CN100457625C - 利用白云灰与硼泥生产工业氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无机化工制取镁化合物的方法，具体是利用白云灰与工业废渣硼泥制取工业氧化镁的方法。白云灰经消化后与硼泥反应，再经碳化(碳酸化)、热解(热分解)、干燥、煅烧等工序获得工业氧化镁。其特点在于碳化前先将消化后的白云灰与硼泥进行相转移催化反应，使白云灰消化后的氢氧化钙与硼泥中的碳酸镁反应，反应中添加催化剂使反应顺利进行，反应时硼泥中不易碳化的碳酸镁转化为易于碳化的氢氧化镁。反应后再经现有碳化、过滤、热解、压滤、干燥、煅烧等工艺过程获得中间产品轻质碳酸镁或工业氧化镁。工业氧化镁产品质量可以达到国家HG/T2573-1994优等品标准。再经净化、分离等处理过程可获得系列高档镁化合物。

Description

利用白云灰与硼泥生产工业氧化镁的方法

技术领域

本发明涉及一种工业氧化镁的生产方法，特别涉及一种综合利用白云灰与硼泥生产工业氧化镁的方法。

背景技术

现有轻质碳酸镁、工业氧化镁的生产方法主要是白云石、菱镁矿碳化法、苦卤白云灰反应碳化法、苦卤碱沉淀法等。

现有利用白云灰(白云石煅烧产物)生产工业氧化镁的方法，一是白云灰经消化直接碳化，再经热解、干燥获得轻质碳酸镁，再经煅烧获得工业氧化镁产品。

生产化学反应方程式如下：

白云石煅烧：

CaMg(CO₃)₂＝CaO+MgO+2CO₂

白云灰消化：

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

MgO+H₂O＝Mg(OH)₂

白云灰乳碳化(碳酸化)

MgOH+2CO₂＝Mg(HCO₃)₂

碳化滤液热解，产生轻质碳酸镁：

5Mg(HCO₃)₂＝4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O+6CO₂↑

干燥得轻质碳酸镁产品。

煅烧制得氧化镁：

4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O＝5MgO+5H₂O↑+4CO₂↑

本方法主要是利用了白云灰乳液中的Mg(OH)₂一种成分。

另一种利用白云灰生产轻质碳酸镁和工业氧化镁的方法是利用苦卤(MgCl₂)与白云灰乳液反应，其中Ca(OH)₂与MgCl₂生成Mg(OH)₂：

MgCl₂+Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂+CaCl₂

Mg(OH)₂再经碳化、热解、干燥、煅烧等工艺过程获得氧化镁。各步反应方程式与上述反应相同。

本方法虽然也利用了白云灰乳液中Ca(OH)₂成分，但需要较贵的化工原料苦卤，并且增加可溶性杂质CaCl₂。

白云灰与海水反应制取氧化镁原理相同。

发明内容

本方法是利用白云灰与工业废渣硼泥反应，再经过碳化、热解、干燥、煅烧等工艺过程生产轻质碳酸镁或工业氧化镁产品。

本发明专利首先利用白云灰与工业废渣硼泥进行相转移催化反应，反应方程式：

白云灰消化：

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

MgO+H₂O＝Mg(OH)₂

白云灰与硼泥在有可溶性钙盐或可溶性镁盐催化剂存在下(提供Ca²⁺或Mg²⁺离子)白云灰乳液中Ca(OH)₂与硼泥中碳酸镁发生如下反应：

MgCO₃+Ca²⁺＝CaCO₃+Mg²⁺

+Mg²⁺+Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂+Ca²⁺

                                                 

总反应：MgCO₃+Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂+CaCO₃

反应中不易碳化的MgCO₃转化为易于碳化的Mg(OH)₂，只有加催化剂这一反应才能顺利进行。加上白云灰乳液中原有的Mg(OH)₂都可进行碳化：

Mg(OH)₂+2CO₂＝Mg(HCO₃)₂

碳化后的滤液(重镁水)再经现有热解、过滤、干燥、煅烧等工艺过程获得工业氧化镁产品。

本发明充分利用了白云灰的二种组分，除了利用了白云灰中的镁，同时用白云灰乳中的Ca(OH)₂将硼泥中不易碳化的碳酸镁转化为易于碳化的氢氧化镁，使可利用的镁倍增，用白云灰和硼泥可以生产出成本最低的工业氧化镁。

本发明专利的工艺过程用的是普通化工生产的“坛坛罐罐”，易于设计制造，设备制造运行成本低。

白云灰是白云石煅烧产物，以前硼砂厂窑炉(产生生产用CO₂窑气)多半以石灰石为原料副产石灰，现在多半改用白云石。因为白云石煅烧产生的窑炉气CO₂含量高，同时产生大量白云灰。白云灰可就地取材，价格低廉。

