CN101857248B - 一种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，以氯化镁为原料制备氢氧化镁，是将氯化镁配置成1~4mol/L的溶液，并加入少量强酸性铵盐作为控晶剂，然后用相当浓度的氨水为沉淀剂制备大颗粒氢氧化镁的方法。反应过程连续进行，也可间断进行。可以获得粒度在10~40微米、纯度在98％~99.5％的氢氧化镁。产物铵盐采用石灰乳蒸氨工艺制备氨水并循环利用。本发明有益的效果是：本发明产品粒度大、纯度高、规格多、成本低、无环境污染、易于实现工业化。

Description

一种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法

技术领域

本发明属于冶金、无机非金属材料技术领域，主要是一种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法。

背景技术

目前，国外采用卤水或者海水为原料，以石灰乳为沉淀剂制备氢氧化镁，国内有采用氨水制备氢氧化镁的研究工作，但是得到的产品纯度低、粒度小、过滤困难，无法达到本技术的标准。本技术产品氢氧化镁颗粒大、纯度高，工艺简单，利于实现工业化。

目前利用水氯镁石制备氢氧化镁的工艺主要有如下几种：

(1)石灰乳法

以水氯镁石为原料，与石灰乳反应生成氢氧化镁沉淀。反应方程式为：

        MgCl₂+Ca(OH)₂＝＝＝Mg(OH)₂↓+CaCl₂

此法的优点是石灰乳廉价易得，生产成本低。但是该工艺要求原料含镁浓度低，同时原料中不能含有硫酸盐，要求石灰的活性和纯度较高；同时得到的产品粒度细，甚至凝胶化，比表面积大而易吸附包裹硅、钙铁等杂质离子，使得Mg(OH)₂纯度偏低，过滤性能也差。并且氢氧化镁滤饼含水率高，干燥能耗大，设备产能低，干燥后产品需要破碎，设备投资较大。目前公开的文献中产品纯度均在98％以下。

(2)氢氧化钠法

以水氯镁石为原料，采用氢氧化钠为沉淀剂，反应生成氢氧化镁沉淀，反应方程式如下：

        MgCl₂+2NaOH＝＝＝Mg(OH)₂↓+2NaCl

该工艺操作简单，产品的形貌、结构、粒径及纯度均易于控制。但是以氢氧化钠为沉淀剂，带入钠离子杂质，同时氢氧化钠的成本高，生成的氢氧化镁粒径小，容易形成胶体沉淀，过滤性能非常差，滤饼含水量高，干燥耗能大，设备产能低，实际成本高。再者，该工艺容易生成碱式氯化镁沉淀，不易得到纯的氢氧化镁。

(3)氨法

以含氯化镁的卤水或水氯镁石为原料，氨作为沉淀剂进行反应生成氢氧化镁沉淀，反应方程式如下：

        MgCl₂+2NH₃·H₂O＝＝＝Mg(OH)₂↓+2NH₄Cl

氨法沉镁石生产氢氧化镁的重要方法之一，该工艺以氨为沉淀剂，未引入新的杂质，故产品中杂质含量少，易得到高纯氢氧化镁。但是目前工艺生产的氢氧化镁为胶状沉淀，颗粒细微(小于5微米)，难以过滤和洗涤，滤饼含水量高，且反应前原料需要进行除硼预处理。反应体系中游离氨浓度高，易造成环境污染。目前有高纯氢氧化镁制备工艺的报道，但是其沉淀剂为液氨，蒸发得到的氨气和雾化氨水，工艺复杂，设备投资高，与本技术有很大区别。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，一种低成本、低能耗、高环保的制备大颗粒、高纯度氢氧化镁的方法，并实现氨的循环利用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，以氯化镁为原料制备氢氧化镁，是将氯化镁配置成1～4mol/L的溶液，并加入少量强酸性铵盐作为控晶剂，然后用相当浓度的氨水为沉淀剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，该方法具体包括以下步骤：

(1)、配制1～4mol/L的氯化镁溶液；

(2)、将配制好的氯化镁溶液注入到反应器中，加热到50-90℃，并维持反应器内的溶液温度在±5℃之内变化；

(3)、将0.1-2mol强酸性铵盐加入到上述反应器中作为控晶剂；

(4)、把配置好的氨水，按照MgCl₂∶NH₃摩尔计量比为1∶1.8～2.5加入到反应器中，控制氨水的加入速率为0.1～10mL/min，加料完毕后，将晶浆注入沉降槽中，经沉化30～60min得到氢氧化镁沉淀；

