专利名称：一种密闭热解水合氯化镁制备高纯氧化镁的方法
技术领域：
本发明是以盐湖水氯镁石或海水卤水精制后的溶液经脱水所得到的水合氯化镁(MgCl2·2H2O或MgCl2·4H2O)为原料，通过密闭热解炉热分解制备高纯氧化镁的技术，属于无机化工技术领域。
背景技术：
氧化镁是一种工业上广泛应用的原料，以其被加工的程度和形态而赋予不同的用途如轻质氧化镁，被用作橡胶填料、食品添加剂、水处理剂、催化剂载体、制造镁水泥，生产镁质耐火材料等；死烧及电熔氧化镁本身就是性能优异的高级耐火材料，大量地用于化工、冶金、陶瓷等行业。天然氧化镁以方镁石矿物存在，但因其含量甚少而无工业值。工业用的氧化镁主要来自于菱镁矿(MgCO3)、白云石(CaCO3·MgCO3)、海水、卤水等。目前制备高纯氧化镁主要有以下方法1、从天然菱镁矿制取天然菱镁矿通过浮选，热选工艺生产MgO含量大于98％的优质氧化镁在国内外已取得成熟的生产经验，但是从菱镁矿取得含量大于99％的高纯氧化镁有很大难度。
2、从海水(卤水)中提取海水或卤水同碱反应，生成Mg(OH)2沉淀，该沉淀经过滤、洗涤、焙烧得到高纯氧化镁。
①石灰乳法海水或卤水与Ca(OH)2作用生成Mg(OH)2从反应来说是很简单的，但要制出符合要求的Mg(OH)2工艺并不是那么容易的。如果海水或卤水直接与石灰乳起反应，则生成很细的胶状沉淀，沉降速度很慢，带的杂质(石灰乳及海水或卤水中的各种杂质)较多，为去钙降硼及纯化，需用水多次洗涤，消耗大量水，为解决Ca2+的问题，日本发展了再水化法，即在Mg(OH)2沉淀后，进行洗涤、烘干、轻烧之后，再用海水洗涤，再次降低Ca2+含量，然后再轻烧，经过这种艺可制出99％以上的超高纯氧化镁。为解决石灰乳法沉淀Mg(OH)2中沉降、过滤和洗涤等较困难的问题，国内外采用了晶种法。洛阳耐火材料研究院利用卤水与石灰乳生成的氯化钙溶液，达到控制一定pH的目的，使沉淀易于过滤、洗涤。石灰乳法的主要缺点是工艺较复杂，主要是去钙降硼的工艺操作，原料成本虽较低，但总的生产成本还是较高的。
②氨法利用氨或氨水与卤水反应以生成Mg(OH)2的方法称为氨法。由于氢氧化铵为弱碱，在Mg2+浓度较高的卤水中用氨法较为合适。氨或氨水与卤水反应时的特点是生成的Mg(OH)2结晶度较高，沉降速度快，易于过滤和洗涤，过滤后的母液还可重复利用。从技术和工艺上来说，明显优于石灰乳法。其主要缺点是成本高于石灰乳法。如采用回收氨或生产副产品等技术和工艺，可以降低生产成本。高纯氧化镁的主产国美国、日本和英国等大多是利用海水为原料，Mg2+浓度较低，故采用石灰乳法而不用氨法生产高纯氧化镁。
3、热法生产高纯氧化镁热解法生产高纯氧化镁的基本特点是立足于将镁质氯化物的氯根，采用热解脱除。按不同处理装置和手段可分为喷雾法、流态化法。
①喷雾法该方法又称Aman法，是世界上第一个热分解法工业化生产高纯氧化镁的方法，由奥地利Andritz公司Ruthner分公司发明，并被世界各国所采用。其主要工艺流程为提钾后的卤水进一步浓缩至一定浓度后，直接将其喷入Aman反应炉中热解，热解后产出的粗氧化镁含有未分解的氯化镁、氯化钙和氯化钾等氯化物，可用水多级洗涤出去，并使粗氧化镁全部水化，形成氢氧化镁。过滤后的滤饼在经800℃-1000℃焙烧成含量99％以上氧化镁，同时副产20％左右的盐酸。因采用喷雾焙烧反应器，设备容积大，生产强度低，导致投资规模大、工艺控制复杂等间题。
②液态化法在CN1080618A专利中以复合流化床(喷动+载流)作为热解反应器，水氯镁石饱和溶液在其中，于700-800℃下直接分解成MgO及HCl，由旋风分离器、沉降室及布袋收料器组成的收料系统收集MgO粉料，产物气相中的HCl采用多级吸收的方法，冷凝及循环喷淋吸收得到副产工业稀盐酸。所获得的MgO产品含量可达95％，分解率99.4％，获得工业稀盐酸的浓度为18-22％(wt)。该方法因在流态化下热解，同Aman法一样需要大量的热空气作为热解介质，热解温度较高，尾气中HCl的浓度很低，导致尾气处理量大，处理后尾气只能得到18-22％(wt)的盐酸。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种新的生产高纯氧化镁的方法，其具体工艺为以盐湖水氯镁石或海水卤水精制后的溶液经脱水所得到的水合氯化镁(MgCl2·2H2O或MgCl2·4H2O)为原料原料，将水合氯化镁通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为400-600℃，热解时间为0.5-3.5小时，在热解炉中水合氯化镁分解为MgO、HCl和H2O，反应方程式为
