专利名称：硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法
技术领域：
本发明涉及一种硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法，属于粉末冶金 技术领域。
二背景技术：
我国蛇纹石资源非常丰富，矿藏数量巨大，质地良好且大部分矿石中含有 Ni、 Mg等有价资源。尽管近些年来蛇纹石得到了较好的开发利用，但整体研究 水平不高，尚处于初级阶段。蛇纹石是一种高镁矿物，其理论含Mg0 43.6n/。， Si02 43.3%， H20 13.1%，蛇纹石矿可以作为耐火材料，还有Mg、 Ni及Pd等有价元素 的重要矿物来源，含镁较高的，提炼金属镁，含钴、镍较高的蛇纹岩，可提炼钴 和镍。四川省是蛇纹石的富矿地区，蛇纹石中氧化镁的质量分数一般为25-36%， 对其一般的处理方法是用硫酸分解，不溶物为二氧化硅，而镁被硫酸分解成硫酸 镁，用蛇纹石酸解液提镍，其废液中含有大量的镁离子和锰离子，提取废液中的 镁是可充分利用的资源。安峰等(<无机盐工业>，2006,38(5):47-48.)用次氯酸 钠法和氨水法来除去废液中的锰后提取废液中的镁。胡章文等(<合肥工业大学 学报自然科学版>，2003,26(2):232-235)以蛇纹石酸浸滤液为原料，其中，硫酸 镁质量分数为24.5%-26.5%，另含有少量的Fe^、 Fe3+、 A13+、 CrS+和N产等杂质 离子，采用氨水沉淀法制备氢氧化镁。曾颖(<矿冶工程>，2006.2:57-60)运用 酸浸一萃取一蒸发结晶的方法处理蛇纹石，从中提取镁、镍化合物和二氧化硅等
高附加值化工产品。杨宏等(<北京工业大学学报>，2007,33(6):613-616)采用 高锰酸钾沉淀除锰，对Mn的去除率达90.6n/。-99.0。/。。朱云等(<矿产综合利用>， 2006， (5):27-30)以元江镍矿产出的硫酸镁废液为原料，采用硫酸镁-碳酸氢钠 法制备轻质碳酸镁，产品中MgO的收率达90.42n/。，产品质量达到HG/T2959-2000 合格品标准。符剑刚等(<湿法冶金>，2007，26(3):132-135)釆用硫酸浸出-净化 沉镍的湿法工艺处理Ni质量分数0.554。/。的蛇纹石矿，然后提取氧化镁。上述方法 合成工艺流程长、环境污染重，水热处理过程在较高温度下进行，使得设备及操 作费用高、产品产量小、经济效益不佳。
三、 发明内容本发明的目的在于提供一种硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法，以 含镍蛇纹石酸解提镍后的硫酸镁废液为原料，以氧化剂和氨水或氢氧化钠溶液调 节pH值陈化过滤除锰，以碳酸钠溶液或碳酸氢钠和氨水或碳酸铵溶液为沉淀剂， 无水乙醇为稳定剂和脱水剂，在30-55'C的温度下进行超声化学沉淀反应，经保 温陈化，离心分离、洗涤，微波干燥和煅烧制备氧化镁纳米粉体。所制得的氧 化镁纳米粉体具有粒径小，其粒径为20-50nm，粉体颗粒呈球状，分布均匀团聚 少。氧化镁回收率达到95%以上。
本发明按以下步骤完成
1) 以硫酸镁废液为原料，加热浓縮至原体积的1/3-1/2，降浓縮液温度至 30-6(TC,添加氧化剂和浓度为5-8mol/L氨水或调节pH值为7.5-9，陈化30-60min 后过滤除锰，制得除锰后的硫酸镁精液；所述硫酸镁废液为含镍蛇纹石酸解提镍 后的硫酸镁废液；所述氧化剂为NaClO、 Mn02、 H202或KMn04;
2) 将精液置于超声恒温水浴中搅拌，控制温度30-5(TC，滴加浓度为 1.0-2.0mol/L的碳酸钠溶液或浓度为1.0-2.0mol/L的碳酸氢钠溶液和浓度为 2.0-6.0mol /L的氨水溶液或浓度为0.5-2.0mo1 /L的碳酸铵溶液至pH值为9.5-12.4， 保温陈化30-60min，然后离心分离并反复洗涤沉淀，直到用0.2mo1/L的BaCl2溶液 检验洗涤液中无SC^一为止，将沉淀用无水乙醇洗涤沉淀2-3次，得到氧化镁纳 米粉体前驱体；
3) 将前驱体放入微波炉中干燥，控制温度为80-10(TC，时间3-5min, 取出碾磨，再置于微波炉中煅烧，控制温度为600-1000'C ，时间5-15min， 制得粒径为20-50 nm的氧化镁纳米粉体。
3、与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果
1) 采用超声化学沉淀一微波干燥煅烧联合法来制备氧化镁纳米粉体，通过 超声波、微波等技术的有效集成来强化共沉淀化学反应或传递过程，把单个的工 艺技术有机地结合起来，制得的产品质量好，易于实现工业化生产；
2) 无需添加有机试剂和分散剂，利用超声波具有超声空化所产生的反应环 境，来控制氧化镁纳米粉体的团聚，使沉淀反应温度降低，反应时间縮短。縮短 了氧化镁纳米粉体的制备周期；
3) 微波干燥煅烧粉体结构疏松、易磨、颗粒小、加热速度快。四
