CN102390848B - 一种硫酸镁综合利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫酸镁综合利用工艺，具体步骤为，将硫酸镁溶液和石灰乳在一定条件下进行反应，生成氢氧化镁和硫酸钙混合物沉淀，通过控制反应结晶条件，使氢氧化镁颗粒长大。对混合物悬浮液调整pH值、添加抑制剂和捕收剂后进行浮选分离，将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品。本发明工艺具有环境友好，工艺简单，流程短，生产成本低，钙镁分离彻底，产品纯度高、应用范围广、产品方案灵活可调等优点。

Description

一种硫酸镁综合利用工艺
技术领域
本发明属化工技术领域，涉及一种硫酸镁的综合利用工艺，具体涉及一种以硫酸镁和石灰乳为原料制取氢氧化镁和硫酸钙产品的工艺。
背景技术
硫酸镁是一种重要的含镁原料，其来源十分广泛。如硫酸法生产硼酸后的硫酸镁母液、酸法生成钛白粉的副产物、有色冶金行业的副产硫酸镁和电厂镁法脱硫的副产硫酸镁等。对这些副产硫酸镁的综合利用既是减排降害的环保要求，又可以生产有用化工产品，增加企业利润。经济效益和环境效益显著。
目前对副产硫酸镁进行回收利用的途径很多。最简单的工艺是将硫酸镁废液进行蒸发结晶，得到硫酸镁固体产品。该工艺的主要不足是能耗高、效率低，产品纯度低、应用领域有限。
T.Karidakis等提出了一种硫酸镁废液利用工艺(见Hydrometallurgy76(2005)105～114)，即将硫酸镁溶液与石灰乳在一定条件下混合进行反应，生成氢氧化镁和硫酸钙混合物，将此混合物直接用作高分子材料的填料，以代替碳酸钙等传统填料。该法的优点是工艺简单，成本低。但所得产品是混合物，性能较差，应用领域和使用量有限。
中国专利CN101760617A在此基础上进行改进，提出对氢氧化镁和硫酸钙混合物进行分离后分别制取硫酸钙固体产品和非沉淀氢氧化镁浆体。氢氧化镁浆体未经固液分离而直接用于电厂脱硫，优点是成本相对较低，缺点是长距离输送不便、运输成本高，氢氧化镁产品无法用于阻燃剂、抑钒剂等高端领域。而若将氢氧化镁浆体进行固液分离制取氢氧化镁固体产品，则该工艺存在氢氧化镁颗粒细小、分离非常困难的问题。另外，该文献对工艺核心，即氢氧化镁和硫酸钙混合物分离的具体工艺并未公开。
中国专利CN101104522A公开的另一种硫酸镁利用工艺是：向硫酸镁废液加入石灰乳，搅拌反应一段时间，得到硫酸钙和氢氧化镁混合沉淀物，然后把沉淀物移入微压反应釜中，加压下通二氧化碳碳化，经过滤，获得碳酸氢镁溶液，在加热和搅拌条件下进行碳酸氢镁溶液热解得到碱式碳酸镁沉淀，最后过滤、洗涤、烘干、煅烧，获得活性氧化镁。该工艺采用加压碳化的方法实现钙镁分离，对设备要求较高、操作控制困难；另外，由于碳化所得碳酸氢镁溶液浓度很低，故热解过程需消耗大量热能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硫酸镁综合利用工艺，具体来说是以硫酸镁和石灰乳为原料，制取氢氧化镁和硫酸钙产品。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实施：
本发明提供的一种硫酸镁综合利用工艺，包括以下步骤：
a.合成反应：将浓度为0.8～1.3mol/L的硫酸镁溶液置于反应罐中，加热至50～80℃，保持恒温，加入硫酸钙晶种，加入晶种的摩尔数为溶液中硫酸镁摩尔数的1％～3％，在恒定温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为0.8～2.0mol/L的石灰乳，进行合成反应，石灰乳加入量为其中氢氧化钙的摩尔数与硫酸镁溶液中硫酸镁的摩尔数之比为1∶1，石灰乳滴加时间为1～4h，滴加结束后继续恒温搅拌0.5～2h，得到含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液。
