CN102030350A - 一种以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法 - Google Patents

一种以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于盐化工技术领域，提供了一种以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法。制备步骤如下：1)以盐湖氯化镁卤水为原料，加入硫酸，搅拌反应，得到含水七水硫酸镁，同时得到副产物盐酸；2)固液分离，固相在280～500℃下脱水，得到无水硫酸镁粗品，所得液相返回搅拌反应容器中；3)重结晶，将无水硫酸镁粗品进行重结晶，得到纯品七水硫酸镁，纯度大于99％，得到的液相为硫酸镁重结晶母液，返回步骤(3)，同时得到副产物硫酸钙。本发明方法简单，工艺流程短，设备简单，反应条件易于控制，产品质量好，副产物可以回收或循环利用，不会对环境造成污染，生产成本低。

Description

一种以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法
技术领域
本发明属于盐化工技术领域，利用盐湖氯化镁卤水制取七水硫酸镁的方法。
背景技术
七水硫酸镁是一种重要的无机化工原料，在农业、工业、食品、医药、纺织等领域都具有广泛的应用。
七水硫酸镁主要从矿石和卤水中制得。从矿石中制取硫酸镁是将含氧化镁的矿石(白云石、菱镁矿、蛇纹石)经粉碎或其煅烧粉与硫酸按比例反应。在反应罐中加入清水或洗水、母液，在搅拌后，依次加入矿粉和硫酸，进行酸解反应，控制浆液pH＝5，密度1.370～1.384g/cm3，保温80℃。经叶片过滤机过滤，清液打入结晶器，冷却至30℃以下进行离心分离，将湿料送入振动流化床于50～55℃干燥得七水硫酸镁。该法流程长，成本高，环境污染严重，而且菱镁矿资源有限，不利于大规模连续生产七水硫酸镁。
我国有丰富的盐湖卤水资源，利用盐湖卤水生产硫酸镁既可以解决原料不足的问题，又可以解决盐湖“镁害”的生态环境问题。
赵宝银介绍了盐湖卤水制取七水硫酸镁的两种方法：常温结晶法冷和冻结晶法。常温结晶法是根据卤水温度在10-15℃时，结晶七水硫酸镁，在春末夏初由于风大促进蒸发，经过3-5月份的蒸发即达到饱和，结晶完毕后，可把母液放走，再灌进储存的硫酸镁型卤水，使结晶池中再增加一层七水硫酸镁的结晶；冷冻法是利用卤水在0-5℃时结晶七水硫酸镁，在冬初及冬至之前最好，若在寒冬腊月就会有部分水硝结晶出来。但这两种方法制得的七水硫酸镁纯度较低，含杂质较高。
上述两种天然结晶方法受气候影响较大，只能利用自然条件而不易于控制，产品质量受到影响，而且排放出的母液容易造成环境污染。
周桓的专利(CN200810054198.6)公开了用卤水生产氯化钠及七水硫酸镁的方法，通过减压沸腾蒸发，固液分离、冷却结晶、重结晶等操作得到七水硫酸镁。该方法需要减压装置，反应条件不易控制，生产硫酸镁成本较高。
张荣阳的专利(CN200710159332.4)公开了将含亚硫酸镁固体进行氧化处理后获得含硫酸镁溶液，生产大颗粒七水硫酸镁和一水硫酸镁的方法，包括高温氧化亚硫酸镁、加酸调节pH值、溶液过滤、负压蒸发、高温压热或加晶种冷却生产七水硫酸镁。该方法工艺流程较长，反应条件不易控制。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的生产七水硫酸镁流程长、成本高、反应条件不易控制、环境污染严重、产品纯度低，含杂质高等问题。
一种利用盐湖氯化镁卤水生产七水硫酸镁的方法，包括如下步骤：
(1)以盐湖饱和氯化镁卤水为原料，加入硫酸，搅拌反应，同时得到副产物盐酸。卤水与硫酸的反应方程式为：
Figure BSA00000343663400021
(2)将步骤(1)所得产物进行固液分离，液相主要是含硫酸根离子的酸性滤液，向其加入固体六水氯化镁及硫酸，返回步骤(1)，得到的固相是七水硫酸镁粗品。
(3)将所述步骤(2)得到的七水硫酸镁粗品在280～500℃下脱水，得到无水硫酸镁粗品；
(4)将所述步骤(3)得到的无水硫酸镁粗品进行溶解、搅拌和静置，进行固液分离，固相主要是硫酸钙，液相是硫酸镁溶液；
(5)将所述步骤(4)得到的硫酸镁溶液进行结晶，结晶温度控制在10～25℃，有七水硫酸镁晶体析出；