分解产物主要为MgO及少量未分解的MgCl2、KCl、NaCl等水溶性杂质，为去除其中的杂质，将分解产物投入到水化槽(3)中，在水化槽(3)中，进行水化除杂处理，即KCl、NaCl等水溶性杂质溶于水中，MgO与水作用水化成Mg(OH)2，反应方程式为
经水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中，进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在500-650℃下，焙烧1.5-3.5小时，得到高纯氧化镁，其氧化镁含量大于99％，反应方程式为
在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，以除去杂带的粉尘，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，然后送到水化槽(3)中进行水化除杂处理；除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水HCl和H2O成为浓度为30-36％的盐酸，引入贮酸槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，吸收成为盐酸并引入贮酸槽(9)中，达到排放标准的气体放空排出。
本发明与Aman法与流态化法相比，具有分解温度低，尾气处理方便，与石灰法比，工艺流程简单，较易得到高纯度氧化镁的产品，且除原料外不需要其它原材料，得到的盐酸浓度高，本发明得到的高纯度氧化镁产品中氧化镁含量大于99％，工艺稳定等优点。
下面结合附图对本发明做进一步说明附图为本发明工艺流程图，图中1、加料器 2、密闭热解炉 3、水化槽4、过滤机 5、焙烧炉 6、旋风除尘器 7、料斗 8、冷凝器9、贮酸槽 10、风机 11、盐酸吸收塔具体实施方式
实施例1水合氯化镁500g(含量为MgCl269.54％、H2O 28.24％、MgO0.28％，其余含量为KCl、NaCl等)，通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为600℃，热解时间为0.5小时，得到分解产物140g，水合氯化镁的分解率为99.2％，将热解产物投入到水化槽(3)中，进行水化除杂处理，水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在700℃下，焙烧1.5小时，得到高纯氧化镁133g，氧化镁含量99.16％，在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，并送到水化槽(3)中进行水化除杂处理，除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水蒸汽和氯化氢气体成为浓盐酸，引入贮槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，吸收成盐酸，引入贮酸槽(9)中，盐酸浓度为30-36％，达到排放标准的气体放空排出。
实施例2水合氯化镁500g(含量为MgCl273.79％、H2O 22.07％、MgO2.15％，其余含量为KCl、NaCl等)，通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为400℃，热解时间为3.5小时，得到分解产物170g，水合氯化镁的分解率为87％，将热解产物投入到水化槽(3)中，进行水化除杂处理，水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在500℃下，焙烧3.5小时，得到高纯氧化镁120g，氧化镁含量99.21％，在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，并送到水化槽(3)中进行水化除杂处理，除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水蒸汽和氯化氢气体成为浓盐酸，引入贮槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，吸收成盐酸，引入贮酸槽(9)中，盐酸浓度为30-36％，达到排放标准的气体放空排出。
