

⑶加入NH₄HCO₃调节pH值到8-9，静置陈化10-30min，抽滤收集滤液；

⑷滤液继续加入NH₄HCO₃至无沉淀物生成，在10-30^oC下反应可得到碱式碳酸镁，烘干、热解，得到高纯氧化镁。

优选地，步骤⑴中菱镁矿粉碎的粒度为200目。

优选地，步骤⑴中分别在350-450^oC下炉烧一次，然后再在700-900^oC下炉烧一次；进一步地，炉烧时间分别为60-120min。

优选地，步骤⑵中酸浸温度为20-40^oC，酸浸时间为20-60min，矿粉重量与盐酸的体积比（g/mL）为1:1-2。

优选地，步骤⑶中NH₄HCO₃的加入方式为先配制成水溶液然后再加入，进一步地，在NH₄HCO₃水溶液中通入过量的CO₂。

优选地，步骤⑷中热解温度是800-850^oC，热解时间是1-3h。

本发明的有益效果：

1）工艺简单，成本低，适于工业化生产；

2）本发明可使低品位菱镁矿石中氧化镁的浸出率达到95%以上；

3）本发明制取的氧化镁纯度可到99%wt以上。

具体实施方式

实施例1：

⑴将低品位菱镁矿石粉碎至粒度为100目，装入反射炉I在400^oC的温度下烧60min，然后再转入反射炉II中于800^oC的温度下烧60min；⑵称取100g加入200mL37%wt的盐酸，于室温下回流搅拌50min，反应完毕后抽滤收集滤液，滤液为含有杂质离子的镁盐溶液；⑶在室温下向滤液中加入NH₄HCO₃水溶液，调节pH到8，静置陈化20min，等沉淀聚集为大颗粒沉淀后再抽滤，将沉淀水洗3次后抽滤，以尽量减少沉淀物上吸附的镁离子，⑷将滤液于室温下继续加入NH₄HCO₃，最终得到碱式碳酸镁固体，将烘干的碱式碳酸镁放入800^oC的马弗炉中热解2h，得到高纯氧化镁。

用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到95.12%，制取出的氧化镁纯度可到99.85wt%。

实施例2：

菱镁矿粉碎的粒度为200目，其它的与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到96.12%，制取出的氧化镁纯度可到99.9wt%。

实施例3：

称取100g加入250mL37%wt的盐酸，其它的与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到95.15%，制取出的氧化镁纯度可到99.86wt%。

实施例4：

称取100g加入500mL37%wt的盐酸，其它的与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到95.17%，制取出的氧化镁纯度可到99.88wt%。

实施例5：

称取100g加入100mL37%wt的盐酸，其它的与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到95.05%，制取出的氧化镁纯度可到99.83wt%。

实施例6：

步骤⑶中NH₄HCO₃的加入方式为先配制成水溶液然后再加入，其它与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到96.07%，制取出的氧化镁纯度可到99.92wt%。

实施例7：

步骤⑶中NH₄HCO₃的加入方式为先配制成水溶液然后再加入，进一步地，在NH₄HCO₃水溶液中通入过量的CO₂。其他与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到96.65%，制取出的氧化镁纯度可到99.93wt%。

实施例8：

步骤⑴中煅烧时间分别为30min，其它与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到95.1%，制取出的氧化镁纯度可到99.8wt%。

实施例9：

装入反射炉I在500^oC的温度下烧60min，然后再转入反射炉II中于600^oC的温度下烧60min。其他与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到94.1%，制取出的氧化镁纯度可到97.8wt%。

对比例1：

于反射炉中在800^oC下煅烧120min，其它与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到93.65%，制取出的氧化镁纯度可到95.75wt%。

对比例2：

于反射炉中在500^oC下煅烧120min，其它与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到91.13%，制取出的氧化镁纯度可到97.06wt%。

对比例3：

于反射炉中在800^oC下煅烧180min，其它与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到93.66%，制取出的氧化镁纯度可到96.75wt%。

对比例4：

称取100g加入50mL37%wt的盐酸，其它的与实施例1相同。用原子吸收分光光度计检测出氧化镁的浸出率可到90.15%，制取出的氧化镁纯度可到97.36wt%。

通过实施例1与对比例1-3、实施例8的比较可见，采用高低两段温度的炉烧比只用高温或低温炉烧的氧化镁浸出率和氧化镁纯度都得到提高。煅烧时间分别为60min比30min的浸出率和氧化镁纯度都得到提高。

通过实施例1与对比例4、实施例3-5的比较可见，矿粉重量与盐酸的体积比（g/mL）为1:1-2时，氧化镁的浸出率以及氧化镁的纯度最好，高于2时的浸出率和纯度的提高不明显，而低于1时的氧化镁浸出率和纯度下降明显。

通过实施例1与实施例2的比较可见，采用200目的矿粉比100目的矿粉的浸出率和纯度都得到改善。

通过实施例1与实施例6-7的比较可见，步骤⑶中NH₄HCO₃的加入方式为先配制成水溶液然后再加入，进一步地，在NH₄HCO₃水溶液中通入过量的CO₂，所得到的氧化镁的浸出率和纯度都得到提高。

Claims

1.一种采用两炉排烧法制备高纯氧化镁的工艺，包括如下步骤：

⑴将低品位菱镁矿石粉碎，然后用反射炉烧两次，其中在350-450℃下炉烧一次，然后再在700-900℃下炉烧一次，两次炉烧时间分别为60-120min；

⑵煅烧活化后的矿粉加入盐酸进行酸浸，加热、回流并搅拌，抽滤收集滤液，其中矿粉重量与盐酸的体积以g/mL计算的比为1:1-2；

⑶加入NH₄HCO₃调节pH值到8-9，静置陈化10-30min，抽滤收集滤液，其中NH₄HCO₃的加入方式为先配制成水溶液然后再加入，并且在NH₄HCO₃水溶液中通入过量的CO₂；

⑷滤液继续加入NH₄HCO₃至无沉淀物生成，在10-30℃下反应可得到碱式碳酸镁，烘干、热解，得到高纯氧化镁。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤⑴中菱镁矿粉碎的粒度为200目。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤⑵中酸浸温度为20-40℃，酸浸时间为20-60min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤⑷中热解温度是800-850℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：热解时间是1-3h。