图l是本发明的工艺流程图。
五具体实施例方式
实施例l:取含MgO 33.41%、 Mn0.33y。硫酸镁废液加热浓縮至原体积的1/3， 降温至55'C，按每克粗硫酸镁滴加双氧水0.00252ml，接着滴加浓度为7.2mo1/L 的氨水溶液调节pH至8止，陈化50min，静置3h过滤除锰，制得除锰后的硫酸镁 精液。取1500ml硫酸镁精液置于50kHz,100W的超声恒温水浴中搅拌，控制温度 40°C，滴加浓度为2.0mol/L的碳酸钠溶液至pH值为10.5，再接着滴加浓度为6mo1 /L的氨水溶液至pH值ll止，保温陈化30min，然后以4000r/min速度离心分离并 反复洗涤沉淀，直到用0.2mol/L的BaCl2溶液检验洗涤液中无SO^一为止，将沉淀 用无水乙醇洗涤沉淀2次，得到的沉淀即为氧化镁前驱体；将前驱体放入微 波炉(微波功率750W、频率2450MHz)中干燥，控制温度为10(TC，时间 5min，取出细磨，再置于微波炉中煅烧，微波功率为700W，控制温度为 75(TC,时间12min。制得平均粒径为28nm氧化镁纳米粉体。粉体颗粒均呈球状， 分布均匀无团聚，分散性好。氧化镁回收率达到95%以上。
实施例2:取含MgO 33.41%、Mn 0.33%硫酸镁废液加热浓縮至原体积的1/2， 降温至50°C,按每克粗硫酸镁滴加双氧水0.00252ml，接着滴加浓度为7.2mol /L 的氨水溶液调节pH至7.8止，陈化60min，静置3h过滤除锰，制得除锰后的硫 酸镁精液；取1000ml硫酸镁精液置于50kHz,100W的超声恒温水浴中搅拌，控 制温度35'C，滴加浓度为2.0mol/L的碳酸氢钠溶液至pH值为10.5，再接着滴 加浓度为2.0mol /L的碳酸铵溶液至pH值11.5止，保温陈化30min，然后以 4000r/min速度离心分离并反复洗涤沉淀，直到用0.2mol /L的BaCl2溶液检验 洗涤液中无SC^一为止，将沉淀用无水乙醇洗涤沉淀2次，得到的沉淀即为氧 化镁纳米粉体前驱体；将前驱体放入微波炉(微波功率750W、频率 2450MHz)中干燥，控制温度为100°C，时间5min,取出碾磨，再置于微 波炉中煅烧，微波功率为700W，控制温度为65(TC，时间15min。制得平均 粒径为20nm氧化镁纳米粉体。粉体颗粒均呈球状，分布均匀无团聚，分散性好。 氧化镁回收率达到97%以上。
权利要求
1、一种硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法，其特征在于其按以下步骤完成，1)以硫酸镁废液为原料，加热浓缩至原体积的1/3-1/2，降浓缩液温度至30-60℃，添加氧化剂和浓度为5-8mol/L的氨水调节pH值为7.5-9，陈化30-60min后过滤除锰，制得除锰后的硫酸镁精液；2)将精液置于超声恒温水浴中搅拌，控制温度30-50℃，滴加浓度为1.0-2.0mol/L的碳酸钠溶液或浓度为1.0-2.0mol/L的碳酸氢钠溶液和浓度为2.0-6.0mol/L的氨水溶液或浓度为0.5-2.0mol/L的碳酸铵溶液至pH值为9.5-12.4，保温陈化30-60min，然后离心分离并反复洗涤沉淀，直到用0.2mol/L的BaCl2溶液检验洗涤液中无SO42—为止，将沉淀用无水乙醇洗涤沉淀2-3次，得到氧化镁纳米粉体前驱体；3)将前驱体放入微波炉中干燥，控制温度为80-100℃，时间3-5min，取出碾磨，再置于微波炉中煅烧，控制温度为600-1000℃，时间5-15min，制得粒径为20-50nm的氧化镁纳米粉体。
2、 根据权利要求l所述的硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法， 其特征在于所述氧化剂为NaClO、 Mn02、 H202或KMn04。
3 、根据权利要求1所述的硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法， 其特征在于所述硫酸镁废液为含镍蛇纹石酸解提镍后的硫酸镁废液，其含MgO 33.41%, Mn0.33%。
全文摘要
本发明涉及一种硫酸镁废液除锰制备氧化镁纳米粉体的方法，以含镍蛇纹石酸解提镍后的硫酸镁废液为原料，以氧化剂和氨水或氢氧化钠溶液调节pH值陈化过滤除锰，以碳酸钠溶液或碳酸氢钠和氨水或碳酸铵溶液为沉淀剂，无水乙醇为稳定剂和脱水剂，在30-55℃的温度下进行超声化学沉淀反应，经保温陈化，离心分离、洗涤，微波干燥和煅烧制备氧化镁纳米粉体。所制得的氧化镁纳米粉体粒径为20-50nm，粉体颗粒呈球状，分布均匀团聚少。氧化镁回收率达到95％以上。
文档编号C01F5/02GK101456564SQ200910094028
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者严玉环, 严继康, 云 姚, 宁 宋, 杜景红, 陈为亮 申请人:昆明理工大学