专利名称：碳化法生产氧化镁生产工艺的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及无机化合物氧化镁的生产工艺，具体是对碳化法生产氧化镁生产工艺的改进。
背景技术：
碳化法是生产氧化镁及其中间产品。轻质碳酸镁的主要生产方法，但碳化法生产镁化合物方法有两大不足其一是产品氧化镁中氧化钙杂质含量过高，氧化镁国家标准 (HG/T2573-2000)优等品对CaO杂质含量要求彡1. 0%，这一标准，碳化法是不容易达到的， 尤其是白云石碳化法，是很难达到这一标准的。其二是原料利用率低，碳化法生产氧化镁， 实际消耗的原料大大高于理论值，生产中产生大量碳化废渣，不但污染环境，也造成了资源的浪费。碳化法生产氧化镁不论用什么原料，最后直接碳化的都是Mg(OH)2, Mg(OH)2可以顺利进行碳化反应Mg (OH) 2+2C02 = Mg (HCO3) 2Mg(HCO3)2是可溶的，使镁进入溶液与其它杂质分离开来，经后序工艺过程最后得到氧化镁产品。但同时也有部分Mg(OH)2碳化时发生如下反应Mg (OH) 2+C02 = MgC03+H20MgCO3在碳化中呈惰性，不再参与碳化反应，进入碳化废渣中。这是原料利用率低的主要原因。本发明利用Ca (OH) 2与碳化废渣中的MgCO3反应，可将MgCO3转化为Mg (OH) 2 MgC03+Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2+CaC03这样经过转化处理的碳化废渣就可以二次碳化将镁提取出来，大大提高镁的利用率。但这一转化过程必须在催化剂-可溶性钙盐或镁盐存在下才能顺利进行，原理如下假设加入的催化剂是MgCl2，那么MgCl2就会解离出Mg2+离子，Mg2+与Ca(OH)2反应Mg2++Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2+Ca2+因为Mg (OH) 2溶解度比Ca (OH) 2的溶解度小，反应可以进行，游离的Ca2+再与MgCO3 反应Ca2++MgC03 = CaC03+Mg2+CaCO3溶解液比MgCO3的溶解度小，反应可以进行，Ca2+将Mg2+游离，Mg2+离子又可与Ca(OH)2反应，循环下来，总反应方程式就是MgC03+Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2+CaC03加入催化剂使固-固反应，变成固-液-固反应，通过离子交换，反应得以顺利进行。按催化机理可归入相转移催化范畴，是有机合成的相转移催化理论在无机合成中的应用拓展。白云石碳化法中，原料白云灰中含有大量CaO，碳化前水化成Ca (OH)2,其它原料都有不同量的杂质CaO或Ca(OH)2,生产中CaO也水化成Ca(OH)2, Ca(OH)2在碳化时的主要反应Ca (OH) 2+C02 = CaC03+H20CaCO3F再参加碳化反应呈惰性而进入碳化废渣。但也有部分发生如下反应
Ca (OH) 2+2C02 = Ca (HCO3) 2Ca(HCO3)2随Mg(HCO3)2 一起进入滤液，在热解、过滤、干燥、煅烧后变成CaO，反应方程式Ca (HCO3) 2 = CaC03+C02+H20CaCO3 = Ca0+C02生成的CaO成为产品中的杂质，这是产品CaO杂质的主要来源。根据以上论述，本发明将Ca(OH)2通过转化反应转化为CaCO3，在碳化中生成的 CaCO3不再发生碳化反应，从而降低了产品中CaO杂质的含量。可以以白云石碳化法生产氧化镁，简单说明如何用上述方法提高镁的利用率和降低产品中CaO杂质的含量的。