一种从卤水中提取高纯六水硫酸镁的方法与流程

本发明涉及高纯六水硫酸镁的生产技术，具体属于一种从卤水中提取高纯六水硫酸镁的方法。

背景技术：

利用盐田自然蒸发卤水的方法可以得到硫酸镁系列产品，但纯度较低，其产品主要是七水硫酸镁结晶盐。纯度在99％以上的高纯硫酸镁类产品一般是通过对粗镁产品的再次精制而得到的，典型的工艺是溶解和重结晶。粗镁产品是通过盐田卤水蒸发得到的，它被精制时的溶解过程往往需要在60℃以上的条件下进行，并且还需要在保温条件下澄清一段时间，然后在45℃以上的环境中蒸发和结晶，得到的产品主要是六水硫酸镁。由于精制过程需要使用加热手段和强制蒸发设备，需要提供能量用于大量气化潜热的消耗，因此能耗和设备成本较高，操作及工艺控制也比较复杂，这使得高纯硫酸镁类型产品的生产成本比较高。

因此，当制备纯度≥99％的高纯硫酸镁类产品时，有必要考虑在技术上进行创新和改进。根据这些技术现状，可以考虑从卤水直接提取高纯的六水硫酸镁，省略溶解粗镁和重结晶精制环节、简化工艺，并且充分利用太阳能源来用于卤水的浓缩结晶、避免使用强制蒸发的设备以有效地降低能耗。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种从卤水中提取高纯六水硫酸镁的方法，该方法能从卤水中直接提取高纯的六水硫酸镁，能够省略传统制备高纯六水硫酸镁所采用溶解和重结晶的精制环节，并避免使用机械蒸发设备。

本发明是通过如下技术方案实现的。

本发明提供的一种从卤水中提取高纯六水硫酸镁的方法，包括如下步骤：

a)将卤水灌入盐池中，检测卤水中Mg²⁺和SO₄^2-等两种离子的质量含量，控制卤水中离子质量比Mg²⁺:SO₄^2-＝1:1.20-1.91，如果质量比Mg²⁺:SO₄^2-<1:1.91则向卤水中加入含有氯化镁组分的老卤或水氯镁石、如果质量比Mg²⁺:SO₄^2->1:1.20则向卤水中加入含硫酸钠组分的芒硝，之后卤水静置24-72小时并铲出卤水底部沉积的杂盐；

b)向卤水中均匀地撒入研磨至100-200目的石膏，每立方米卤水中的石膏用量为1-10千克，继续静置沉降24-72小时，然后铲出卤水底部沉积的杂泥；

c)使卤水在日照条件下自然蒸发，使水分逐渐蒸出并监测卤水中Na⁺和SO₄^2-两种离子的质量含量变化，当卤水中离子质量比Na⁺:SO₄^2-＝1:2.25-2.70时铲出卤水底部沉积的杂盐和杂泥；

d)然后继续自然蒸发，当卤水中离子质量比达到Na⁺:SO₄^2-＝1:2.71-4.34时，收集卤水底部再次沉积出的杂盐并将其与卤水一起输送到加热反应釜中；

e)在加热反应釜中，控制卤水和杂盐混合物的温度在45-55℃之间并搅拌4-6小时，然后分离并排出加热反应釜底部沉积的杂盐；

f)在加热反应釜中将卤水温度降低至20-35℃并保温6-36小时；

g)排放掉加热反应釜中的卤水，收集加热反应釜中此时再次析出并沉积的盐，经离心脱水、干燥后得到高纯六水硫酸镁。

上述步骤a)灌入盐池的卤水应为Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O水盐体系型卤水，并且卤水中离子的质量比Cl^-:Na⁺＝1:0.16-0.57、质量比K⁺:Na⁺<1:20。

本发明的优势在于工艺简单、易于操作；由于在加热反应釜的操作阶段不存在蒸发环节，所以也不存在气化潜热的消耗，因此与常规六水硫酸镁精制工艺相比本发明的能耗得以大幅度降低；加热反应釜的热源可以是来自太阳池、太阳能集热器、地热、工业余热、工业锅炉等各种品位的热能，节能效益显著；与常规的盐田制备粗镁盐及重结晶精制制备六水硫酸镁或七水硫酸镁的技术相比，本发明能够省略溶解和重结晶环节，从卤水中直接提取高纯六水硫酸镁，显著地简化缩短了工艺流程，并且提高了生产过程的附加值；从加热反应釜中排放掉的卤水仍可回到盐池中继续利用常规的日晒制盐流程来提取其中的各种无机盐，或者循环地回用于混入盐池中以起到兑卤的效果，在生产高纯产品的基础上还能够有效地避免物料的浪费、在常规盐田生产的基础上获得高纯产品的收益。

