CN102139895A - 采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及二次资源综合利用技术领域,具体涉及采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法。将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1:0.5~1:10导入原位热解反应装置中,在搅拌作用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度600~1000℃、反应时间1~60min,得到含氧化镁的固体产物及副产物氯气。本发明中的原位热解反应中采用的搅拌作用使氧气气泡微细化和分散,提高了气—液反应的效率。以海绵钛生产的副产品为原料,通过原位热解同时得到高纯氯化镁和氯制品,实现了二次资源的增值利用;本发明利用熔融态氯化镁的余热作为热源,大幅度降低了生产过程中的能耗。

Description

采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及二次资源综合利用技术领域,具体涉及采用海绵钛副产品熔融氯化镁 制备高纯氧化镁的方法。
背景技术
[0002] 高纯氧化镁是指含量高于97%的氧化镁产品,该类产品因具有阻燃性好、吸附性 好、熔点高等优点,而被广泛的应用于耐火材料、化工原料、医药、水泥、医药及食品工业中, 目前我国高纯氧化镁每年需求缺口在9万吨左右,占总需求量的90%以上。目前,氧化镁的 生产方法主要包括以下几种:
卤水纯碱法,即先将卤水加水稀释至一定浓度,经精制后加入带搅拌的反应装 置,在搅拌作用下与一定浓度的纯碱溶液在55°C下反应生成碱式碳酸镁,经过固液分离后, 漂洗沉淀物,沉淀物经700°C、00°C煅烧得到氧化镁。该方法适用与卤水、纯碱资源较丰富 的地区,但成本较高;
卤水碳铵法,该方法是将海水制盐后的母液在除去杂质后与碳酸氢铵按适当的 比例混合并进行沉淀反映,再经脱水、烘干、煅烧、粉碎得到氧化镁产品。该方法的主要缺点 是能耗较高,能耗费用约占总生产成本的75%左右,且该方法的副产品氯化铵处理难度较 大;
碳化法,该方法以菱镁矿或白云石为主要原料,通过煅烧、消化、碳化、过滤、热解、灼 烧等工序制备氧化镁,该方法的主要缺点是产品氧化镁的纯度较低;
镁盐直接热解法,该方法主要是以氯化镁溶液为原料,通过高温热分解的方式 制备氧化镁及氯化氢气体,使用该技术生产的氧化镁纯度较高,且工序简单,但由于该方法 的产物为氯化氢,在有水蒸汽存在的情况下对设备的腐蚀性较强,因此还没有得到应用;
目前制备高纯氧化镁的专利技术比较多,其中申请号:CN200410019475. 1的发 明专利申请“高纯氧化镁的生产方法”是使用卤水为原料,使用真空蒸发、沉降分离、喷雾热 解、动态煅烧、闪蒸干燥的方式制备高纯氧化镁,并回收卤水中的盐酸;公开号:CN1765747 的发明专利“高纯氧化镁的清洁生产制备方法”是使用盐场废物苦卤为原料,通过添加纯 碱厂的煅烧炉冷凝液沉淀苦卤中的镁离子,再经熟化、间歇洗涤、烘干、煅烧制备高纯氧化 镁;申请号:CN200410100458.0的发明专利申请“一种晶须选择法生产高纯氧化镁的制备 方法”是以轻烧氧化镁为原料,通过使用硫酸溶解、加碱沉淀、洗涤等工序制备高纯氧化镁, 产品纯度可达99%以上;申请号:CN200710024943. 8的发明专利申请“利用盐湖老卤生产高 纯氧化镁及锂盐的工艺”是以盐湖老卤为原料,经过脱水、一次热解、反吸水份、二次热解、 气化、煅烧等步骤制备高纯氧化镁;申请号:CN200610071248. 2的发明专利申请“一种密闭 热解水合氯化镁制备高纯氧化镁的方法”以盐湖水氯镁石或海水商水精制后的溶液经脱水 得到的水合氯化镁为原料,通过密闭热解、水化除杂、过滤、洗涤、焙烧等工序制备MgO含量 大于99%的高纯氧化镁,尾气经吸收可得到30-36%的盐酸;申请号:CN92108483. 8的发明 专利申请“一种制备高纯氧化镁的工艺技术”是以水氯镁石饱和溶液为原料,以复合流化床作为热解反应器,通过旋风分离、沉降、布袋收尘等工序制备高纯氧化镁及稀盐酸,该技术 得到的氧化镁纯度为95%左右;公开号:CN1408904的发明专利“一种废次菱镁矿石生产高 纯氧化镁单晶体的方法”是以纯度为35、4%的菱镁矿矿石为原料,通过反射炉轻烧、加水消 化、通(X)2搅拌、过滤、热分解、二次过滤、烘干及烧结等工序制备活性氧化镁等产品。
[0003] 生产海绵钛一般采用Kroll法,大多经过氯化镁电解实现镁和氯的循环利用,而 我国相当一部分生产海绵钛的企业,直接购买四氯化钛进行镁还原生产海绵钛,这样氯化 镁就成为副产品,而大多企业没有处理氯化镁而作为废弃物。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的不足,提供一种采用海绵钛副产品熔融氯化 镁制备高纯氧化镁的方法,短流程、低成本制备高纯氧化镁,综合利用资源。
[0005] 实现本发明目的的技术方案包括以下工艺步骤:将海绵钛生产过程中蒸馏工序段 产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 :0. 5^1 :10导入原位热解反应装置中,在搅拌作用下 利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度60(Γ1000Ό、反应时间广60min,得到 含氧化镁的固体产物及副产物氯气,热解反应式如下:
2MgCl2+02=2Mg0+2Cl2
所述的原位热解反应装置为一密闭的反应容器,包括氧气入口以及氧气、氯气的混合 气出口,由顶部或侧部导入装置内的熔融态氯化镁与采用底吹或侧吹导入反应装置内的氧 气在装置底部反应生成氧化镁及氯气;
所述的原位热解反应中的搅拌方式为正转式、间歇式或双向式,搅拌转速为 50"300rpm ;
所述的含氧化镁的固体产物中氧化镁的含量为98. 5wt9T99. 5wt%,余量为杂质。