(5)、将沉降得到的下层氢氧化镁晶浆经过滤、洗涤、干燥获得产品。

作为优选，将过滤得到的氯化铵溶液采用石灰乳蒸氨工艺，回收固体氯化铵中的铵，所得氨气返回反应釜中继续使用。

作为优选，所述强酸性铵盐为氯化铵，硫酸铵或硝酸铵。

本发明有益的效果是：

(1)反应原料浓度为1～4mol/L的氯化镁溶液，氨循环利用，有机地兼顾了节能、节水、生产过程物流量小和氢氧化镁纯度、环保等多方面要求；

(2)该工艺既可以间歇生产，反应过程灵活，易于控制；也可以连续运行，实现不间断生产，增加反应器的利用率；

(3)采用强酸性铵盐为控晶剂，可降低反应开始时的pH，有利于产生大的晶核，最终可获得粒度在10～40微米、纯度在98％～99.5％的氢氧化镁。

(4)低浓度的洗涤液可以返回配置氯化镁溶液，浓度高的滤液和洗涤液回收氯化铵后，将得到的氯化铵采用石灰乳蒸氨工艺实现氨的循环利用，从而减少对环境的污染。

(5)本发明产品粒度大、纯度高、规格多、投资成本低、效率高，整个工艺易于控制，便于实现工业化生产。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2为所得氢氧化镁的粒度分布图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明所述的这种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，该方法包括以下步骤：

(1)、配制1～4mol/L的氯化镁溶液；

(2)、将配制好的氯化镁溶液注入到反应器中，加热到50-90℃，并维持反应器内的溶液温度在±5℃之内变化；反应温度为50-90℃，产品才易生成大颗粒易过滤的晶体。

(3)、将0.1-2mol强酸性铵盐加入到上述反应器中作为控晶剂，所述强酸性铵盐为氯化铵，硫酸铵或硝酸铵，以降低溶液的pH，使反应器中的溶液过饱和度升高，促进产生大的晶核，有利于生成大颗粒的氢氧化镁产品。

(4)、把配置好的氨水，按照MgCl₂∶NH₃摩尔计量比为1∶1.8～2.5加入到反应器中，控制氨水的加入速率为0.1～10mL/min，加料完毕后，将晶浆注入沉降槽中，经沉化30～60min得到氢氧化镁沉淀；

(5)、将沉降得到的下层氢氧化镁晶浆经过滤、洗涤、干燥获得产品。

(6)、将过滤得到的氯化铵溶液采用石灰乳蒸氨工艺，回收固体氯化铵中的铵，所得氨气返回反应釜中继续使用，从而实现整个工艺流程中氨气的循环利用。

实施例1

连续式

(1)配置浓度为4mol/L的氯化镁溶液；

(2)在反应釜中加入0.2mol氯化铵作为控晶剂，加热到80℃并维持恒温；

(3)将配制好的氯化镁溶液与氨水按照MgCl₂∶NH₃＝1∶2的比例，同时加入到反应釜中，并不断地搅拌；

(4)产物排出  反应到一定程度后，氢氧化镁晶浆经过液面出的溢流口连续放出；

(5)得到的晶浆经过沉化后，排出上层的清夜；下层沉淀物经过滤、洗涤、干燥后得到氢氧化镁固体。

实施例2

间歇式

(1)配置浓度为2mol/L的氯化镁溶液；

(2)在反应釜中加入1mol氯化铵作为控晶剂，加热到90℃并维持恒温；

(3)将氨水按照4mL/min的速率加入到反应釜中，控制MgCl₂∶NH₃＝1∶1.8，反应完毕后将反应液注入沉降槽中，沉化30min；

(4)得到的晶浆经过沉化后，排出上层的清夜；下层沉淀物经过滤、洗涤、干燥后得到氢氧化镁固体。

实施例3：与实施例1不同之处是：强酸性铵盐为硫酸铵。

实施例4：与实施例1不同之处是：强酸性铵盐为硝酸铵。

实施例5：与实施例2不同之处是：强酸性铵盐为硫酸铵。

实施例6：与实施例2不同之处是：强酸性铵盐为硝酸铵。

除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：

(1)、配制1～4mol/L的氯化镁溶液；

(2)、将配制好的氯化镁溶液注入到反应器中，加热到50-90℃，并维持反应器内的溶液温度在±5℃之内变化；

(3)、将0.1-2mol强酸性铵盐加入到上述反应器中作为控晶剂；

(4)、把配置好的氨水，按照MgCl₂∶NH₃摩尔计量比为1∶1.8～2.5加入到反应器中，控制氨水的加入速率为0.1～10mL/min，加料完毕后，将晶浆注入沉降槽中，经沉化30～60min得到氢氧化镁沉淀；

(5)、将沉降得到的下层氢氧化镁晶浆经过滤、洗涤、干燥获得产品。

2.根据权利要求1所述的以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，其特征在于：将过滤得到的氯化铵溶液采用石灰乳蒸氨工艺，回收固体氯化铵中的铵，所得氨气返回反应釜中继续使用。

3.根据权利要求1所述的以强酸性铵盐为控晶剂制备大颗粒氢氧化镁的方法，其特征在于：所述强酸性铵盐为氯化铵，硫酸铵或硝酸铵。

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