专利名称：利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法
技术领域：
本发明涉及一种制取纳米氧化镁的方法，特别是涉及一种主要用于电子元器件、高级陶瓷材料、电气绝缘材料、化妆品、香料、油漆、橡胶填充剂、酸性气体吸附剂、催化剂载体等领域的高活性纳米氧化镁生产技术。
背景技术：
现已探明世界硼矿贮量约3.35亿吨(以B2O3计)。近10年内，世界总硼产量基本保持在300万吨上下，其中美国和土耳其分别占45％和40％左右，其余国家不到15％。我国硼化合物工业建立于50年代中期，现有厂矿企业数十家，产品几十种，总产量仅次于美国、土耳其和前苏联，居世界第4位。我国拥有较丰富的硼矿资源，已探明储量5000万吨(以B2O3计)左右，分布于全国13个省市自治区，目前能利用的仅4种，占总贮量的10％左右。多年来，工业上主要使用我国辽宁、吉林的硼镁石矿，因品位低、组成复杂，不经选矿富集，直接利用这些低品位硼矿加工较困难。为此，我国自行开发了独特的碱法加工硼镁矿制取硼砂的工艺路线，现普遍采用的碳碱法工艺仍处于不断改进和完善之中。我国硼酸产量约有80％是采用硼砂硫酸中和法制得。近几年部分采用硫酸一步法、盐酸法、碳氨法、多硼酸钠法等。经过40多年的开采加工，硼镁矿储量日趋减少，矿石的品位也越来越低[w(B2O3)大于15％]。碳碱法制取硼砂，硼的收率在80％～85％；部分高品位矿[w(B2O3)大于20％]采用硫酸法制取硼酸，硼的收率只有65％～75％。不论是制取硼酸还是硼砂都只是单纯地提取硼，大量的镁资源都作为固体废渣和废液排放。目前，我国硼砂年生产能力为50万吨，硼酸年产能力为20万吨。生产实践表明每生产1吨硼酸产品可以副产10吨左右结晶母液(废液)，母液成分其中硫酸镁含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亚铁含量1～2％。生产中，这些母液小部分返回生产系统，用于酸化过程配料，大部分经中和后当作废液排放，既浪费了资源，又污染了环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法，用该方法制取的产品，质量高、附加值高，同时副产的硫酸铵用作肥料、氢氧化铁可以作为涂料，该方法反应过程零排泄，能够产生环境保护和经济上的双重效益。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的首先向硼酸废液中加入氧化镁和双氧水进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后对余液加入表面活性剂和碳酸氢铵进行热解，过滤后对形成的碱式碳酸镁进行煅烧生成高活性、纳米氧化镁。
氧化镁活性、吸碘值为160mgI2/gMg2O，氧化镁粒径、平均粒径为25nm。
原料组成是硼酸厂生产中排放的废液，其原料应满足以下重量百分比含量硫酸镁含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亚铁含量1～2％，其余成分主要是水。
该方法在工艺过程中可同时副产硫酸铵和氢氧化铁。
本发明的优点与效果是1.本方法提出了一种既经济又环保的高活性、纳米级氧化镁生产方法，产品质量高，附加值高，同时副产的硫酸铵用作肥料、氢氧化铁可以作为涂料，能够给企业带来环境保护和经济效益双丰收。
2.整个工艺零排放，不造成二次污染，可达到硼镁矿中硼镁综合利用之目的。
本发明的附图为工艺流程方框图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明进行详细说明。
1.本发明的基本原理利用化学反应原理，在母液中加入氧化剂过氧化氢(H2O2)和中和剂氧化镁(MgO)除掉杂质二价铁离子(Fe2+)和硼酸根离子(BO3)3-，然后加入碳酸氢铵(NH4HCO3)与硫酸镁(MgSO4)反应生成硫酸铵与重镁水，加入表面活性剂并将重镁水热解生成碱式碳酸镁，继续锻烧碱式碳酸镁，得到活性、纳米氧化镁，同时回收副产物硫酸铵和氢氧化铁。
