专利名称：铵盐浸取菱苦土制轻质氧化镁的工艺方法
技术领域：
本发明属于无机化工中以菱苦土为原料生产轻质氧化镁的方法。
轻质氧化镁的传统生产方法之一是由纯碱分解镁盐制得的碱式碳酸镁，经高温煅烧制得(《无机盐工业手册》，上册，790页，天津化工研究院等编，化学工业出版社，1979，北京)。由于纯碱供应紧张，价格上升，该法在生产中受到一定限制。在国外，有氨与硫酸镁反应制造化肥用硫酸铵镁复盐的专利(SU906142(640615)〕报导。目前国内取代纯碱作原料的方法有卤水碳铵法(《无机盐工业》，1987年第四期)和菱镁矿碳铵法(《无机盐工业》，1985年第五期)。这都是较好的方法，但它的不足之处是原料利用不够充分。以菱镁矿碳铵法为例，该法是先用浓硫酸与菱镁矿反应，制得硫酸镁溶液，以碳酸铵作沉淀剂加入溶液中，沉淀出碳酸镁，再将其煅烧获得轻质氧化镁成品。这种方法以镁计的原料总利用率仅为60%左右，辅助材料消耗较高，占原辅材料总费用的84%。上述两种方法的付产物硫酸铵或氯化铵无法充分回收，因进行回收能耗较高，工业化意义不大。
本发明的目的，正是为解决上述问题而提供的一种不用纯碱，不用硫酸、硝酸或盐酸，而又能充分利用原材料生产轻质氧化镁的方法。该方法生产成本低，基本上实现了无“三废”排放。
本发明方法的第一步是制备镁盐溶液。技术关键是不用浓硫酸、盐酸或硝酸制备镁盐溶液，而是用氯化铵、硫酸铵、硝酸铵或它们的混合物的水溶液代替浓硫酸、盐酸或硝酸来制备镁盐溶液。我们把氯化铵、硫酸铵、硝酸铵或它们的混合物称为铵盐分解剂。用菱苦土粉为原料，菱苦土粉是用菱镁矿轻烧(1000℃以下焙烧)制得的，其主要成份是氧化镁(MgO)含量在80%以上，还有氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)、三氧化二铁(Fe2O3)和二氧化硅(SiO2)等杂质。浸取反应在常压下，在一个带搅拌的钢制容器中进行。先将100目的菱苦土粉，加入本发明第二步对镁盐溶液碳酸化反应时产生的碳酸化母液中，调浆并加入一部份铵盐分解剂在90～95℃加热反应一小时，再补加铵盐分解剂，继续反应浸取一小时，经测定，这时菱苦土的分解率达到95%以上。在浸取反应中菱苦土中的氧化镁转化为氯化镁、硫酸镁或硝酸镁进入浸取液中，反应中生成的氨气用水吸收，与本发明第三步煅烧碳酸镁时产生的二氧化碳反应生成碳酸铵溶液，供本发明第二步作镁盐溶液的沉淀剂用。由于浸取液呈微酸性，因此二氧化硅在浸取过程中始终以固相存在，不进入镁盐溶液。钙也几乎不进入镁盐溶液。三氧化二铝和三氧化二铁主要以氢氧化铁〔Fe(OH)3〕和氢氧化铝〔Al(OH)3〕的形式存在，反应接近终点时，镁盐溶液接近中性(PH＝6.5左右)，此时只需静置沉降后，过滤分离，就可将杂质除去。分析表明镁盐溶液无需作特殊处理就可以用于轻质氧化镁的制备。而用菱镁矿碳铵法在加硫酸反应时铁、铝、锰等杂质进入了镁盐溶液，因此溶液还要经过除杂工艺才能制备轻质氧化镁，所以不加硫酸、盐酸或硝酸不仅保证了产品质量、简化了工艺、缩短了生产流程，节约了原材料，而且解决了硫酸、盐酸或硝酸对设备和管道的腐蚀问题。浸取后剩下的滤渣其主要成份已如上述，不会对环境产生污染，因此可集中堆放处理。
本发明方法的第二步是轻质碳酸镁的制备。用碳化氨水或氨水与适量的碳酸氢铵配制成碳酸铵溶液与第一步回收得到的碳酸铵溶液一起作为沉淀剂加入第一步制得的镁盐溶液中进行碳酸化反应，生成碱式碳酸镁沉淀。离心或抽滤分离。分离的母液主要含氯化铵、硫酸铵或硝酸铵，这正是第一步浸取反应中所需的铵盐分解剂，因此可循环利用。沉淀反应生成的碱式碳酸镁用热水洗涤、烘干即得到轻质碳酸镁。最初的洗水中含有一定量的氯化铵、硫酸铵或硝酸铵，返回第一步作菱苦土调浆用。
本发明方法的第三步是轻质氧化镁的制备。将轻质碳酸镁干燥粉碎后送入煅烧炉在1000℃以下煅烧。轻质碳酸镁分解生成二氧化碳和成品轻质氧化镁。二氧化碳回收后与第一步浸取反应时回收的氨水反应，得到碳酸铵溶液，作为第二步碳酸化反应的沉淀剂。这样生产过程中产生的“废水”、“废气”都进行了循环套茫瘸浞掷昧嗽牧嫌钟行У胤乐沽嘶肪澄廴尽Ｓ肓饷究筇硷Хū让镜淖芾寐视 0%提高到80%，原辅材料总费用降低了约1/3。
