專利名稱：白云石海水鹵水制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)化工領(lǐng)域中輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的制取技術(shù)， 特別涉及利用白云石和海水卣水制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法。
技術(shù)背景輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂是重要的化工原料，輕質(zhì)碳酸鎂被廣泛用 于橡膠制品的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑、絕熱耐高溫材料、日用化學(xué)品、醫(yī)藥用品及抗結(jié)塊劑等；氧化鎂主要用于陶瓷、搪瓷、耐火材料、橡 膠的促進(jìn)劑和催化劑等。目前，輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的生產(chǎn)中，主要采用白云石為原料， 將煅燒白云石獲得的輕燒白云石加水消化制得氫氧化鎂，將氫氧化 鎂經(jīng)二氧化碳?xì)怏w碳化制得重鎂水(碳酸氬4美)，再將重鎂水熱解 制得輕質(zhì)碳酸鎂，然后煅燒輕質(zhì)碳酸鎂制得氧化鎂。采用白云石為原料生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法，包括有白云石碳化法、囟水碳化法。在白云石碳化法中，將輕燒白云石加水消化制得氫氧化鎂時(shí)， 同時(shí)生成有氫氧化釣，二氧化碳?xì)怏w碳化制取重鎂水時(shí)副產(chǎn)大量含 鎂碳酸鈣，每生產(chǎn)1噸輕質(zhì)碳S復(fù)鎂副產(chǎn)含鎂碳酸鈣約2. 5噸，含鎂 碳酸釣含有較高鎂、硅等雜質(zhì)，降低了含鎂碳酸4丐的產(chǎn)品質(zhì)量。而 且，白云石碳化法能耗高、耗水量大，重鎂水熱解能耗占總能耗的 48. 3%,每噸輕質(zhì)碳酸鎂耗水量達(dá)80噸，從而使輕質(zhì)碳酸鎂的生產(chǎn) 成本更大。卣水碳化法是對上述白云石碳化法的改進(jìn)，將輕燒白云石加水 消化制得的氫氧化鎂和氫氧化鈣的混合乳液與含4美卣水M,增加 氫氧化鎂的制取量，再經(jīng)二氧化碳?xì)怏w碳化制取重鎂水時(shí)基本不產(chǎn) 生含鎂碳酸4丐。但是，卣水碳化法也是由重鎂水熱解制得輕質(zhì)碳酸 鎂，能耗很大，而且，每噸輕質(zhì)碳酸鎂耗水量約40噸，耗水量依 然較大?，F(xiàn)有技術(shù)的采用白云石為原料生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法，無論是白云石碳化法還是卣水碳化法，存在能耗高、耗水量大、 生產(chǎn)成本高等諸多弊端，影響工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)輕質(zhì)碳s臾鎂和氧化鎂中存在的能耗高、耗 水量大、生產(chǎn)成本高等問題，本發(fā)明在改進(jìn)卣水碳化法的勤出上， 推出制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的新方法，通過采用重鎂水加入堿性 物質(zhì)的方法，替代傳統(tǒng)白云石碳化法和卣水碳化法的重鎂水熱解制 取輕質(zhì)碳酸鎂工藝，降低產(chǎn)品的能耗。本發(fā)明提出的白云石海水卣水制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方 法，其工藝步驟包括白云石煅燒、消化反應(yīng)、氫氧化鎂合成、氫氧 化鎂碳化、碳酸鎂合成結(jié)晶、洗滌分離、燒制氧化鎂等。1、 白云石煅燒MgC03 , CaC03 — Mg0 . Ca0 + COJ白云石在900 1000。C下煅燒，制得輕燒白云石和窯氣，窯氣為含有較高濃度二氧化碳的高溫氣體。2、 消4匕反應(yīng)MgO . CaO + 2H20 — Mg (OH) 2 + Ca (OH) 2輕燒白云石加水消化得含有氫氧化鈣和氫氧化鎂的白云石乳， 氫氧化鎂以固相形式存在，少量的氫氧化鈣電離為鈣離子和氫氧根 離子，大部分氫氧化鈣以固相形式存在。3、 氫氧化鎂合成Ca (OH) 2 + Mg2+ — Mg (OH) 2丄+ Ca2+將消化后的白云石乳與海水卣水混合，按白云石乳中氬氧化4丐 和海水卣水中4美離子摩爾比0. 