综上，本发明流程简捷、能够产出高附加值的高纯盐产品，并且节能优势明显、实用性强。

具体实施方式

以下通过具体实施例来进一步说明本发明。

实施例1：

卤水取自河北省秦皇岛市海域的海水。该卤水属于Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O水盐体系型卤水，并且卤水中主要离子的质量含量Na⁺为1.08％、K⁺为0.04％、Mg²⁺为0.13％、Cl^-为1.94％、SO₄^2-为0.27％，即离子的质量比Cl^-:Na⁺＝1:0.56、质量比K⁺:Na⁺＝1:27。

从该卤水中提取高纯六水硫酸镁，使用盐业与化工生产中常规的盐池和加热反应釜，包括如下步骤：

a)将卤水灌入盐池中，检测卤水中Mg²⁺和SO₄^2-等两种离子的质量含量，卤水中离子质量比Mg²⁺:SO₄^2-＝1:2.08，即质量比Mg²⁺:SO₄^2-<1:1.91，则向卤水中混入含有氯化镁组分的水氯镁石，使卤水中离子质量比控制在Mg²⁺:SO₄^2-＝1:1.90，之后卤水静置36小时并铲出卤水底部沉积的杂盐；

b)向卤水中均匀地撒入研磨至160-200目的石膏，每立方米卤水中的石膏用量为1千克，继续静置沉降36小时，然后铲出卤水底部沉积的杂泥；

c)使卤水在日照条件下自然蒸发，使水分逐渐蒸出并监测卤水中Na⁺和SO₄^2-等两种离子的质量含量变化；

d)当卤水中离子质量比Na⁺:SO₄^2-＝1:2.50时铲出卤水底部沉积的杂盐杂泥，然后继续自然蒸发使卤水中离子质量比达到Na⁺:SO₄^2-＝1:3.01，收集此时卤水底部再次沉积出的杂盐并与卤水一起输送到加热反应釜中；

e)在加热反应釜中，控制卤水和杂盐混合物的温度在50℃之间并搅拌4小时，然后分离并排出加热反应釜底部沉积的杂盐；

f)在加热反应釜中将卤水温度降低至30℃并保温30小时；

g)排放掉加热反应釜中的卤水，收集加热反应釜中此时再次析出并沉积的盐，经离心脱水和干燥后得到高纯六水硫酸镁。

步骤a)中每吨原料的卤水最后可制得2千克的高纯六水硫酸镁，相当于卤水中镁元素的回收率在16％左右，所得到的高纯六水硫酸镁纯度达到了99.9％，从加热反应釜中排放掉的卤水回到盐池中继续利用常规的日晒制盐流程来提取其中的各种无机盐。

实施例2

方法流程与实施例1相同，不同之处在于作为原料的卤水取自春季时山西省运城盐湖的晒盐池中的卤水，该卤水属于Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O水盐体系型卤水，并且卤水中主要离子的质量含量Na⁺为0.26％、K⁺为0、Mg²⁺为0.59％、Cl^-为1.61％、SO₄^2-为0.71％，即离子的质量比Cl^-:Na⁺＝1:0.16、质量比K⁺:Na⁺＝0；原料的卤水中离子质量比Mg²⁺:SO₄^2-＝1:1.19，即质量比Mg²⁺:SO₄^2->1:1.20，因此在步骤a)向卤水中混入含硫酸钠组分的芒硝以使卤水中离子质量比控制在Mg²⁺:SO₄^2-＝1:1.21。

步骤a)中每吨原料的卤水最后可制得6.2千克的高纯六水硫酸镁，相当于卤水中镁元素的回收率在11％左右，所得到的高纯六水硫酸镁纯度达到了99.6％，从加热反应釜中排放掉的卤水回到盐池中继续利用常规的日晒制盐流程来提取其中的各种无机盐。

实施例3

方法流程与实施例1相同，不同之处在于作为原料的卤水取自山西省运城市盐湖中的卤水，该卤水属于Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O水盐体系型卤水，并且卤水中主要离子的质量含量Na⁺为4.44％、K⁺为0、Mg²⁺为3.92％、Cl^-为12.38％、SO₄^2-为7.98％，即离子的质量比Cl^-:Na⁺＝1:0.36、质量比K⁺:Na⁺＝0；原料的卤水中离子质量比Mg²⁺:SO₄^2-＝1:2.04，即质量比Mg²⁺:SO₄^2-<1:1.91，则向卤水中混入含有氯化镁组分的老卤，使卤水中离子质量比控制在Mg²⁺:SO₄^2-＝1:1.89。

步骤a)中每吨原料的卤水最后可制得40.95千克的高纯六水硫酸镁，相当于卤水中镁元素的回收率在11％左右，所得到的高纯六水硫酸镁纯度达到了99.9％，从加热反应釜中排放掉的卤水回到盐池中继续利用常规的日晒制盐流程来提取其中的各种无机盐。