CN102126734A - 一种菱镁矿除钙工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种菱镁矿除钙工艺，它包括菱镁矿经煅烧、消化、除钙、过滤、洗涤和干燥等处理过程，最终将氧化钙含量降至1.5％以下，除钙后所得氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品可直接应用于阻燃剂、油品添加剂和水处理中和剂等领域。也可进一步加工生产工业氧化镁、电工氧化镁、电熔氧化镁、轻质碳酸镁等其他高附加值含镁材料。与现有菱镁矿除钙工艺相比本工艺具有工艺流程短、成本低、产品方案灵活、除钙彻底等优点。

Description

一种菱镁矿除钙工艺

技术领域

本发明属于矿物加工和无机化工技术领域，具体涉及到以菱镁矿为原料，经化学加工除去其中的钙质，制取高纯镁质化工材料的生产工艺。

背景技术

菱镁矿是一种主要含碳酸镁非金属矿物，它是金属镁和镁质材料的重要来源。以菱镁矿为原料用硅铁在电炉中进行还原反应可制得金属镁。也可将菱镁矿进行其他的热加工或化学加工制取各种镁质材料。如菱镁矿经800-1200℃煅烧得氧化镁粉末，俗称轻烧粉。轻烧粉可直接用于冶金、建材、环保等领域。轻烧粉经进一步的高温煅烧可制得电工级氧化镁或高纯镁砂，而用于绝缘材料或冶金耐火材料。轻烧粉经消化、碳化、热解、过滤、干燥、煅烧等化学加工可制取轻质氧化镁和轻质碳酸镁，轻质氧化镁和轻质碳酸镁可广泛应用于塑料、橡胶、医药、食品、造纸、农业、电子等领域。也可将轻烧粉与硫酸、盐酸等反应可制取硫酸镁、氯化镁等化工产品。

中国是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家。总保有储量矿石30亿吨，居世界第1位。我国已探明的菱镁矿矿区27处，分布于9个省(区)，以辽宁菱镁矿储量最为丰富，占全国的85.6％，主要分布在辽宁海城、大石桥、凤城、宽甸等地；山东、西藏、新疆、甘肃次之。

菱镁矿中除含主要成分碳酸镁外，还常含有钙、铁、硅、铝、锰等杂质，当杂质含量较高时，就会相应生成钙菱镁矿、铁菱镁矿、硅菱镁矿、铝菱镁矿、锰菱镁矿等。近年来，由于对镁质材料需求量的迅猛增加及对镁质材料质量要求的提高，菱镁矿的开发速度迅猛增加，使矿山开发的合理性遭到破坏，矿石质量迅速下降，优质资源的数量不断减少。而另一方面，市场对高纯度的镁质材料需求却在迅速增加。仅依靠高品位的菱镁矿原矿生产镁质耐火材料和化工材料已不能满足需求。如何充分利用低品位的菱镁矿制备高质量的含镁产品是一个亟待解决的问题。

菱镁矿中的钙杂质主要以碳酸钙形式存在，与碳酸镁性质非常接近，钙镁分离非常困难。而钙杂质的存在会严重影响制得产品的纯度，进而影响其使用效果，如镁砂中钙含量增加会大大降低其耐火度。目前菱镁矿除钙的方法主要有浮选法和碳化法等。浮选法工艺简单、流程短、成本低，但对于含钙量高的菱镁矿，除钙不彻底，很难将CaO含量降至1.5％以下。碳化法对钙的脱除率较高，但存在过程复杂、流程长、成本高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种菱镁矿除钙工艺，通过一定热处理和化学处理过程，将氧化钙含量降至1.5％以下。除钙后所得氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品可直接应用于阻燃剂、油品添加剂和水处理中和剂等领域。也可进一步加工生产工业氧化镁、电工氧化镁、电熔氧化镁、轻质碳酸镁等其他高附加值镁质化工材料。与现有菱镁矿除钙工艺相比本工艺具有工艺流程短、成本低、产品方案灵活、除钙彻底等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的思路是，将菱镁矿在一定温度下煅烧生成轻烧氧化镁粉，该过程中菱镁矿中的碳酸镁和碳酸钙分别脱去二氧化碳生成氧化镁和氧化钙，将轻烧氧化镁粉用一定温度的水进行消化反应生成氢氧化镁和氢氧化钙浆液，向浆液中加入除钙剂(可溶性镁盐)，使氢氧化钙与除钙剂反应生成可溶性钙盐而进入溶液，浆液过滤后得到氢氧化镁滤饼和含钙盐溶液，实现钙镁分离。氢氧化镁滤饼经洗涤、干燥后得氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品，含钙溶液可经蒸发结晶副产钙盐产品。整个过程所涉及的化学反应如下：