具体化学反应方程式如下1)2)
3)4)
2.本发明的基本方案第一步是对硼酸母液预处理使之达到24～27％(硫酸镁含量)的浓度要求；第二步是通过工艺技术上加入中和剂与母液中剩余硼酸反应生成不溶物质过滤后返回酸解，加入氧化剂生成铁不溶物过滤回收等措施对硼酸母液净化除掉杂质；第三步是通过加入沉淀剂与表面活性剂使镁盐生成不溶物，过滤后残液蒸发结晶回收结晶物，余液返回母液；第四步是将镁盐不溶物干燥后，通过控制温度分布等措施煅烧制得产品，整个工艺不造成二次污染，达到硼镁综合利用之目的。
3.本发明的技术方法本项目采用化学反应方法，利用生成物不溶于液相而形成沉淀的原理，对溶液过滤除掉沉淀，对滤饼进行返回酸解或干燥等处理，对残液进行热解或蒸发回收晶体，余液返回母液的加工工艺。反应过程零排泄，为绿色反应过程。
4.本发明具体的实施方案取50g的硼酸母液，加热升温到45℃～50℃，使溶液完全溶解，分多次往溶液中加入3～5g的MgO反应，搅拌反应5分钟，溶液产生灰色沉淀，过滤得到滤渣为硼酸镁和少量氧化镁的混合物，返回原工艺进行酸解；得到的滤液分多次加入足量的氧化镁，同时滴加4ml的双氧水，产生红褐色沉淀，过滤得到的滤渣Fe(OH)3；这样得到的含MgSO4的滤液基本不含有其它杂质。按质量比3/1(NH4HCO3/MgSO4)向滤液中加入NH4HCO3(温度40℃)，生成的碳酸氢镁和水，加入3％(OP乳化剂与碳酸氢镁的质量比)的OP乳化剂.温度在70℃～105℃时则发生正碳酸镁的热解反应，生成碱式碳酸镁；反应的产物过滤后得到的滤渣即为碱式碳酸镁，在对其干燥后送入马弗炉进行高温(600～900℃)煅烧2小时，生成高活性、纳米氧化镁(氧化镁活性吸碘值达到160mgI2/gMg2O，氧化镁粒径平均粒径25nm)。
权利要求
1.利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法，其特征在于首先向硼酸废液中加入氧化镁和双氧水进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后向余液加入碳酸氢铵和表面活性剂并对其进行热解，过滤后对形成的碱式碳酸镁进行煅烧生成高活性、纳米氧化镁。
2.根据权利要求1所述的利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法，其特征在于氧化镁活性、吸碘值为160mgI2/gMg2O，氧化镁粒径、平均粒径为25nm。
3.根据权利要求1所述的利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法，其特征在于原料组成是硼酸厂生产中排放的废液，其原料应满足以下重量百分比含量硫酸镁含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亚铁含量1～2％，其余成分主要是水。
4.根据权利要求1所述的利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法，其特征在于该方法在工艺过程中可同时副产硫酸铵和氢氧化铁。
全文摘要
利用硼酸废液制取高活性、纳米氧化镁的方法，涉及一种制取纳米氧化镁的方法，首先向硼酸废液中加入氧化镁和双氧水进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后对余液加入表面活性剂和碳酸氢铵进行热解，过滤后对形成的碱式碳酸镁进行煅烧生成高活性、纳米氧化镁。本方法提出了一种既经济又环保的高活性、纳米级氧化镁生产方法，产品质量高，附加值高，同时副产的硫酸铵用作肥料、氢氧化铁可以作为涂料，能够给企业带来环境保护和经济效益双丰收。整个工艺零排放，不造成二次污染，可达到硼镁矿中硼镁综合利用之目的。
文档编号C01F5/00GK1948154SQ200610134239
公开日2007年4月18日 申请日期2006年11月10日 优先权日2006年11月10日
发明者王国胜 申请人:沈阳化工学院