專利名稱：銨鹽浸取菱苦土制輕質氧化鎂的工藝方法
技術領域：
本發明屬于無機化工中以菱苦土為原料生產輕質氧化鎂的方法。
輕質氧化鎂的傳統生產方法之一是由純堿分解鎂鹽制得的堿式碳酸鎂，經高溫煅燒制得(《無機鹽工業手冊》，上冊，790頁，天津化工研究院等編，化學工業出版社，1979，北京)。由于純堿供應緊張，價格上升，該法在生產中受到一定限制。在國外，有氨與硫酸鎂反應制造化肥用硫酸銨鎂復鹽的專利(SU906142(640615)〕報導。目前國內取代純堿作原料的方法有鹵水碳銨法(《無機鹽工業》，1987年第四期)和菱鎂礦碳銨法(《無機鹽工業》，1985年第五期)。這都是較好的方法，但它的不足之處是原料利用不夠充分。以菱鎂礦碳銨法為例，該法是先用濃硫酸與菱鎂礦反應，制得硫酸鎂溶液，以碳酸銨作沉淀劑加入溶液中，沉淀出碳酸鎂，再將其煅燒獲得輕質氧化鎂成品。這種方法以鎂計的原料總利用率僅為60%左右，輔助材料消耗較高，占原輔材料總費用的84%。上述兩種方法的付產物硫酸銨或氯化銨無法充分回收，因進行回收能耗較高，工業化意義不大。
本發明的目的，正是為解決上述問題而提供的一種不用純堿，不用硫酸、硝酸或鹽酸，而又能充分利用原材料生產輕質氧化鎂的方法。該方法生產成本低，基本上實現了無“三廢”排放。
本發明方法的第一步是制備鎂鹽溶液。技術關鍵是不用濃硫酸、鹽酸或硝酸制備鎂鹽溶液，而是用氯化銨、硫酸銨、硝酸銨或它們的混合物的水溶液代替濃硫酸、鹽酸或硝酸來制備鎂鹽溶液。我們把氯化銨、硫酸銨、硝酸銨或它們的混合物稱為銨鹽分解劑。用菱苦土粉為原料，菱苦土粉是用菱鎂礦輕燒(1000℃以下焙燒)制得的，其主要成份是氧化鎂(MgO)含量在80%以上，還有氧化鈣(CaO)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)和二氧化硅(SiO2)等雜質。浸取反應在常壓下，在一個帶攪拌的鋼制容器中進行。先將100目的菱苦土粉，加入本發明第二步對鎂鹽溶液碳酸化反應時產生的碳酸化母液中，調漿并加入一部份銨鹽分解劑在90～95℃加熱反應一小時，再補加銨鹽分解劑，繼續反應浸取一小時，經測定，這時菱苦土的分解率達到95%以上。在浸取反應中菱苦土中的氧化鎂轉化為氯化鎂、硫酸鎂或硝酸鎂進入浸取液中，反應中生成的氨氣用水吸收，與本發明第三步煅燒碳酸鎂時產生的二氧化碳反應生成碳酸銨溶液，供本發明第二步作鎂鹽溶液的沉淀劑用。由于浸取液呈微酸性，因此二氧化硅在浸取過程中始終以固相存在，不進入鎂鹽溶液。鈣也幾乎不進入鎂鹽溶液。三氧化二鋁和三氧化二鐵主要以氫氧化鐵〔Fe(OH)3〕和氫氧化鋁〔Al(OH)3〕的形式存在，反應接近終點時，鎂鹽溶液接近中性(PH＝6.5左右)，此時只需靜置沉降后，過濾分離，就可將雜質除去。分析表明鎂鹽溶液無需作特殊處理就可以用于輕質氧化鎂的制備。而用菱鎂礦碳銨法在加硫酸反應時鐵、鋁、錳等雜質進入了鎂鹽溶液，因此溶液還要經過除雜工藝才能制備輕質氧化鎂，所以不加硫酸、鹽酸或硝酸不僅保證了產品質量、簡化了工藝、縮短了生產流程，節約了原材料，而且解決了硫酸、鹽酸或硝酸對設備和管道的腐蝕問題。浸取后剩下的濾渣其主要成份已如上述，不會對環境產生污染，因此可集中堆放處理。
本發明方法的第二步是輕質碳酸鎂的制備。用碳化氨水或氨水與適量的碳酸氫銨配制成碳酸銨溶液與第一步回收得到的碳酸銨溶液一起作為沉淀劑加入第一步制得的鎂鹽溶液中進行碳酸化反應，生成堿式碳酸鎂沉淀。離心或抽濾分離。分離的母液主要含氯化銨、硫酸銨或硝酸銨，這正是第一步浸取反應中所需的銨鹽分解劑，因此可循環利用。沉淀反應生成的堿式碳酸鎂用熱水洗滌、烘干即得到輕質碳酸鎂。最初的洗水中含有一定量的氯化銨、硫酸銨或硝酸銨，返回第一步作菱苦土調漿用。
本發明方法的第三步是輕質氧化鎂的制備。將輕質碳酸鎂干燥粉碎后送入煅燒爐在1000℃以下煅燒。輕質碳酸鎂分解生成二氧化碳和成品輕質氧化鎂。二氧化碳回收后與第一步浸取反應時回收的氨水反應，得到碳酸銨溶液，作為第二步碳酸化反應的沉淀劑。這樣生產過程中產生的“廢水”、“廢氣”都進行了循環套茫瘸浞擲昧嗽牧嫌鐘行У胤樂沽嘶肪澄廴盡Ｓ肓餉究筇鹼Хū讓鏡淖芾寐視 0%提高到80%，原輔材料總費用降低了約1/3。
