一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法
【专利摘要】本发明涉及非金属矿物加工以及环境保护领域，提供一种工艺简单、环保且产品纯度高的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，具体为：将镁橄榄石矿粉与无机酸混合，加热反应，过滤得到第一混合滤液；将第一混合液置于恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温，滴加碱溶液调节pH至7-8，再经静置、陈化、过滤，得到第二滤液；向第二溶液中滴加碱溶液调节溶液的pH至10-12，再经静置、陈化、离心，得到固体氢氧化镁粗品；最后对固体氢氧化镁粗品进行干燥、煅烧处理，制得高纯的氧化镁产品。本发明方法工艺简单、绿色环保，所制备氧化镁纯度可达94-98%，且同时可以获得氧化硅、水玻璃和氧化铁等副产物，附加值高。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非金属矿物加工以及环境保护领域，具体涉及一种利用废弃镁橄榄石 矿粉制备高纯氧化镁的制备方法。 一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法
【背景技术】
[0002] 镁橄榄石属于正硅酸盐矿物，产于超基性岩构造带，常与铬铁矿共生。镁橄榄石其 化学方程式为Mg2Si04,属于橄榄石矿物中的一种，常含有2Fe0 · Si02和少量的Na、K和A1 的氧化物的混合物。镁橄榄石在自然状态下的颜色随其纯度高低和含铁量多少呈现橄榄绿 色、灰白色和青黑色，比重为3. 10-3. 40g/cm3，硬度为莫氏6. 5-7级，不含游离态Si02。纯 镁橄榄石晶体为无色透明体，加热时体积变化很小，耐火度大于17KTC，可不经煅烧直接用 作耐火骨料。
[0003] 镁橄榄石中的MgO含量一般为36%-45%，在我国主要分布在秦岭山脉中的河南西 峡、陕西商南以及湖北的宜昌，总储量约为10亿吨。现在普遍使用的橄榄石MgO含量低于 40%，不能直接运用到工业中，需要经过煅烧之后才能应用到冶金耐火材料中。因此部分镁 橄榄石原料只能直接被用作制备抵挡镁钙磷肥的原料，资源利用率不高，在镁橄榄石的矿 的开发利用过程中，约为30%的资源没有经济价值，不能得到充分的利用，只能废弃处理， 不仅造成了资源浪费，而且对环境也造成了不利的影响。
[0004] 国内也有针对废弃镁橄榄石矿综合利用的发明专利（CN200910063283. 3)，其方法 是使用盐酸和镁橄榄石矿粉在一定条件下反应后，利用酸浸液中加入碱溶液的方法制取氢 氧化镁，反应后的固体滤渣与烧碱反应制取水玻璃，体系中的铁最终被制备成铁红。但是这 种方法中所使用的盐酸具有强烈的挥发性、氨水等刺激性气体。对人体和环境都会造成影 响，而且使用表述的工艺无法完全将氢氧化铁与氢氧化镁分离，造成最终产物纯度不高。
[0005] 因此，废弃的镁橄榄石矿粉的回收利用对经济和环境保护两方面都具有非常重要 的价值。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种工艺简单、环保且产品纯度高的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高 纯氧化镁的方法。
[0007] 为了达到以上技术效果，本发明的技术方案如下： 一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征在于：包括以下步 骤： (1) 将镁橄榄石矿粉与无机酸溶液混合，在温度为60°C-100°C下进行加热反应4-10小 时，反应完成后过滤，得到第一滤液，分离出氧化硅作它用； (2) 将第一滤液置于60°C -80°C的恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温，滴 加第一碱溶液调节pH值至7-8,静置、陈化、过滤后得到第二溶液，分离出固体氢氧化镁，备 用； (3) 将第二溶液中滴加第二碱溶液调节pH值至10-12,静置、陈化、离心后得到固体氢 氧化镁粗品； (4) 将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁分别进行干燥、煅烧，制得高 纯度的氧化镁产品。
[0008] 优选的，所述无机酸溶液为浓度为2-6mol/L的盐酸、磷酸、硫酸、焦磷酸以及亚硫 酸中一种或几种。
[0009] 优选的，所述恒温水浴的温度为70°C。
[0010] 优选的，所述第一碱溶液为体积浓度为85-95%的乙二胺、三乙胺以及叔丁胺中的 一种或几种。
[0011] 优选的，所述第二碱溶液为浓度为2-6mol/L的氢氧化钾、氢氧化钠以及氨水中的 一种或者几种。
[0012] 优选的，所述镁橄榄石矿粉的比重为3. 10-3. 40g/cm3,硬度为莫氏6. 5-7级，其中 MgO的含量为36%-45%，粒径为150-250目。
[0013] 应用本发明的技术方案，具有以下技术效果：（1)本发明通过四大工艺步骤以及 化学沉淀法就可以制得纯度可达94-98%的氧化镁产品，整个工艺过程简单、环保；（2)本发 明工艺中得到纯度高的氧化硅等副产物作它用，工艺附加值高。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合具体的实施例来详细说明本发明的技术方案，在此本发明的示意性实 施例以及说明用来解释本发明的技术方案，但并不作为对本发明的限定。
[0015] 实施例1 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为94%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与2mol/L的盐酸混合，在60°C下加热反应4小时， 过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合滤液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一溶液置于70°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温，滴加 85%的乙二胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离子的第二滤液 以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加2mol/L的氢氧化钾溶液，调节溶液的pH至10-12,然后将 混合溶液静置、陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行120°C的干燥以及 600°C的煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0016] 通过此方法制得的氧化镁的纯度为94%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为30%， 以镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为71. 4%。
[0017] 实施例2 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为96%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与3mol/L的磷酸混合，在80°C下加热反应6小时， 反应结束后过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合溶液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一混合溶液置于70°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温，滴 加体积浓度为90%的三乙胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离 子的第二滤液以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加3mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液的pH至10-12,经静置、 陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥以及600°C的 煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0018] 此方法所制得的氧化镁的纯度为96%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为30. 7%， 以镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为73. 1%。
[0019] 实施例3 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为98%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与4mol/L的硫酸混合，在100°C下加热反应6小时， 过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合滤液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一溶液置于7〇°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温,滴加体 积浓度为95%的叔定胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离子的 第二滤液以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加4mol/L的氢氧化钾溶液，调节溶液的pH至10-12,然后将 混合溶液静置、陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥以及600°C的 煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0020] 此方法制得的氧化镁的纯度为98%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为34%，以镁 橄榄石矿粉中镁的含量计算为80. 9%。