白云石是CaCO3和MgCO3的复合矿物，煅烧后生成CaO和MgO，水化成Ca(OH)2和 Mg (OH)2,最后Mg (OH) 2除部分成为产品MgO外，还有大量Mg (OH) 2成为MgCO3而进入废渣，大量Ca (OH) 2碳化后成CaCO3,也进入废渣，所以白云石碳化法生产产生大量碳化废渣。It产品大约产生5 7t废渣。通过以上所述，可以利用转化反应，将其中的MgCO3转化为Mg(OH)2 再进行碳化，提出镁来，提高原料中镁的利用率。具体作法是将碳化废渣与白云灰加水打成浆料，再加入少量催化剂，按前述反应条件进行转化处理。碳化废渣与白云灰的量，应按废渣中MgCO3与白云灰中CaO摩尔质量之比为1 1计算。转化处理以后可以完全按现有工艺进行碳化、过滤……等后序工艺过程。这一工艺改进将大大提高镁的利用率。碳化废渣的循环处理利用，活性MgCO3几乎可以全部提取出来。产品中CaO杂质也将大大降低，CaO含量可降至01%，纯度可以达到98%以上，大大提高了产品的档次。除此以外由于大量MgCO3 被提取出来，降低了含镁碳酸钙中MgCO3W含量，也提高了产品档次。白云灰中大量CaO(水化成Ca(OH)2)与废渣中的MgCO3反应，生成CaCO3，使原料在碳化中不再消耗CO2，减少了碳化时间，节能降耗。除了白云灰以外，其它原料也含有一定量CaO (消化成Ca(OH)2)，或Ca(OH)2杂质， 如菱镁矿的轻烧粉，一般会有1 3%的CaO杂质。这些Ca0、Ca(0H)2杂质带来产品CaO杂质。这些原料可通过转化处理将Ca (OH) 2转化为CaCO3,使其不参加碳化反应，从而减少产品中CaO杂质含量。转化中需要的MgCO3可取自碳化废渣。方法十分简单，如用轻烧粉(MgO) 做原料在消化时，只要按杂质CaO与废渣中MgCO3摩尔质量比1 1加入碳化废渣即可，按原工艺进行消化、碳化……最后得到高质量氧化镁产品。用以下实例对生产详细说明如下1、称取MOkg白云石碳化法的碳化废渣，加55kg白云灰，再加200g卤片，加热解水(85°C ) 0. 5立米，保持85°C，搅拌反应1. 5小时，反应完毕，冷却后，加3. 5立米冷水调节温度和浓度，在20°C温度下，通入0. 3MPa, CO2体积浓度为38%的窑气反应1小时，控制温度在30°C以下。反应完毕过滤、滤液澄清后，通入1.3MI^压力蒸汽，加热至lOrC，产生轻质碳酸镁沉淀，经过滤、洗涤后，于140°C下干燥，干燥后在90(TC下煅烧，得MgO产品32. 1kg。氧化镁质量达到HG/T2573-2000优等品标准，杂质CaO含量0. 12%。2、在5立米反应罐中加入240kg碳化废渣，再加白云灰5^g，再加200g卤片，加热解水(85°C ) 0. 5立米，保持温度85 90°C，搅拌反应2小时，反应完毕，打入3. 5立米冷水 (15°C )，调节温度和浓度，在22°C温度下，通入0. 5MPa, CO2体积浓度36%的窑气反应1. 5小时，控制温度在32°C以下。反应完毕，经过滤、滤液澄清后，通入1. 2MPa蒸汽，加热至100°C， 产生沉淀，沉淀经过滤、洗涤，于130°C干燥至含水4-5%，再在850°C下煅烧，得Mg031. 5kg, 氧化镁质量达到HG/T2573-2000优等品标准，纯度达到98. 2%，CaO含量0. 10%。3、取白云灰lMkg，加碳化废渣(干基)23kg，加热水0.2立米，加卤片100g，打浆， 保持80 90°C，搅拌反应2小时，反应完毕，加4立米冷水(15°C)调节温度和浓度，在20°C 下通入体积浓度为42%的窑气，控制反应温度在25°C以下，反应1. 5小时，过滤，滤液经澄清后通入1. 3MPa蒸汽加热至100°C，初步干燥后再在90(TC下煅烧，得氧化镁35kg，纯度达到98. 2%, CaO杂质含量0. 09%。本发明中的MgCO3可以是碳化废渣中的MgCO3，也可以是生产中其它废液、废渣中的MgCO3,或不合格的产品MgCO3,将其转化成Mg (OH) 2再次碳化将镁提取出来，物尽其用。本发明转化反应中的Ca(OH)2可以是原料白云灰或石灰的水化产物，也可以是原料中杂质Ca (OH) 2或CaO，CaO水化成Ca (OH)2,通过转化反应使Ca (OH) 2转化成CaCO3使其不参加碳化反应，减少产品中CaO杂质的含量。本说明书及权利要求书中未特别指出的固体物质比例，均为通常理解的质量比。