本發明在母液循環套用8次以后，生產出的輕質氧化鎂經過分析各項指標如下氧化鎂含量是94.49%;煅燒失重1.65%;氧化鈣0.91%;鹽酸不溶物0.059%;視比容12毫升/克;硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、篩余物等各項指標均達到化工部頒標準HGI-324-77中工業用一級品質量標準。
本發明所有主要原材料及動力費用按目前市場價格計算，每噸輕質氧化鎂的工廠成本在2050元左右。
本發明的方法既可生產輕質氧化鎂，又可生產輕質碳酸鎂。
本發明的實施例之一將細度為100目的菱苦土粉20.0克，加入30倍于物料量的鎂鹽碳酸化反應時回收的母液中，在帶攪拌的密封鋼制容器中調成漿，在85～95℃加熱分解反應1小時，然后再補加銨鹽分解劑8克(氯化銨∶硫酸銨∶硝酸銨為30∶2∶2)，在保持95℃左右的溫度下再浸取1小時，直至經檢驗證實分解完全為止，冷卻、沉降、過濾，濾渣集中堆放處理，即得到較為純凈的鎂鹽溶液350ml，折算成氧化鎂含量為每升45克，溶液的PH值為6.5左右。反應中有部份氨從鎂鹽溶液中逸出，用水吸收，并與煅燒碳酸鎂時產生的二氧化碳作用生成碳酸銨溶液，作為鎂鹽溶液的沉淀劑使用。在得到的350ml鎂鹽溶液中加入350ml沉淀劑;為了便于攪拌，反應體系中折算成氧化鎂的濃度應控制在10～30克/升;反應終點溫度控制在65℃左右，反應時間為30分鐘。如沉淀劑需要補充時，用碳化氨水或氨水配以適量的碳酸氫銨，制得碳酸銨溶液作沉淀劑。沉淀劑中碳酸銨的用量以與鎂鹽溶液中鎂鹽的摩爾數之比為1.0～1.1為宜。用60℃左右的熱水洗滌堿式碳酸鎂沉淀，直到氯離子和硫酸根(SO2-4)離子的含量小于控制指標為止。前期的洗滌水可返回用于菱苦土粉調漿。將濕的碳酸鎂196克送入烘房中烘干至含水小于2%以下，用萬能粉碎機粉碎至100目以下，送入煅燒爐分解煅燒，煅燒溫度為900℃，時間2小時，最后得到輕質氧化鎂成品13.5克。煅燒分解產生的二氧化碳，經冷卻后與浸取反應時生成的氨水反應得到碳酸銨，作鎂鹽溶液碳酸化反應的沉淀劑用。
權利要求
1.一種以菱苦土為原料生產輕質氧化鎂的方法，其特征是用銨鹽分解劑浸取菱苦土粉使其中的氧化鎂轉變為可溶性鎂鹽進入水溶液而與其它雜質分離。可溶性鎂鹽溶液加入沉淀劑進行碳酸化反應，生成碳酸鎂，過濾、洗滌、烘干、粉碎后將其煅燒得到輕質氧化鎂。
2.如權利要求1所述的方法，其特征是銨鹽分解劑是由氯化銨、硫酸銨、硝酸銨或它們的混合物的水溶液，而鎂鹽溶液進行碳酸化反應后得到的母液，正是銨鹽分解劑，因此可循環套用浸取菱苦土粉。
3.如權利要求1所述的方法，其特征是鎂鹽溶液的沉淀劑碳酸銨的水溶液，其常用濃度是0.25～5摩爾。用銨鹽分解劑水溶液浸取菱苦土粉時，有氨氣產生，用水吸收后生成氨水，而煅燒碳酸鎂時有二氧化碳氣體產生，通入氨水后得到碳酸銨的水溶液，這正是鎂鹽溶液的沉淀劑，因此也可循環套用。也可以用碳化氨水或氨水與碳酸氫銨反應，控制氨(NH3)過量0～10%來制備沉淀劑。
4.如權利要求1所述的方法，其特征是浸取溫度在80～100℃，浸取液中鎂鹽濃度折算成氧化鎂時應保持在20～100克/升之間，浸取時銨鹽浸取劑可分步加入。
5.如權利要求1所述的方法，其特征是鎂鹽溶液碳酸化反應的溫度在40～70℃內，沉淀劑用量與鎂鹽溶液中將鎂鹽折算成氧化鎂的摩爾數之比在1∶1～1.1∶1之間。
6.如權利要求1所述的方法，其特征是將碳酸鎂沉淀分離，洗滌后在140℃±10℃下烘干，粉碎至100目后可得到輕質碳酸鎂。
全文摘要
本發明是以菱苦土為原料用銨鹽水溶液浸取出其中的氧化鎂，使它轉化成可溶性鎂鹽進入溶液，實現與雜質的分離。浸取反應時有氨氣放出，用水吸收后，備用。在鎂鹽溶液中加入碳酸銨溶液生成碳酸鎂沉淀，而母液恰好是銨鹽溶液，因此可返回浸取菱苦土。碳酸鎂煅燒后得到輕質氧化鎂并放出二氧化碳，將它通入前述的備用氨水中得到作為沉淀劑用碳酸銨溶液，從而實現了原料的循環套用。
文檔編號C01F5/02GK1033975SQ8810020
公開日1989年7月19日 申請日期1988年1月6日 優先權日1988年1月6日
發明者廖衍發, 夏康明, 周茂榮 申請人:重慶化學工業總公司職工大學