(6)将所述步骤(5)得到的产物进行固液分离，固相为七水硫酸镁晶体，对所得固相干燥2～24h，得到纯品七水硫酸镁晶体；分离出的液相为硫酸镁重结晶母液，再返回步骤(5)。
所用盐湖卤水中镁离子浓度为80～96g/L，氯离子浓度为300～353g/L。
所用硫酸的重量百分比浓度为80％～98％，卤水与硫酸的加入比例为：1∶1～4.5∶1。
加入硫酸的速度为10～50ml/min。
以盐湖氯化镁卤水制取七水硫酸镁工艺过程见图1。与现有技术相比，本发明原料资源丰富，工艺简单，设备简单，流程短，反应条件易于控制，搅拌反应产生的氯化氢气体可以用盐酸吸收装置进行吸收，得到有益的副产物工业盐酸产品，酸性滤液可以循环使用，滤渣为硫酸钙，可用来生产石膏，重结晶母液可以循环使用。生产成本低，不会对环境造成污染，七水硫酸镁产品质量好。
附图说明
图1为以盐湖氯化镁卤水制取七水硫酸镁工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
(1)将500ml盐湖饱和氯化镁卤水，其中镁离子浓度为96g/L，氯离子浓度为353g/L，钙离子浓度为3g/L，加入到反应容器中，在常温及搅拌条件下，以10ml/min的速度加入98％的硫酸500ml，将产生的氯化氢气体用盐酸吸收装置处理，得到工业盐酸产品；
(2)对反应完之后的料液进行固液分离，所得液相为主要含硫酸根离子的酸性滤液，向其加入固体六水氯化镁及适量硫酸，返回到步骤(1)中，所得固相为七水硫酸镁粗品；
(3)将所述步骤(2)中的七水硫酸镁粗品在300℃脱水5h，得到无水硫酸镁粗品；
(4)将所述步骤(3)中的无水硫酸镁粗品进行溶解，加水量为无水硫酸镁质量的2倍，搅拌转速为10r/min，搅拌时间为1h，进行固液分离，所得固相主要是硫酸钙，所得液相是硫酸镁溶液；
(5)将所述步骤(4)中得到的硫酸镁溶液进行结晶，控制结晶温度为15℃，有晶体析出；
(6)将所述步骤(5)中得到的产物进行固液分离，所得液相为硫酸镁重结晶母液，返回步骤(5)中，对所得固相进行干燥5h，得到400g七水硫酸镁晶体，纯度为99.5％。
实施例2
(1)将500ml盐湖饱和氯化镁卤水，其中镁离子浓度为90g/L，氯离子浓度为320g/L，钙离子浓度为6g/L，加入到反应容器中，在常温及搅拌条件下，以20ml/min的速度加入90％的硫酸，控制加入卤水与硫酸的体积之比为3∶1，将产生的氯化氢气体用盐酸吸收装置处理，得到工业盐酸产品；
(2)对反应完之后的料液进行固液分离，所得液相为主要含硫酸根离子的酸性滤液，向其加入固体六水氯化镁及适量硫酸，返回到步骤(1)中，所得固相为七水硫酸镁粗品；
(3)将所述步骤(2)中的七水硫酸镁粗品在400℃脱水3h，得到无水硫酸镁粗品；
(4)将所述步骤(3)中的无水硫酸镁粗品进行溶解，加水量为无水硫酸镁质量的2.5倍，搅拌转速为15r/min，搅拌时间为1.5h，固液分离之后，所得固相主要是硫酸钙，所得液相是硫酸镁溶液；
(5)将所述步骤(4)中得到的硫酸镁溶液进行结晶，控制结晶温度为18℃，有晶体析出；
(6)将所述步骤(5)中得到的产物进行固液分离，所得液相为硫酸镁重结晶母液，返回步骤(5)中，对所得固相进行干燥12h，得到300g七水硫酸镁晶体，纯度为99.6％。
实施例3
(1)将500ml盐湖饱和氯化镁卤水，其中镁离子浓度为80g/L，氯离子浓度为300g/L，钙离子浓度为9g/L，加入到反应容器中，在常温及搅拌条件下，以40ml/min的速度加入85％的硫酸，控制加入卤水与硫酸的体积之比为4.5∶1，将产生的氯化氢气体用盐酸吸收装置处理，得到工业盐酸产品；
(2)对反应完之后的料液进行固液分离，所得液相为主要含硫酸根离子的酸性滤液，向其加入固体六水氯化镁及适量硫酸，返回到步骤(1)中，所得固相为七水硫酸镁粗品；
(3)将所述步骤(2)中的七水硫酸镁粗品在500℃脱水2h，得到无水硫酸镁粗品；
(4)将所述步骤(3)中的无水硫酸镁粗品进行溶解，加水量为无水硫酸镁质量的3倍，搅拌转速为20r/min，搅拌时间为2h，固液分离之后，所得固相主要是硫酸钙，所得液相是硫酸镁溶液；
(5)将所述步骤(4)中得到的硫酸镁溶液进行结晶，控制结晶温度为25℃，有晶体析出；
(6)将所述步骤(5)中得到的产物进行固液分离，所得液相为硫酸镁重结晶母液，返回步骤(5)中，对所得固相进行干燥24h，得到150g七水硫酸镁晶体，纯度为99.7％。