CaO+MgO+2H₂O→Mg(OH)₂↓+Ca(OH)₂↓    (2)

Ca(OH)₂+Mg²⁺→Mg(OH)₂↓+Ca²⁺         (3)

本发明一种菱镁矿除钙工艺，它包括以下步骤：

①将菱镁矿在800～1100℃煅烧，脱去二氧化碳生成含氧化镁和氧化钙的轻烧氧化镁粉。

②将所述轻烧氧化镁粉与水混合进行消化反应，生成含氢氧化镁和氢氧化钙的浆液，所述消化反应中所用水的温度为20～60℃，水与轻烧氧化镁粉的质量比为2～8∶1，消化反应时间为0.2～2h。

③向所述步骤②所得浆液中加入除钙剂进行除钙反应，除钙反应温度为20～90℃，反应时间为0.5～2h，所述除钙剂加入量为除钙剂中的镁离子与浆液中氢氧化钙的摩尔比为1.01～2∶1。

④将所述步骤③除钙后的浆液进行过滤，得氢氧化镁滤饼和含钙盐溶液，将滤饼用水进行洗涤，洗涤用水量为滤饼质量的1～5倍。

⑤洗涤后的滤饼在110～150℃下干燥2～4h得到氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品。

所述除钙剂为硝酸镁、氯化镁、溴化镁、碘化镁、甲酸镁、乙酸镁、丙酸镁中的一种。

优选的，所述的菱镁矿除钙工艺，所述步骤⑤中还包括将氢氧化镁产品进一步加工生产为工业氧化镁、电工氧化镁、电熔氧化镁、轻质碳酸镁或其它镁质化工材料中的一种。

优选的，所述的菱镁矿除钙工艺，所述步骤①煅烧温度为900～1050℃。

优选的，所述的菱镁矿除钙工艺，所述步骤②所述消化反应中所用水的温度为30～50℃，水与轻烧氧化镁粉的质量比为3～6∶1，消化反应时间为0.2～1h。

优选的，所述的菱镁矿除钙工艺，所述步骤③除钙反应温度为20～60℃，反应时间为0.5～1h，所述除钙剂加入量为除钙剂中的镁离子与浆液中氢氧化钙的摩尔比为1.01～1.2∶1。

优选的，所述的菱镁矿除钙工艺，所述步骤④洗涤用水量为滤饼质量的1～3倍。

优选的，所述的菱镁矿除钙工艺，包括以下具体步骤：

取500g含CaO 8.71％的菱镁矿置于马弗炉中，在940℃煅烧2h，得到轻烧氧化镁粉240g，将煅烧所得轻烧氧化镁粉置于1000mL反应罐中，加入30℃水500mL，搅拌下进行消化反应，20min后向其中加入硝酸镁90g，继续搅拌30min进行除钙反应，除钙过程反应温度维持在50℃，反应结束后浆液过滤，滤饼用1260mL水进行洗涤，洗涤后的滤饼置于烘箱中在110℃下烘干4h，得氢氧化镁产品。

本发明与现有菱镁矿除钙工艺相比具有的有益效果为：

本发明通过一定的热处理和化学处理过程对菱镁矿进行加工，以除去其中的钙杂质。除钙后所得氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品可直接应用于阻燃剂、油品添加剂和水处理中和剂等领域。也可进一步加工生产工业氧化镁、电工氧化镁、电熔氧化镁、轻质碳酸镁等其他高附加值镁质化工材料。与现有碳化法菱镁矿除钙工艺相比本工艺具有工艺流程短、成本低等优点；与现有浮选法菱镁矿除钙工艺相比本工艺具有除钙彻底、产品方案灵活等优点。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

取500g含CaO 8.71％的菱镁矿置于马弗炉中，在940℃煅烧2h，得到轻烧氧化镁粉240g。将煅烧所得轻烧氧化镁粉置于1000mL反应罐中，加入30℃水500mL，搅拌下进行消化反应。20min后向其中加入硝酸镁90g，继续搅拌30min进行除钙反应，除钙过程反应温度维持在50℃。反应结束后浆液过滤，滤饼用1260mL水进行洗涤。洗涤后的滤饼置于烘箱中在110℃下烘干4h，得氢氧化镁产品306g，氢氧化镁产品中CaO含量为0.42％。