6~0. 8 : l的比例混合。白云石乳中 氫氧化4丐和海水卣水中鎂離子反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，生成氫氧 化鎂。再將反應(yīng)完成液壓濾得氫氧化鎂濾餅。4、 氫氧化鎂碳化Mg (OH) 2 + C02 — Mg (HC03) 2氫氧化鎂濾餅與水或后續(xù)工序產(chǎn)生的析鎂母液混合制漿，氫氧 化鎂漿濃度為含氫氧化鎂4~6%。再將氫氧化鎂漿泵入碳化塔，與通入碳化塔的凈化壓縮的窯氣反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度不高于30°C, 獲得含-友酸氫4美的重4美水。5、 碳酸鎂合成結(jié)晶氫氧化鎂與窯氣在碳化塔碳化反應(yīng)后獲得的重鎂水過濾后，加 入堿性物質(zhì)結(jié)晶生成堿式碳酸鎂沉淀，結(jié)晶沉淀的溫度范圍為20 ~ 60°C。所述的堿性物質(zhì)為氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鎂 中的一種或兩種的混合物。^咸性物質(zhì)加入量為重4美水中石灰酸氬鎂 與堿性物質(zhì)的摩爾比為1 : 1 3。(x+y)Mg(HC03)2+ 2y0H一 — xMgC03 . yMg(OH)2 . z歸丄+ yC032-mMg(HC03)2 + nMg(OH)2 — xMgC03 . yMg(0H)2 . zH20|其中x-l 4, y=0~l, z=0~8， m+n=x+y6、 洗滌分離結(jié)晶生成的含有堿式碳酸鎂結(jié)晶的漿液，經(jīng)洗滌、離心分離得 濕堿式碳酸鎂和析鎂母液，濕堿式碳酸鎂干燥制得輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn) 品，析鎂母液用于制取碳化前的氫氧化鎂漿。7、 燒制氧化4美xMgC03 . yMg卿2 . zH20 — MgO + COJ +歸丫輕質(zhì)碳酸鎂再經(jīng)煅燒制得輕質(zhì)氧化鎂。本發(fā)明涉及的白云石海水S水制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方 法，通過采用重鎂水加入堿性物質(zhì)的方法，替代重鎂水熱解制取輕 質(zhì)碳酸鎂工藝。重鎂水熱解需IO(TC高溫條件下進(jìn)行，重鎂水加入 堿性物質(zhì)合成碳酸鎂結(jié)晶的溫度范圍為20~60°C。因此，本發(fā)明 的耗能可大幅度降低，析鎂母液返回系統(tǒng)用于氫氧化鎂制漿，減少 耗水量，使生產(chǎn)成本降低。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1取白云石在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度950。C，煅燒后的輕燒白 云石組成為MgO 41. 40%, CaO 58.28%。輕燒白云石加水消化制成 白云石乳。按白云石乳中氫氧化鈣和海水囟水中鎂離子摩爾比0. 6 :1的比例，將白云石乳與海水囟水混合并攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，反應(yīng)完成液壓濾制得含Mg (0H) 2 42. 10%、 CaO 0. 23%的氫氧 化鎂濾餅。取所述氫氧化鎂濾餅，按氫氧化鎂濾餅水為1 : 8. 36的比例 (質(zhì)量比)加入水，攪拌混合配制成含Mg (0H) 2 4. 5%的氫氧化鎂漿， 向上述氫氧化鎂漿中通入含C02 38°/。、壓力為0. 25MPa的凈化壓縮 窯氣，控制反應(yīng)溫度不高于30°C,控制石友化時(shí)間30分鐘，得氫氧 化鎂碳化液。將氬氧化鎂碳化液過濾，除去濾渣，得重鎂水，分析 檢測重鎂水中碳酸氫鎂含量為94. 5g/1。取1升上述重鎂水，按重鎂水中碳酸氫鎂與氫氧化鎂的摩爾比 為1 : 1. 5向重鎂水中加入氫氧化鎂，氫氧化鎂加入量為56. 48g， 反應(yīng)溫度30°C,攪拌得輕質(zhì)碳酸鎂沉淀。將上述輕質(zhì)碳酸鎂沉淀 洗滌干燥得輕質(zhì)碳酸鎂160g,利用X衍射分析該輕質(zhì)碳酸鎂主要 成分為4MgC03 . Mg(0H)2 ■ 4H20。取150g上述輕質(zhì)碳酸鎂，煅燒制得輕質(zhì)氧化4美64. 66g。