本发明在母液循环套用8次以后，生产出的轻质氧化镁经过分析各项指标如下氧化镁含量是94.49%;煅烧失重1.65%;氧化钙0.91%;盐酸不溶物0.059%;视比容12毫升/克;硫酸盐、氯化物、铁、锰、筛余物等各项指标均达到化工部颁标准HGI-324-77中工业用一级品质量标准。
本发明所有主要原材料及动力费用按目前市场价格计算，每吨轻质氧化镁的工厂成本在2050元左右。
本发明的方法既可生产轻质氧化镁，又可生产轻质碳酸镁。
本发明的实施例之一将细度为100目的菱苦土粉20.0克，加入30倍于物料量的镁盐碳酸化反应时回收的母液中，在带搅拌的密封钢制容器中调成浆，在85～95℃加热分解反应1小时，然后再补加铵盐分解剂8克(氯化铵∶硫酸铵∶硝酸铵为30∶2∶2)，在保持95℃左右的温度下再浸取1小时，直至经检验证实分解完全为止，冷却、沉降、过滤，滤渣集中堆放处理，即得到较为纯净的镁盐溶液350ml，折算成氧化镁含量为每升45克，溶液的PH值为6.5左右。反应中有部份氨从镁盐溶液中逸出，用水吸收，并与煅烧碳酸镁时产生的二氧化碳作用生成碳酸铵溶液，作为镁盐溶液的沉淀剂使用。在得到的350ml镁盐溶液中加入350ml沉淀剂;为了便于搅拌，反应体系中折算成氧化镁的浓度应控制在10～30克/升;反应终点温度控制在65℃左右，反应时间为30分钟。如沉淀剂需要补充时，用碳化氨水或氨水配以适量的碳酸氢铵，制得碳酸铵溶液作沉淀剂。沉淀剂中碳酸铵的用量以与镁盐溶液中镁盐的摩尔数之比为1.0～1.1为宜。用60℃左右的热水洗涤碱式碳酸镁沉淀，直到氯离子和硫酸根(SO2-4)离子的含量小于控制指标为止。前期的洗涤水可返回用于菱苦土粉调浆。将湿的碳酸镁196克送入烘房中烘干至含水小于2%以下，用万能粉碎机粉碎至100目以下，送入煅烧炉分解煅烧，煅烧温度为900℃，时间2小时，最后得到轻质氧化镁成品13.5克。煅烧分解产生的二氧化碳，经冷却后与浸取反应时生成的氨水反应得到碳酸铵，作镁盐溶液碳酸化反应的沉淀剂用。
权利要求
1.一种以菱苦土为原料生产轻质氧化镁的方法，其特征是用铵盐分解剂浸取菱苦土粉使其中的氧化镁转变为可溶性镁盐进入水溶液而与其它杂质分离。可溶性镁盐溶液加入沉淀剂进行碳酸化反应，生成碳酸镁，过滤、洗涤、烘干、粉碎后将其煅烧得到轻质氧化镁。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是铵盐分解剂是由氯化铵、硫酸铵、硝酸铵或它们的混合物的水溶液，而镁盐溶液进行碳酸化反应后得到的母液，正是铵盐分解剂，因此可循环套用浸取菱苦土粉。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是镁盐溶液的沉淀剂碳酸铵的水溶液，其常用浓度是0.25～5摩尔。用铵盐分解剂水溶液浸取菱苦土粉时，有氨气产生，用水吸收后生成氨水，而煅烧碳酸镁时有二氧化碳气体产生，通入氨水后得到碳酸铵的水溶液，这正是镁盐溶液的沉淀剂，因此也可循环套用。也可以用碳化氨水或氨水与碳酸氢铵反应，控制氨(NH3)过量0～10%来制备沉淀剂。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是浸取温度在80～100℃，浸取液中镁盐浓度折算成氧化镁时应保持在20～100克/升之间，浸取时铵盐浸取剂可分步加入。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是镁盐溶液碳酸化反应的温度在40～70℃内，沉淀剂用量与镁盐溶液中将镁盐折算成氧化镁的摩尔数之比在1∶1～1.1∶1之间。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是将碳酸镁沉淀分离，洗涤后在140℃±10℃下烘干，粉碎至100目后可得到轻质碳酸镁。
全文摘要
本发明是以菱苦土为原料用铵盐水溶液浸取出其中的氧化镁，使它转化成可溶性镁盐进入溶液，实现与杂质的分离。浸取反应时有氨气放出，用水吸收后，备用。在镁盐溶液中加入碳酸铵溶液生成碳酸镁沉淀，而母液恰好是铵盐溶液，因此可返回浸取菱苦土。碳酸镁煅烧后得到轻质氧化镁并放出二氧化碳，将它通入前述的备用氨水中得到作为沉淀剂用碳酸铵溶液，从而实现了原料的循环套用。
文档编号C01F5/02GK1033975SQ8810020
公开日1989年7月19日 申请日期1988年1月6日 优先权日1988年1月6日
发明者廖衍发, 夏康明, 周茂荣 申请人:重庆化学工业总公司职工大学