实施例3水合氯化镁500g(含量为MgCl273.79％、H2O 22.07％、MgO2.15％，其余含量为KCl、NaCl等)，通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为500℃，热解时间为75分钟，得到分解产物154g，水合氯化镁的分解率为96.4％，将热解产物投入到水化槽(3)中，进行水化除杂处理，水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在500℃下，焙烧2.5小时，得到高纯氧化镁141g，氧化镁含量99.18％，在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，并送到水化槽(3)中进行水化除杂处理，除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水蒸汽和氯化氢气体成为浓盐酸，引入贮槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，吸收成盐酸，引入贮酸槽(9)中，盐酸浓度为30-36％，达到排放标准的气体放空排出。
实施例4水合氯化镁500g(含量为MgCl273.79％、H2O 22.07％、MgO2.15％，其余含量为KCl、NaCl等)，通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为550℃，热解时间为2小时，得到分解产物148g，水合氯化镁的分解率为99.5％，将热解产物投入到水化槽(3)中，进行水化除杂处理，水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在550℃下，焙烧2小时，得到高纯氧化镁141g，氧化镁含量99.2％，在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，并送到水化槽(3)中进行水化除杂处理，除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水蒸汽和氯化氢气体成为浓盐酸，引入贮槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，吸收成盐酸，引入贮酸槽(9)中，盐酸浓度为30-36％，达到排放标准的气体放空排出。
实施例5水合氯化镁500g(含量为MgCl256.13％、H2O 41.83％，其余含量为KCl、NaCl等)，通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为400℃，热解时间为1.5小时，得到分解产物118g，水合氯化镁的分解率为99.1％，将热解产物投入到水化槽(3)中，进行水化除杂处理，水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在650℃下，焙烧2小时，得到高纯氧化镁111g，氧化镁含量99.21％，在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，并送到水化槽(3)中进行水化除杂处理，除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水蒸汽和氯化氢气体成为浓盐酸，引入贮槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，吸收成盐酸，引入贮酸槽(9)中，盐酸浓度为30-36％，达到排放标准的气体放空排出。
权利要求
1.一种密闭热解水合氯化镁制备高纯氧化镁的方法，其特者征在于将水合氯化镁通过加料器(1)加入到密闭热解炉(2)中进行热解，热解温度为400-600℃，热解时间为0.5-3.5小时，将热解产物投入到水化槽(3)中，进行水化除杂处理，水化除杂处理后的产物送入过滤机(4)中进行固液分离并洗涤，然后送入焙烧炉(5)中，在500-700℃下，焙烧1.5-3.5小时，得到高纯氧化镁，在热解炉中水合氯化镁分解过程中产生的氯化氢气体和水蒸汽进入旋风除尘器(6)中，经旋风分离器(6)得到的粉尘排入料斗(7)中，并送到水化槽(3)中进行水化除杂处理，除尘后的气体进入冷凝器(8)中，一部分水蒸汽和氯化氢气体成为浓盐酸，引入贮酸槽(9)中，未冷凝的气体由风机(10)引入盐酸吸收塔(11)中，收塔成盐酸，引入贮酸槽(9)中，达到排放标准的气体放空排出。
全文摘要
本发明是以盐湖水氯镁石或海水卤水精制后的溶液经脱水所得到的水合氯化镁为原料，经密闭热解、水化除杂、过滤、洗涤、焙烧得到MgO含量大于99％的高纯氧化镁，尾气经吸收可得到30－36％的盐酸，本发明具有分解温度低，尾气处理方便，工艺流程简单，氧化镁产品的纯度高，得到的盐酸浓度高，且除原料外不需要其它原材料，工艺稳定等优点。
文档编号C01F5/00GK1830787SQ200610071248
公开日2006年9月13日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者孙庆国, 戈桦, 王在华, 都永生, 李明珍 申请人:中国科学院青海盐湖研究所