Claims (4)

1.一种以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)以盐湖氯化镁卤水为原料，加入硫酸，搅拌反应，同时得到副产物盐酸；卤水与硫酸的反应方程式为：
Figure FSA00000343663300011
(2)将步骤(1)所得产物进行固液分离，得到的固相是七水硫酸镁粗品；液相主要是含硫酸根离子的酸性滤液，向液相中加入固体六水氯化镁及硫酸，返回步骤(1)；
(3)将所述步骤(2)得到的七水硫酸镁粗品在280～500℃下脱水，得到无水硫酸镁粗品；
(4)将所述步骤(3)得到的无水硫酸镁粗品进行溶解、搅拌和静置，进行固液分离，固相主要是硫酸钙，液相是硫酸镁溶液；
(5)将所述步骤(4)得到的硫酸镁溶液进行结晶，结晶温度控制在10～25℃，有七水硫酸镁晶体析出；
(6)将所述步骤(5)得到的产物进行固液分离，固相为七水硫酸镁晶体，对所得固相干燥2～24h，得到纯品七水硫酸镁晶体；分离出的液相为硫酸镁重结晶母液，再返回步骤(5)。
2.如权利要求1所述以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法，其特征在于：所用盐湖卤水中镁离子浓度为80～96g/L，氯离子浓度为300～353g/L，钙离子浓度为3～9g/L。
3.如权利要求1所述以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法，其特征在于：所用硫酸的重量百分比浓度为80％～98％，卤水与硫酸的加入比例为：1∶1～4.5∶1。
4.如权利要求1所述以盐湖氯化镁卤水为原料制备七水硫酸镁的方法，其特征在于：加入硫酸的速度为10～50ml/min。
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