实施例二

取500g含CaO 9.32％的菱镁矿置于马弗炉中，在990℃煅烧2h。得到轻烧氧化镁粉240g。将煅烧所得轻烧氧化镁粉置于2000mL反应罐中，加入50℃水1000mL，搅拌下进行消化反应。15min后向其中加入六水氯化镁141g，继续搅拌1.5h进行除钙反应，除钙过程反应温度维持在70℃。反应结束后浆液过滤，滤饼用1820mL水进行洗涤。洗涤后的滤饼置于烘箱中在120℃下烘干3h，得氢氧化镁产品306g，氢氧化镁产品中CaO含量为1.13％。

实施例三

取500g含CaO 7.13％的菱镁矿置于马弗炉中，在1030℃煅烧2h。得到轻烧氧化镁粉241g。将煅烧所得轻烧氧化镁粉置于2000mL反应罐中，加入20℃水1400mL，搅拌下进行消化反应。1.5h后向其中加入溴化镁118g，继续搅拌2h进行除钙反应，除钙过程反应温度维持在30℃。反应结束后浆液过滤，滤饼用3200mL水进行洗涤。洗涤后的滤饼置于烘箱中在130℃下烘干2h，得氢氧化镁产品307g，氢氧化镁产品中CaO含量为0.29％。

实施例四

取500g含CaO 5.25％的菱镁矿置于马弗炉中，在880℃煅烧2h。得到轻烧氧化镁粉240g。将煅烧所得轻烧氧化镁粉置于3000mL反应罐中，加入40℃水1900mL，搅拌下进行消化反应。1h后向其中加入乙酸镁74g，继续搅拌40min进行除钙反应，除钙过程反应温度维持在80℃。反应结束后浆液过滤，滤饼用2600mL水进行洗涤。洗涤后的滤饼置于烘箱中在140℃下烘干1.5h，得氢氧化镁产品308g，氢氧化镁产品中CaO含量为0.69％。

Claims (8)

1.一种菱镁矿除钙工艺，其特征是，它包括以下步骤：

①将菱镁矿在800～1100℃煅烧，脱去二氧化碳生成含氧化镁和氧化钙的轻烧氧化镁粉；

②将所述轻烧氧化镁粉与水混合进行消化反应，生成含氢氧化镁和氢氧化钙的浆液，所述消化反应中所用水的温度为20～60℃，水与轻烧氧化镁粉的质量比为2～8∶1，消化反应时间为0.2～2h；

③向所述步骤②所得浆液中加入除钙剂进行除钙反应，除钙反应温度为20～90℃，反应时间为0.5～2h，所述除钙剂加入量为除钙剂中的镁离子与浆液中氢氧化钙的摩尔比为1.01～2∶1；

④将所述步骤③除钙后的浆液进行过滤，得氢氧化镁滤饼和含钙盐溶液，将滤饼用水进行洗涤，洗涤用水量为滤饼质量的1～5倍；

⑤洗涤后的滤饼在110～150℃下干燥2～4h得到氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品。

2.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是，所述除钙剂为硝酸镁、氯化镁、溴化镁、碘化镁、甲酸镁、乙酸镁、丙酸镁中的一种。

3.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是，所述步骤⑤中还包括将氢氧化镁产品进一步加工生产为工业氧化镁、电工氧化镁、电熔氧化镁、轻质碳酸镁或其它镁质化工材料中的一种。

4.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是，所述步骤①煅烧温度为900～1050℃。

5.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是，所述步骤②消化反应中所用水的温度为30～50℃，水与轻烧氧化镁粉的质量比为3～6∶1，消化反应时间为0.2～1h。

6.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是，所述步骤③除钙反应温度为20～60℃，反应时间为0.5～1h，所述除钙剂加入量为除钙剂中的镁离子与浆液中氢氧化钙的摩尔比为1.01～1.2∶1。

7.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是，所述步骤④洗涤用水量为滤饼质量的1～3倍。

8.如权利要求1所述的菱镁矿除钙工艺，其特征是包括以下具体步骤：

取500g含CaO 8.71％的菱镁矿置于马弗炉中，在940℃煅烧2h，得到轻烧氧化镁粉240g，将煅烧所得轻烧氧化镁粉置于1000mL反应罐中，加入30℃水500mL，搅拌下进行消化反应，20min后向其中加入硝酸镁90g，继续搅拌30min进行除钙反应，除钙过程反应温度维持在50℃，反应结束后浆液过滤，滤饼用1260mL水进行洗涤，洗涤后的滤饼置于烘箱中在110℃下烘干4h，得氢氧化镁产品。