从含有硫酸镁的液体流出物的铵镁矾生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及源自生产矿物的湿法冶金方法的液体流出物的再循环。更确切地 说，本发明涉及一种使用来源于生产如镍、铜和稀土的金属的湿法冶金方法的富含硫酸镁 (MgSO4)的液体流出物以获得称作铵镁矾的硫酸镁和铵水合物复盐的方法，所述盐由于高 水溶性养分含量，如镁、硫酸盐和氮而适合用于肥料混合物中。
【背景技术】
[0002] 铵镁矾是由化学式（NH4) 2Mg (SO4) 2 · 6 (H2O)代表的硫酸复盐矿物，其具有单斜晶对 称性，形成透明晶体。矿物铵镁矾为水溶性的，具有I. 7g/cm3的密度并且通常在自然界中 发现于富含无烟煤的区域。
[0003] 铵镁矾生产方法为所属领域中已知的。一个实例为根据WO 2008/013510从菱镁 矿（MgCO3)进行生产。使用菱镁矿的缺点为呈碳酸盐形式的极难溶性镁源。
[0004] 另一实例为根据德国专利DE 3320181从作为镁源的硫镁矾（MgSO4. H2O)的生产方 法。硫镁矾为更可溶的镁源，但是，它的加工成本更高，并且它产生极吸湿的盐，在生产肥料 中是一个缺点。
[0005] 本发明提出一种生产铵镁矾的新方法，基于再使用源自湿法冶金方法的废水，其 并不存在现有技术方法的缺点。
[0006] 生产如镍、铜和稀土的金属的湿法冶金方法的主要缺点为产生富含硫酸镁的液体 流出物。这一事实需要用石灰来执行一或多个阶段的废水处理，产生富含硫酸钙（CaSO4)和 氢氧化镁（Mg(OH)2)的固体残余物，其必须在适当的场所进行弃置。
[0007] 本发明涉及一种回收包含于这些液体流出物中的镁的新方法，所述方法是通过回 收其称作铵镁矾的具有分子式（NH4)2SO4. MgSO4. 6H20的硫酸镁和水合氨复盐形式的沉淀。
[0008] 本发明使用先前仅仅预期用于弃置的来源于湿法冶金方法的废水作为镁源以用 于可能的肥料生产。因此，相比于目前先进技术所已知的其它程序，提出的方法呈现经济和 环境方面的增益。
【发明内容】
[0009] 发明目标
[0010] 本发明旨在呈现一种新的铵镁矾生产方法，其使用来源于生产如镍、铜和稀土的 金属的湿法冶金方法的富含硫酸镁的液体流出物作为镁源。
[0011] 本发明由一种用于（NH4)2SO4. MgSO4. 6H20,也称为铵镁矾的硫酸镁和铵水合物复盐 的新的生产方法组成，所述方法使用来源于生产如镍、铜和稀土的金属的湿法冶金方法的 富含硫酸镁的液体流出物作为镁源。
[0012] 根据本发明，生产具有适合用于肥料混合物中的物理特性的铵镁矾的方法途径涉 及在铵镁矾晶体中沉淀复盐、过滤和热干燥的步骤。铵镁矾的沉淀反应可以由以下化学反 应表示：
[0013] MgS04+H2S04+2NH40H+4H 20 = (NH4) 2S04. MgSO4. 6H20
【附图说明】
[0014] 基于以下附图详细地描述本发明：
[0015] 图1为含有如通过实例1所描述的按实验室规模进行的用以获得铵镁矾的主要步 骤的流程图。
[0016] 图2为提出用于按工业规模生产铵镁矾的主要单元操作的流程图。
[0017] 图3显示在烘箱中干燥之后的根据实例1获得的铵镁矾。
[0018] 图4(图1和2)显示根据实例1获得的铵镁矾在研磨之后的细节。
[0019] 图5至14为通过根据实例1获得的铵镁矾样品的扫描电子显微术（SEM)获得的 图像。
[0020] 图5显示测试样品1的概观，其主要由硫酸镁和氨的大型聚集体构成。