實(shí)施例2取白云石在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度95(TC,煅燒后的輕燒白 云石組成為Mg0 41.40%, Ca0 58.28°/。。輕燒白云石加水消化制成 白云石乳。按白云石乳中氬氧化4丐和海水卣水中鎂離子摩爾比 0. 7: 1的比例，將白云石乳與海水卣水混合并攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間 30分鐘，反應(yīng)完成液壓濾制得含Mg(0H) 242. 10%、 Ca0 0. 23°/。的氫 氧化4美濾餅。取上述氫氧化鎂濾餅與和析鎂母液混合配制成含Mg (0 H) 2 4. 5°/。的氬氧化鎂漿，向上述氫氧化鎂漿中通入含C02 38°/。、壓力為 0. 25MPa的凈化壓縮窯氣，控制反應(yīng)溫度不高于30°C,控制碳化時(shí) 間30分鐘，得氫氧化鎮(zhèn)7友化液。將上述>^化液過濾，除去濾渣， 得重鎂水，分析檢測重鎂水中碳酸氫鎂含量為94. 5g/1。取1升上述重鎂水，按重鎂水中碳酸氫鎂與氫氧化鎂的摩爾比 為1 : 2向重鎂水中加入氫氧化鎂，氫氧化鎂加入量為75. 31g,反 應(yīng)溫度3(TC,攪拌得輕質(zhì)碳酸鎂沉淀。將上述輕質(zhì)碳酸鎂沉淀洗 滌干燥得輕質(zhì)碳酸鎂193. 05g,利用X衍射分析該輕質(zhì)碳酸鎂主要成分為2MgC03 . Mg(0H)2 . 4H20。取上述輕質(zhì)碳酸鎂190克，煅燒制得輕質(zhì)氧化鎂76. 86g。 實(shí)施例3取白云石在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度950。C，煅燒后的輕燒白 云石組成為MgO 42.30%， CaO 56. 58%。 4姿白云石乳中氫氧化鈣和 鹵水中鎂離子摩爾比0. 8 : 1的比例，向鹵水中加入白云石乳攪拌 反應(yīng)，反應(yīng)完成液壓濾制得含Mg(0H) 245. 10%、 CaOO. 80%的氫氧化 鎂濾餅。取上述濾餅和水混合配制成含Mg (0H) 2 4. 5°/。的氫氧化鎂漿，向 上述氫氧化鎂漿中通入含C02 28%、壓力為0. 30MPa的凈化壓縮窯 氣，控制反應(yīng)溫度不高于25°C,控制碳化時(shí)間58分鐘，得碳化液。 將上述碳化液過濾，除去濾渣，得重鎂水，分析檢測重鎂水中碳酸 氫鎂含量為101. 65g/l。取1升上述重鎂水，按重鎂水中碳酸氫鎂與氫氧化鈉的摩爾比 為1 : 2. 4向重4美水中氫氧化鈉，氫氧化鈉加入量為66. 69g,反應(yīng) 溫度45°C,攪拌得輕質(zhì)碳酸鎂沉淀，將上述沉淀洗滌干燥得輕質(zhì) 碳酸鎂64. 97g,利用X衍射分析該輕質(zhì)碳酸鎂主要成分為 4MgC03 . Mg (0H) 2 . 4線取上述輕質(zhì)碳酸鎂6Qg，煅燒制得輕質(zhì)氧化鎂25. 86g。實(shí)施例4取白云石在馬弗爐中煅燒，煅燒溫度1000°C,煅燒后的輕燒 白云石組成為Mg0 42. 30%, Ca0 56. 58%。按白云石乳中氫氧化4丐 和卣水中鎂離子摩爾比0. 8 : 1的比例，向鹵水中加入白云石乳攪 拌反應(yīng)，反應(yīng)完成液壓濾制得含Mg(OH) 245. 10%、 CaO 0. 80°/。的氫氧 化鎂濾餅。取上述濾餅和析鎂母液混合配制成含Mg(0H)2 4. 5%的氫氧化 鎂漿，向上述氫氧化鎂漿中通入含C02 28%、壓力為0. 30MPa的凈 化壓縮窯氣，控制反應(yīng)溫度不高于25°C,控制碳化時(shí)間58分鐘， 得碳化液。將上述碳化液過濾，除去濾渣，得重鎂水，分析檢測重 鎂水中碳酸氫鎂含量為101. 65g/l。取1升上述重鎂水，按重鎂水中碳酸氫鎂與氫氧化鈉的摩爾比為1 : 2. 67向重鎂水中氫氧化鈉，氫氧化鈉加入量為74. 10g,反 應(yīng)溫度45°C,攪拌得輕質(zhì)碳酸鎂沉淀，將上述沉淀洗滌干燥得輕 質(zhì)碳酸鎂69. 22g,利用X衍射分析該輕質(zhì)碳酸鎂主要成分為 2MgC03 . Mg(0H)2 . 4H20。取上述輕質(zhì)碳酸鎂65g，煅燒制得輕質(zhì)氧化鎂26. 29g。
權(quán)利要求