权利要求
1.碳化法生产氧化镁生产工艺的改进，其特点在于将碳化中产生的碳化废渣与 Ca(OH)2打成浆料，加入可溶性镁盐或钙盐作催化剂，在80 90°C温度下，搅拌反应 0. 5-2. 0小时，这时发生Ca(OH)2与废渣中碳酸镁的反应Ca(OH)2+MgC03 = CaC03+Mg(OH)2 在这一反应中，MgCO3转化为Mg (OH) 2，Ca (OH) 2转化为CaCO3, Mg (OH) 2易于碳化，转化后的碳化废渣可以再次碳化，将镁提取出来，提高镁的利用率，碳化反应方程式Mg(0H)2+2O)2 = Mg(HCO3)2，Mg(HCO3)2可溶于水，镁转入溶液与钙分离，Mg(HCO3)2经后序工序，最后变成产品氧化镁，在上述转化反应中Ca(OH)2同时转化为CaCO3, CaCO3对碳化呈惰性，不能通过碳化转入溶液，从而使产品氧化镁中钙杂质含量大大降低，转化后的浆料经热交换降温，再加冷水调节温度和浓度后，经碳化、过滤、滤液热解，再过滤、滤饼干燥、煅烧、粉碎等工序得氧化镁产品，产品中氧化钙含量可降至0.1%，氧化镁纯度可达到98 %以上，这一过程循环进行，活性碳酸镁几乎可全部提取出来，大大提高镁的利用率。
2.权利要求1中转化反应中将碳化废渣与Ca(OH)2打成浆料，加水量(质量)为废渣量(质量)的1. 5 5倍，反应温度80 90°C，反应时间0. 5 2. 0小时，碳酸镁与氢氧化钙摩尔质量比为1 1。
3.权利要求1中所述催化剂可溶性镁盐或钙盐，指钙镁的氯化物，硝酸盐、醋酸盐等， 实质上起作用的是钙离子和镁离子，所以可任用其中的一种或几种，能解离出钙镁离子即可。
4.权利要求1中MgCO3可以是碳化废渣中的MgCO3，也可以是生产中其它废液、废渣中的MgCO3,或不合格的产品MgCO3,将其转化成Mg (OH) 2再次碳化将镁提取出来，物尽其用。
5.权利要求1中转化反应中的Ca(OH)2可以是原料白云灰或石灰的水化产物，也可以是原料中杂质Ca (OH) 2或CaO，CaO水化成Ca (OH)2,通过转化反应使Ca (OH) 2转化成CaCO3 使其不参加碳化反应，减少产品中CaO杂质的含量。
全文摘要
本发明涉及无机化合物的生产工艺，具体是对碳化法生产氧化镁生产工艺的改进。碳化法是生产氧化镁的主要方法，但该方法有两大不足其一是产品钙杂质含量过高；其二是原料利用率不高。原料利用率低的主要原因是碳化中产生大量惰性碳酸镁，惰性碳酸镁不再参加碳化反应而进入废渣。本发明专利针对碳化法生产工艺中的不足，对惰性碳酸镁进行转化处理，利用白云灰或石灰消化产物氢氧化钙，在有催化剂存在的条件下与碳酸镁反应，将碳酸镁转化为氢氧化镁，使其可以再次进行碳化反应，将镁提取出来，大幅度提高镁的利用率。在这一转化反应中，氢氧化钙同时转化为碳酸钙，碳酸钙对碳化呈惰性，不能碳化，从而降低了产品中钙杂质的含量。实践说明改进后的生产工艺，产品钙杂质(GaO)含量可降至0.1％。氧化镁纯度可达到98％以上。转化后的碳化废渣可按现有工序经碳化、过滤、滤液热解、再过滤、滤饼干燥、煅烧、粉碎等过程，生产出高质量的氧化镁产品。
文档编号C01F5/06GK102417195SQ201010294540
公开日2012年4月18日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者高佳令 申请人:高佳令