[0021] 图6显示测试样品1聚集体的细节。有可能观测到颗粒的触点，所述颗粒具有 400-200 μ m的平均尺寸。
[0022] 图7显示在针状硫酸钙粒子存在下的测试样品2。
[0023] 图8详细显示样品测试2中的硫酸钙尖刺。
[0024] 图9显示测试样品2的概观，其主要由硫酸镁和氨的聚集体构成。聚集体不具有 界定形态。
[0025] 图10详细显示测试样品2聚集体中的硫酸镁和氨颗粒。颗粒为不等粒状的。
[0026] 图11为测试样品3的概观并且显示硫酸镁和氨聚集体。
[0027] 图12显示具有有皱纹的面貌的测试样品3的粒子的表面细节。
[0028] 图13显示具有具有硫酸钙尖刺的平滑表面的来自样品测试3的一些粒子。
[0029] 图14显示测试样品3的硫酸钙粒子的细节。
【具体实施方式】
[0030] 本发明由一种用于（NH4) 2S04. MgSO4. 6H20,也称为铵镁矾的硫酸镁和铵水合物复盐 的新的生产方法组成，所述方法使用来源于生产如镍、铜和稀土的金属的湿法冶金方法的 富含硫酸镁的液体流出物作为镁源。
[0031] 根据本发明，生产具有适合用于肥料混合物中的物理特性的铵镁矾的方法途径涉 及沉淀铵镁矾复盐、过滤和热干燥的步骤。
[0032] 铵镁矾的沉淀反应可以由以下化学反应表示：MgS04+H2S0 4+2NH40H+4H20 = (NH4) 2S04. MgSO4. 6H20
[0033] 为了进行在本发明的方法途径中达到顶点的实验室实验，我们研究若干种铵镁矾 回收方法。为了确保存在足够体积的用于测试的富含硫酸镁的液体流出物样品，并且另外， 这些样品具有相同的化学组成，我们选择制备和使用富含镁的合成溶液。这些合成溶液再 生来源于用于生产如镍、铜或稀土的金属的湿法冶金方法的废水。
[0034] 实验室实验开始于初始制备硫酸镁的合成标准溶液，其于去离子水中含有5%至 30% w/w浓度的硫酸镁。另外，有必要也用去离子水制备浓度为15%至40% w/w的氢氧化 铵溶液。
[0035] 将硫酸添加到硫酸镁的合成溶液中直到pH在3. 0到4. 0范围内。随后添加氢氧 化铵溶液直到pH在4. 0到6. 0范围内。硫酸可以滴加于溶液表面上而氢氧化铵溶液应添 加到烧瓶底部。依序重复添加硫酸和氢氧化铵溶液的此程序并且伴以PH调节，直到用于形 成复盐的所需化学计量数量的试剂耗尽，其为反应结束的特征。
[0036] 在反应结束之后，通过在80±5C的温度下加热进行从反应介质蒸发一部分溶剂， 因此存在结晶，也就是说，形成相关复盐的晶体。在真空中进一步过滤获得的固体产物，在 60±5°C的温度下干燥并且经物理化学表征。按实验室规模的铵镁矾生产方法的步骤表示 于图1的流程图中。
[0037] 根据本发明方法获得的最终固体具有适合用于肥料混合物中的物理特性，在其中 我们强调适当粒度（在Imm与4_之间）、良好流动性和不存在吸湿性。
[0038] 存在于水溶性最终产物中的养分含量为6 %到10 %总氮、6 %到10 %镁和55 %到 60%硫酸盐。最终产物中的水分含量（游离水）为0. 5%到1. 5%，并且游离酸度值为0. 1% 到 0· 3%〇
[0039] 在本发明的第二实施例中，描述一种用于工业生产铵镁矾的方法途径。硫酸镁复 盐和铵水合物的沉淀反应为相同的，但是，观测到与按工业规模的方法相容的操作条件。在 图2中，我们呈现流程图，其中列出计划用于按工业规模的生产方法的主要单元操作：
[0040] 鲁在受控制热量的情况下使富含硫酸镁的液体流出物（来源于生产如镍、铜、稀 土的金属的湿法冶金方法）与硫酸以及氨反应至