同时本工艺过程不需对硼泥进行干燥煅烧处理，减少设备投资、降低生产运行成本、降低能源消耗。

本发明具体步骤如下：

A、白云灰消化

白云灰是白云石煅烧产物，主要成分为MgO和CaO，加水在60~100℃条件下消化1~5小时，消化后生成Mg(OH)₂和Ca(OH)₂

B、硼泥与白云灰乳液反应

根据硼泥的成份，按硼泥∶白云灰∶水(总)＝1∶0.3~0.8∶1~2；再加硼泥量0.1~0.2％的可溶性钙盐或镁盐作催化剂(催化剂可以是钙镁的氯化物、硝酸盐、醋酸盐等，或用加入适量酸，如盐酸代替)，在60~90℃温度下搅拌反应1小时以上。将转化后的泥浆进行冷却处理，尽量降低温度。

C、碳化

反应处理后的泥浆，根据氧化镁的含量再加硼泥量10~30倍的冷水进行稀释和降温，温度最好降至25℃以下。向泥浆中通入0.3~0.8MPa，CO₂含量25％~42％的CO₂窑炉气进行碳化反应。控制温度在35℃以下，经0.5~2.0小时反应完成。

D、热解

碳化泥浆经过滤，将滤液澄清净化，通入高压蒸汽加热至90~105℃产生轻质碳酸镁沉淀。保温1~3小时。

E、干燥、煅烧

将热解后含有轻质碳酸镁的悬浮液过滤，滤饼经120~250℃干燥得轻质碳酸镁，轻质碳酸镁经600~900℃煅烧后得工业氧化镁。

生产中产生的废渣(二次硼泥)可制新型建筑材料

具体实施方式

用以下实施例对本发明进行详细说明如下：

1、称取150Kg硼泥加入到5立米反应罐中，加55Kg白云灰，(先将白云灰配成灰乳)，加150g卤片(MgCl₂·6H₂O)，再加热解工序产生的热解水(85-95℃)0.3立米，保持温度在85℃，反应2小时，反应完毕，冷却后再加4立米冷水，使温度在25℃以下，通入0.3MPa，CO₂含量为38％的窑气，反应1小时，控制温度在35℃以下。反应完毕，过滤，滤液通入1.3MPa高压蒸汽加热至101℃，产生白色轻质碳酸镁沉淀，经过滤，洗涤，140℃干燥粉碎，得90Kg轻质碳酸镁，再经800℃煅烧得工业氧化镁32Kg，产品质量能够达到国家HG/T2573-1994优等品标准。

2、称100Kg硼泥加入到5立米反应罐中，加40Kg白云灰(先配成乳液)，再加100g氯化钙(CaCl₂)，加热解水(85-90℃)0.30立米，保持温度在90℃反应2小时，反应完毕再加4立米冷水(15℃)，使温度在25℃以下，通入0.5MPa，CO₂含量为48％的窑气(热解产生的CO₂回收，返回窑气压缩机入口，增加了CO₂浓度)，反应1小时，控制温度在20℃，反应完毕过滤，滤液澄清、净化，通入高压蒸汽加热至105℃，产生白色沉淀。沉淀经过滤、洗涤在125℃温度下干燥得轻质碳酸镁74kg，再在700℃下煅烧得活性氧化镁28Kg。

3、实施例2中不加催化剂，在硼泥中加入150ml30％浓盐酸，同样工艺条件，效果基本相同。

Claims (3)

1、一种利用白云灰与硼泥生产工业氧化镁的方法，其特点包括以下步骤：

A、白云灰消化

白云灰是白云石煅烧产物，主要成分为MgO和CaO，加水在60～100℃条件下消化1～5小时，消化后生成Mg(OH)₂和Ca(OH)₂；

B、硼泥与白云灰乳液反应

根据硼泥的成份，按硼泥∶白云灰∶水＝1∶0.3～0.8∶1～2；再加硼泥量0.1～0.2％的可溶性钙盐或镁盐作催化剂，在60～90℃温度下搅拌反应1小时以上，将转化后的泥浆进行冷却处理，尽量降低温度；

C、碳化

反应处理后的泥浆，根据氧化镁的含量再加硼泥量10～30倍的冷水进行稀释和降温，向泥浆中通入0.3～0.8MPa，CO₂含量25％～42％的CO₂窑炉气进行碳化反应，控制温度在35℃以下，经0.5～2.0小时反应完成；

D、热解

碳化泥浆经过滤，将滤液澄清净化，通入高压蒸汽加热至90～105℃产生轻质碳酸镁沉淀，保温1～3小时；

E、干燥、煅烧

将热解后含有轻质碳酸镁的悬浮液过滤，滤饼经120～250℃干燥得轻质碳酸镁，轻质碳酸镁经600～900℃煅烧后得工业氧化镁。

2、如权利要求1所述的方法，其中，

B步骤中，催化剂是钙镁的氯化物、硝酸盐、醋酸盐。

3、如权利要求1所述的方法，其中，

C步骤中，反应处理后的泥浆，根据氧化镁的含量再加硼泥量10～30倍的冷水进行稀释和降温，温度降至25℃以下。