[0021] 实施例4 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为98%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与5mol/L的亚硫酸混合，在100°C下加热反应8小 时，过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合滤液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一溶液置于7〇°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温,滴加体 积浓度为95%的乙二胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离子的 第二滤液以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加5mol/L的氨水溶液，调节溶液的pH至10-12,然后将混合 溶液静置、陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥以及600°C的 煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0022] 此方法制得的氧化镁的纯度为96%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为31. 8%，以 镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为75. 7%。
[0023] 实施例5 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为95%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与6mol/L的亚焦磷酸混合，在90°C下加热反应10小 时，过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合滤液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一溶液置于7〇°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温,滴加体 积浓度为90%的三乙胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离子的 第二滤液以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加6ol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液的pH至10-12,然后将混 合溶液静置、陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥以及600°C的 煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0024] 此方法制得的氧化镁的纯度为95%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为32. 7%，以 镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为77. 9%。
[0025] 实施例6 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为96%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与6mol/L的硫酸混合，在80°C下加热反应6小时， 过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合滤液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一溶液置于7〇°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温,滴加体 积浓度为95%的三乙胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离子的 第二滤液以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加4mol/L的氨水溶液，调节溶液的pH至10-12,然后将混合 溶液静置、陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥以及600°C的 煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0026] 此方法制得的氧化镁的纯度为96%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为33. 6%，以 镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为80%。
[0027] 实施例7 利用废弃镁橄榄石矿粉制备纯度为97%的氧化镁，具体包括以下步骤： 第一步：将200目的镁橄榄石矿粉与4mol/L的盐酸混合，在100°C下加热反应8小时， 过滤，得到镁、铁无机盐的第一混合滤液以及固体氧化硅，氧化硅固体作它用； 第二步：将第一溶液置于7〇°C恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室温,滴加体 积浓度为80%的三乙胺溶液，调节溶液的pH至7-8,再经静置、陈化、过滤，得到含镁离子的 第二滤液以及固体氢氧化镁，固体氢氧化镁备用； 第三步：向第二溶液中滴加4mol/L的氢氧化钾溶液，调节溶液的pH至10-12,然后将 混合溶液静置、陈化、离心操作，得到固体氢氧化镁粗品； 第四步：将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥以及600°C的 煅烧处理后，制得高纯的氧化镁产品。
[0028] 此方法制得的氧化镁的纯度为97%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计算为33. 2%，以 镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为79%。
[0029] 本发明利用废弃的镁橄榄石矿粉，经过酸溶液反应生成铁离子和镁离子，然后根 据不同元素在碱溶液中不同的沉淀法则（元素在不同碱溶液中沉淀pH值），既能将镁橄榄 石中的镁橄榄石中的镁完全分离出来，又能得到副产物氧化硅、水玻璃和氧化铁。本发明方 法工艺简单、绿色环保，且制备的氧化镁纯度可达94%_98%，收得率以镁橄榄石矿粉质量计 算为30-34%，以镁橄榄石矿粉中镁的含量计算为71. 4-80. 9%，还能可以获得氧化硅、水玻 璃和氧化铁等附加值产品。
【权利要求】
1. 一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征在于：包括以下步 骤： (1) 将镁橄榄石矿粉与无机酸溶液混合，在温度为60°c-100°c下进行加热反应4-10小 时，反应完成后过滤，得到第一混合滤液，分离出氧化硅作它用； (2) 将第一混合滤液置于60°C -80°C的恒温水浴中，滴加双氧水溶液，自然冷却至室 温，滴加第一碱溶液调节pH值至7-8,静置、陈化、过滤后得到第二溶液，分离出固体氢氧化 镁备用； (3) 将第二溶液中滴加第二碱溶液调节pH值至10-12,静置、陈化、离心后得到固体氢 氧化镁粗品； (4) 将固体氢氧化镁粗品以及步骤（2)中的固体氢氧化镁进行干燥、煅烧，制得高纯氧 化镁产品。
2. 根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征在 于：所述无机酸溶液为浓度为2-6mol/L的盐酸、磷酸、硫酸、焦磷酸以及亚硫酸中一种或几 种。
3. 根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征在 于：所述恒温水浴的温度为70°C。
4. 根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征在 于：所述第一碱溶液为体积浓度为85-95%的乙二胺、三乙胺以及叔丁胺中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征 在于：所述第二碱溶液为浓度为2-6mol/L的氢氧化钾、氢氧化钠以及氨水中的一种或者几 种。
6. 根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备高纯氧化镁的方法，其特征在 于：所述镁橄榄石矿粉的比重为3. 10-3. 40g/cm3,硬度为莫氏6. 5-7级，其中MgO的含量为 36%-45%，粒径为 150-250 目。
【文档编号】B09B3/00GK104108732SQ201310136836
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】马明军, 赵雷, 卓玉侠, 王俊杰, 徐娜娜, 李克, 袁柳 申请人:西峡宏泰镁橄榄石有限公司