b.浮选分离：向上述步骤a所得的悬浮液中加入少量稀硫酸，调整pH值至8.5～9.0，向悬浮液中加入抑制剂和捕收剂，抑制剂加入量为0.3～0.6g/L悬浮液，捕收剂加入量为0.03～0.06g/L悬浮液，将悬浮液置于浮选机的浮选槽中进行浮选分离，搅拌速率800～1200r/min，充气空速80～130h-1，使氢氧化镁被浮选泡沫带出，而硫酸钙则留在浮选槽内，实现二者的分离，将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品。
所述抑制剂为硅酸钠、羧甲基纤维素、可溶性淀粉或明胶中的一种。
所述捕收剂为醋酸十二烷基铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
优选的，所述的硫酸镁综合利用工艺，所述步骤a中氢氧化镁悬浮液不经过滤、干燥，而直接以浆状产品用于烟气脱硫和酸性废水处理。
优选的，所述的硫酸镁综合利用工艺，所述步骤a合成反应中的恒定温度为55～60℃，硫酸镁溶液浓度为1.0～1.2mol/L，石灰乳浓度为1.3～1.5mol/L，石灰乳滴加时间为3～4h。
优选的，所述的硫酸镁综合利用工艺，其特征在于所述步骤b中pH值为8.5～8.7，抑制剂加入量为0.4～0.5g/L悬浮液，捕收剂加入量为0.04～0.05g/L悬浮液，搅拌速率970～1050r/min，充气空速100～115h-1。
本发明与现有硫酸镁利用工艺相比具有的有益效果为：
环境友好，工艺简单，流程短，生产成本低，钙镁分离彻底，产品纯度高、产品应用范围广。特别是由于合成反应过程中对反应条件的精确控制，使所得氢氧化镁沉淀粒度较大，便于浮选过程中与硫酸钙的分离以及浮选后氢氧化镁浆液的固液分离，可方便地得到氢氧化镁固体产品，应用于阻燃剂、抑钒剂等高附加值领域，产品方案灵活可调。
另外，本发明提出的硫酸镁利用工艺以硫酸镁和石灰乳为原料，制取氢氧化镁和硫酸钙产品。氢氧化镁可以用作新型无机阻燃剂，烟气脱硫剂，酸性废水的中和剂，水体重金属脱除剂等，硫酸钙产品广泛应用于建材、医药、食品、造纸等领域。
具体实施方式
下述实施例对本发明进行详细描述：
实施例1：
a.取500mL浓度为0.8mol/L的硫酸镁溶液置于反应罐中，加热至65℃，保持恒温，加入硫酸钙晶种0.7g。在恒定温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为1.2mol/L石灰乳333mL，进行合成反应，石灰乳滴加时间为4h。滴加结束后继续恒温搅拌0.5h。得到含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液。
b.向上述步骤a所得的悬浮液中加入少量稀硫酸，调整pH值至8.5。向悬浮液中加入0.33g硅酸钠，0.045g十二烷基硫酸钠。混合均匀后置于浮选机的浮选槽中进行浮选分离，搅拌速率800r/min，充气空速120h-1，使氢氧化镁被浮选泡沫带出，而硫酸钙则留在浮选槽内，实现二者的分离。将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品，氢氧化镁纯度为96.5％，硫酸钙纯度为97.3％。
实施例2：
a.取500mL浓度为1.1mol/L的硫酸镁溶液置于反应罐中，加热至75℃，保持恒温，加入硫酸钙晶种1.9g。在恒定温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为1.5mol/L石灰乳367mL，进行合成反应，石灰乳滴加时间为3h。滴加结束后继续恒温搅拌1.5h。得到含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液。
b.向上述步骤a所得的悬浮液中加入少量稀硫酸，调整pH值至8.7。向悬浮液中加入0.44g羧甲基纤维素，0.038g醋酸十二烷基铵。混合均匀后置于浮选机的浮选槽中进行浮选分离，搅拌速率1000r/min，充气空速90h-1，使氢氧化镁被浮选泡沫带出，而硫酸钙则留在浮选槽内，实现二者的分离。将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品，氢氧化镁纯度为97.5％，硫酸钙纯度为97.7％。
实施例3：