1、一種白云石海水鹵水制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法，其特征包括白云石煅燒得輕燒白云石和窯氣；輕燒白云石加水消化制得含氫氧化鈣和氫氧化鎂的白云石乳；白云石乳和海水鹵水反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鎂，將反應(yīng)完成液壓濾得氫氧化鎂濾餅；氫氧化鎂濾餅與水混合制漿，再將氫氧化鎂漿泵入碳化塔，與進(jìn)入碳化塔凈化壓縮的窯氣反應(yīng)制得重鎂水；重鎂水過濾后，加入堿性物質(zhì)合成反應(yīng)得堿式碳酸鎂沉淀；將堿式碳酸鎂沉淀過濾分離，得濕輕質(zhì)碳酸鎂和析鎂母液；濕堿式碳酸鎂干燥得輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品；輕質(zhì)碳酸鎂煅燒得氧化鎂；析鎂母液作為氫氧化鎂制漿原料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白云石海水卣水制取輕質(zhì)碳酸鎂和 氧化鎂的方法，其特征在于，白云石在900 1000。C下煅燒，制得 輕燒白云石和窯氣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白云石海水面水制取輕質(zhì)碳酸鎂和 氧化鎂的方法，其特征在于，輕燒白云石加水消化制得的含氬氧化 4丐和氫氧化鎂的白云石乳與海水囟水混合反應(yīng)制取氫氧化鎂，按白 云石乳中氫氧化鈣和海水鹵水中鎂離子摩爾比0.6-0.8 :1的比 例混合，反應(yīng)時(shí)間30分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白云石海水卣水制取輕質(zhì)碳酸鎂和 氧化鎂的方法，其特征在于，由氫氧化鎂濾餅加水配制成的、泵入 碳化塔的氫氧化鎂漿，含氫氧化鎂4~6%;氫氧化鎂漿與通入碳化 塔的凈化壓縮的窯氣反應(yīng)制得重鎂水的反應(yīng)控制溫度不高于3(TC 。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白云石海水卣水制取輕質(zhì)碳酸鎂和 氧化鎂的方法，其特征在于，氫氧化鎂與窯氣在碳化塔反應(yīng)制得的 重鎂水過濾后，加入堿性物質(zhì)形成堿式碳酸鎂沉淀；所述堿性物質(zhì) 為氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氧化鎂中的一種或兩種的混合 物，堿性物質(zhì)加入量為重鎂水中碳酸氫鎂與堿性物質(zhì)的摩爾比為 1 : 1 3。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的白云石海水囟水制取輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法，其特征在于，重鎂水過濾后加入^f咸性物質(zhì)的反應(yīng)溫度為20 60°C。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的白云石海水卣水制取輕質(zhì)碳酸鎂和 氧化鎂的方法，其特征在于，重鎂水與堿性物質(zhì)合成反應(yīng)形成的含 有堿式碳酸鎂結(jié)晶的漿液，經(jīng)洗滌、離心分離得濕堿式碳酸鎂和析 鎂母液，析鎂母液用于配制泵入碳化塔的氫氧化4^漿。
全文摘要
本發(fā)明是以白云石、海水鹵水為原料，制備輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂的方法。白云石煅燒得輕燒白云石和窯氣，輕燒白云石和海水鹵水反應(yīng)得氫氧化鎂，氫氧化鎂加入析鎂母液制得氫氧化鎂漿；窯氣含較高濃度的二氧化碳，用于碳化氫氧化鎂漿。氫氧化鎂漿和冷卻凈化的壓縮窯氣在碳化塔中反應(yīng)制得重鎂水；重鎂水壓濾精制后，在常溫下加入堿性物質(zhì)析出堿式碳酸鎂，將其過濾或離心分離得濕堿式碳酸鎂和析鎂母液，濕堿式碳酸鎂干燥得輕質(zhì)碳酸鎂；輕質(zhì)碳酸鎂煅燒的輕質(zhì)氧化鎂。本發(fā)明與傳統(tǒng)白云石碳化法相比，能耗低，資源利用率高，不副產(chǎn)低附加值的碳酸鈣，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
文檔編號C04B2/10GK101327942SQ20081005396
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者劉駱峰, 張雨山, 曹冬梅, 王俐聰, 黃西平 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所