CN101062778A - 利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，涉及一种制取碱式碳酸镁以及纳米氧化镁的方法，该方法首先将硼镁肥溶解，然后向溶液中加入氧化镁和双氧水进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后向余液加入碳酸氢铵和表面活性剂并对其进行热解，得到碱式碳酸镁，过滤并洗涤后对形成的碱式碳酸镁进行干燥，然后煅烧生成纳米氧化镁。本发明的整个工艺零排放，不造成二次污染。其纳米氧化镁用于电子元器件、高级陶瓷材料、电气绝缘材料、化妆品、香料、油漆、橡胶填充剂、酸性气体吸附剂、催化剂载体等领域。

Description

利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法

技术领域

本发明涉及一种制取碱式碳酸镁以及纳米氧化镁的方法，特别是涉及一种利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法。

背景技术

现已探明世界硼矿贮量约3.35亿吨(以B₂O₃计)。近10年内，世界总硼产量基本保持在300万吨上下，其中美国和土耳其分别占45％和40％左右，其余国家不到15％。我国硼化合物工业建立于50年代中期，现有厂矿企业数十家，产品几十种，总产量仅次于美国、土耳其和前苏联，居世界第4位。我国拥有较丰富的硼矿资源，已探明储量5000万吨(以B₂O₃计)左右，分布于全国13个省市自治区，目前能利用的仅4种，占总贮量的10％左右。多年来，工业上主要使用我国辽宁、吉林的硼镁石矿，因品位低、组成复杂，不经选矿富集，直接利用这些低品位硼矿加工较困难。为此，我国自行开发了独特的碱法加工硼镁矿制取硼砂的工艺路线，现普遍采用的碳碱法工艺仍处于不断改进和完善之中。我国硼酸产量约有80％是采用硼砂硫酸中和法制得。近几年部分采用硫酸一步法、盐酸法、碳氨法、多硼酸钠法等。经过40多年的开采加工，硼镁矿储量日趋减少，矿石的品位也越来越低[w(B₂O₃)大于15％]。碳碱法制取硼砂，硼的收率在80％～85％；部分高品位矿[w(B₂O₃)大于20％]采用硫酸法制取硼酸，硼的收率只有65％～75％。不论是制取硼酸还是硼砂都只是单纯地提取硼，大量的镁资源都作为固体废渣和废液排放。目前，我国硼砂年生产能力为50万吨，硼酸年产能力为20万吨。生产实践表明每生产1吨硼酸产品可以副产10吨左右结晶母液(废液)，对结晶母液(废液)进行加工生产硼镁肥是一种有效的方法，但是硼镁肥价格低，效益差。利用硼镁肥开发新产品既保持了目前硼酸工艺零排放的优点，又开发了高附加值产品，达到硼镁并重，显然意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，首先将硼镁肥溶解，对溶液进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后对余液进行热解，得到碱式碳酸镁，过滤并洗涤后对形成的碱式碳酸镁进行煅烧生成纳米氧化镁。整个工艺零排放，不造成二次污染。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，首先将硼镁肥溶解，然后向溶液中加入氧化镁和双氧水进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后向余液加入碳酸氢铵和表面活性剂并对其进行热解，得到碱式碳酸镁，过滤并洗涤后对形成的碱式碳酸镁进行干燥，然后煅烧生成纳米氧化镁。

如上所述的利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，该产品氧化镁粒径、平均粒径为：25nm。

如上所述的利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，其原料组成是硼酸厂生产中副产的硼镁肥，其原料应满足以下重量百分比含量：硫酸镁含量≥97％，硼酸含量＜1％，硫酸含量＜0.5％，硫酸亚铁含量＜2％。

如上所述的利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，该方法在工艺过程中可同时副产硫酸铵和氢氧化铁。