a.取500mL浓度为1.3mol/L的硫酸镁溶液置于反应罐中，加热至55℃，保持恒温，加入硫酸钙晶种3.4g。在恒定温度和一定搅拌条件下逐渐加入浓度为1.8mol/L石灰乳361mL，进行合成反应，石灰乳滴加时间为1h。滴加结束后继续恒温搅拌2h。得到含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液。
b.向上述步骤a所得的悬浮液中加入少量稀硫酸，调整pH值至8.9。向悬浮液中加入0.51g可溶性淀粉，0.048g十二烷基苯磺酸钠。混合均匀后置于浮选机的浮选槽中进行浮选分离，搅拌速率1050r/min，充气空速80h-1，使氢氧化镁被浮选泡沫带出，而硫酸钙则留在浮选槽内，实现二者的分离。将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品，氢氧化镁纯度为98.1％，硫酸钙纯度为96.9％。
实施例4：
a.取500mL浓度为0.9mol/L的硫酸镁溶液置于反应罐中，加热至80℃，保持恒温，加入硫酸钙晶种2.3g。在恒定温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为0.9mol/L石灰乳500mL，进行合成反应，石灰乳滴加时间为4h。滴加结束后继续恒温搅拌0.5h。得到含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液。
b.向上述步骤a所得的悬浮液中加入少量稀硫酸，调整pH值至8.6。向悬浮液中加入0.35g明胶，0.043g十二烷基苯磺酸钠。混合均匀后置于浮选机的浮选槽中进行浮选分离，搅拌速率950r/min，充气空速100h-1，使氢氧化镁被浮选泡沫带出，而硫酸钙则留在浮选槽内，实现二者的分离。将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品，氢氧化镁纯度为97.1％，硫酸钙纯度为96.4％。

Claims (4)

1.一种硫酸镁综合利用工艺，其特征是，包括以下步骤：
a.合成反应：将浓度为0.8～1.3mol/L的硫酸镁溶液置于反应罐中，加热至50～80℃，保持恒温，加入硫酸钙晶种，加入晶种的摩尔数为溶液中硫酸镁摩尔数的1％～3％，在恒定温度和搅拌条件下逐渐加入浓度为0.8～2.0mol/L的石灰乳，进行合成反应，石灰乳加入量为其中氢氧化钙的摩尔数与硫酸镁溶液中硫酸镁的摩尔数之比为1∶1，石灰乳滴加时间为1～4h，滴加结束后继续恒温搅拌0.5～2h，得到含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液；
b.浮选分离：向上述步骤a所得的悬浮液中加入少量稀硫酸，调整pH值至8.5～9.0，向悬浮液中加入抑制剂和捕收剂，抑制剂加入量为0.3～0.6g/L悬浮液，捕收剂加入量为0.03～0.06g/L悬浮液，将悬浮液置于浮选机的浮选槽中进行浮选分离，搅拌速率800～1200r/min，充气空速80～130h-1，使氢氧化镁被浮选泡沫带出，而硫酸钙则留在浮选槽内，实现二者的分离，将经浮选分离后的氢氧化镁悬浮液和硫酸钙悬浮液分别进行过滤、干燥，分别得到氢氧化镁和硫酸钙产品；
所述抑制剂为硅酸钠、羧甲基纤维素、可溶性淀粉或明胶中的一种；
所述捕收剂为醋酸十二烷基铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
2.如权利要求1所述的硫酸镁综合利用工艺，其特征在于所述步骤a中含氢氧化镁和硫酸钙混合沉淀的悬浮液不经过滤、干燥，而直接以浆状产品用于烟气脱硫和酸性废水处理。
3.如权利要求1所述的硫酸镁综合利用工艺，其特征在于所述步骤a合成反应中的恒定温度为55～60℃，硫酸镁溶液浓度为1.0～1.2mol/L，石灰乳浓度为1.3～1.5mol/L，石灰乳滴加时间为3～4h。
4.如权利要求1所述的硫酸镁综合利用工艺，其特征在于所述步骤b中pH值为8.5～8.7，抑制剂加入量为0.4～0.5g/L悬浮液，捕收剂加入量为0.04～0.05g/L悬浮液，搅拌速率970～1050r/min，充气空速100～115h-1。
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