[0006] 与现用技术相比,本发明的特点及其有益效果是:
(1)本发明中的原位热解反应中采用的搅拌作用使氧气气泡微细化和分散,提高了 气一液反应的效率;
(2)本发明以海绵钛生产的副产品为原料,通过原位热解同时得到高纯氯化镁和氯制 品,实现了二次资源的增值利用;
(3)本发明是短流程的氯化镁综合利用技术,运行成本低;
(4)本发明利用熔融态氯化镁的余热作为热源,大幅度降低了生产过程中的能耗。
具体实施方式
[0007] 下面结合实施例对本发明作详细说明,但本发明的保护范围不仅限于下述的实施 例:
下述实施例采用的原位热解反应装置为一密闭的反应容器,包括氧气入口以及氧气、 氯气的混合气出口,由顶部或侧部导入装置内的熔融态氯化镁与采用底吹或侧吹导入反应 装置内的氧气在装置底部反应生成氧化镁及氯气。
[0008] 实施例1 :将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 : 10导入原位热解反应装置中,氧气采用底吹方式导入,在搅拌转速为300rpm的正向搅拌作 用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度600°C、反应时间60min,得到含氧化镁的固体产物及副产物氯气,氧化镁由原位反应装置下部排出,固体产物中氧化镁含 量为98. 3wt%,余量为杂质。
[0009] 实施例2 :将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 : 5导入原位热解反应装置中,氧气采用底吹方式导入,在搅拌转速为300rpm的间歇式搅拌 作用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度1000°C、反应时间lmin,得到 含氧化镁的固体产物及副产物氯气,氧化镁由原位反应装置下部排出,固体产物中氧化镁 含量为98. 5wt%,余量为杂质。
[0010] 实施例3 :将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 : 3导入原位热解反应装置中,氧气采用底吹方式导入,在搅拌转速为50rpm的双向式搅拌作 用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度900°C、反应时间20min,得到含 氧化镁的固体产物及副产物氯气,氧化镁由原位反应装置下部排出,固体产物中氧化镁含 量为99. 0wt%,余量为杂质。
[0011] 实施例4 :将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 : 0. 5导入原位热解反应装置中,氧气采用侧吹方式导入,在搅拌转速为150rpm的间歇式搅 拌作用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度900°C、反应时间20min,得 到含氧化镁的固体产物及副产物氯气,氧化镁由原位反应装置下部排出,固体产物中氧化 镁含量为99. 3wt%,余量为杂质。
[0012] 实施例5 :将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 : 5导入原位热解反应装置中,氧气采用侧吹方式导入,在搅拌转速为200rpm的双向式搅拌 作用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度800°C、反应时间30min,得到 含氧化镁的固体产物及副产物氯气,氧化镁由原位反应装置下部排出,固体产物中氧化镁 含量为99. 5wt%,余量为杂质。
[0013] 实施例6 :将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 : 3导入原位热解反应装置中,氧气采用侧吹方式导入,在搅拌转速为200rpm的间歇式搅拌 作用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度800°C、反应时间40min,得到 含氧化镁的固体产物及副产物氯气,氧化镁由原位反应装置下部排出,固体产物中氧化镁 含量为99. 0wt%,余量为杂质。

Claims (5)

1.采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法,其特征在于按如下步骤进 行:将海绵钛生产过程中蒸馏工序段产生的熔融氯化镁与氧气按摩尔比1 :0. 5^1 :10导入 原位热解反应装置中,在搅拌作用下利用熔融氯化镁的余热发生原位热解反应,反应温度 60(Tl00(rC、反应时间广60min,得到含氧化镁的固体产物及副产物氯气。
2.根据权利要求1所述的采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法,其特 征在于所述氧气采用底吹或侧吹导入原位热解反应装置。
3.根据权利要求1所述的采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法,其特 征在于所述的原位热解反应装置为一密闭的反应容器,包括氧气入口以及氧气、氯气的混 合气出口,由顶部或侧部导入装置内的熔融态氯化镁与吹入反应装置内的氧气在装置底部 反应生成氧化镁及氯气。
4.根据权利要求1所述的采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法, 其特征在于所述的原位热解反应中的搅拌方式为正转式、间歇式或双向式,搅拌转速为 50〜300rpm。
5.根据权利要求1所述的采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法,其特 征在于所述的含氧化镁的固体产物中氧化镁的含量为98. 5wt9T99. 5wt%,余量为杂质。
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