本发明的优点与效果是：

1.本发明利用硼镁肥生产碱式碳酸镁与纳米氧化镁，产品质量高，附加值高，同时副产的硫酸铵用作肥料、氢氧化铁可以作为涂料，能够给企业带来环境保护和经济效益双丰收。

2.本发明的整个工艺为零排放，不造成二次污染，可达到硼镁综合利用的目的。

附图说明

附图为本发明的工艺流程方框图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

1.本发明的基本原理

利用化学反应原理，将硼镁肥溶解于水中，然后向其中加入氧化剂过氧化氢(H₂O₂)和中和剂氧化镁(MgO)除掉杂质二价铁离子(Fe²⁺)和硼酸根离子(BO₃)^3-，然后加入碳酸氢铵(NH₄HCO₃)与硫酸镁(MgSO₄)反应生成硫酸铵与重镁水，加入表面活性剂并将重镁水热解生成碱式碳酸镁，继续锻烧碱式碳酸镁，得到纳米氧化镁，同时回收副产物硫酸铵和氢氧化铁。

具体化学反应方程式如下：

1)H₂SO₄+MgO→MgSO₄+H₂O

2)H₃BO₃+MgO→Mg(BO₂)₂·H₂O↓+2H₂O

3)FeSO₄+MgO+H₂O₂→Fe(OH)₃↓+MgSO₄

4)MgSO₄+2NH₄HCO₃→Mg(HCO₃)₂+(NH₄)₂SO₄

5)Mg(HCO₃)₂→4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O+6CO₂↑

6)4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O→5MgO+4CO₂↑+5H₂O

2.本发明的基本方案

第一步是对硼镁肥溶解于水中，预处理使之达到24～27％(硫酸镁含量)的浓度要求；

第二步是通过工艺技术上加入中和剂与溶液中剩余硼酸反应生成不溶物质过滤后返回酸解，加入氧化剂生成铁不溶物过滤回收等措施对溶液净化除掉杂质；

第三步是通过加入沉淀剂与表面活性剂使镁盐生成不溶物，过滤后残液蒸发结晶回收结晶物，余液返回母液；

第四步是将镁盐不溶物干燥后，通过控制温度分布等措施煅烧制得产品，整个工艺不造成二次污染，达到硼镁综合利用之目的。

3.本发明的技术方法

本项目采用化学反应方法，利用生成物不溶于液相而形成沉淀的原理，对溶液过滤除掉沉淀，对滤饼进行返回酸解或干燥等处理，对残液进行热解或蒸发回收晶体，余液返回母液的加工工艺。反应过程零排放，为绿色反应过程。

4.本发明具体的实施方案

取50g的硼镁肥溶解于200ml水中，加热升温到45℃～50℃，使溶液完全溶解，分多次往溶液中加入3～5g的MgO反应，搅拌反应5分钟，溶液产生灰色沉淀，过滤得到滤渣为硼酸镁和少量氧化镁的混合物，返回原工艺进行酸解；得到的滤液分多次加入足量的氧化镁，同时滴加4ml的双氧水，产生红褐色沉淀，过滤得到的滤渣Fe(OH)₃；这样得到的含MgSO₄的滤液基本不含有其它杂质。按质量比3/1(NH₄HCO₃/MgSO₄)向滤液中加入NH₄HCO₃(温度40℃)，生成的碳酸氢镁和水，加入3％(OP乳化剂与碳酸氢镁的质量比)的OP乳化剂，温度在70℃～105℃时则发生正碳酸镁的热解反应，生成碱式碳酸镁；反应的产物过滤后得到的滤渣即为碱式碳酸镁，在对其洗涤并干燥后送入马弗炉进行高温(600～900℃)煅烧2小时，生成纳米氧化镁(氧化镁粒径：平均粒径：25nm)。

Claims (4)

1.利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，其特征在于首先将硼镁肥溶解，然后向溶液中加入氧化镁和双氧水进行硫酸中和与亚铁离子氧化并除去铁离子，然后向余液加入碳酸氢铵和表面活性剂并对其进行热解，得到碱式碳酸镁，过滤并洗涤后对形成的碱式碳酸镁进行干燥，然后煅烧生成纳米氧化镁。

2.根据权利要求1所述的利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，其特征在于该产品氧化镁粒径、平均粒径为：25nm。

3.根据权利要求1所述的利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，其特征在于原料组成是硼酸厂生产中副产的硼镁肥，其原料应满足以下重量百分比含量：硫酸镁含量≥97％，硼酸含量＜1％，硫酸含量＜0.5％，硫酸亚铁含量＜2％。

4.根据权利要求1所述的利用硼镁肥生产碱式碳酸镁联产纳米氧化镁的方法，其特征在于该方法在工艺过程中可同时副产硫酸铵和氢氧化铁。

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