CN102515213A - 一种低品位菱镁矿综合利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于菱镁矿综合利用技术与环境保护领域，涉及一种低品位菱镁矿综合利用的方法。包括将菱镁矿破碎、磨矿、分级、选矿、选矿产品煅烧、煅烧后有用组分转化为镁盐制备高纯氧化镁或直接电解为金属镁、制备耐火材料以及煅烧产生气体的回收利用。本发明将菱镁矿中的有用组分充分综合利用，实现了菱镁矿尾矿零排放，使低品位菱镁矿的利用率提高，高效利用了矿产资源，尤其是采用卧式流化床进行的流态化焙烧，节约能耗，使得经济效益最大化。

Description

一种低品位菱镁矿综合利用的方法

技术领域

本发明特别涉及一种低品位菱镁矿综合利用的方法，尤其涉及一种综合利用菱镁矿的工艺，属于菱镁矿综合利用技术与环境保护领域。

背景技术

我国菱镁矿资源无论在数量上还是质量上都具有得到独厚的优势，已探明储量30亿t，约占世界探明储量的1/4，居世界之首，主要集中于辽宁南部，储量达25.8亿t，占我国总探明储量的86%。然而由于菱镁矿资源的持续开发和高附加值镁盐产品对原材料要求的不断提高，能直接满足生产要求的菱镁矿(氧化镁含量43%～47.8%)资源越来越少。同时由于菱镁矿资源的粗犷经营，导致优质资源相对短缺，而占我国菱镁矿储量1/3的低品位菱镁矿(氧化镁含量35%～42%)资源却被闲置或废弃堆放，造成资源极大浪费，也导致生态破坏和环境污染。因此对低品位菱镁矿开发利用迫在眉睫，同时市场的需求也决定了我国镁产品必须高附加值化和功能化。

   专利申请公开号为CN102115813A的专利公开了一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于低品位菱镁矿煅烧获得MgO 和CO₂，再将MgO粉酸溶、碱沉淀以及碳化逐一提取有用组分，得到最终产品为MgO 、NaCl、Fe₂O₃、SiO₂、CaCO₃。该发明虽对菱镁矿中的有用组分一一分离提纯，但是工艺繁琐，成本较高，操作条件苛刻，不易大规模工业化生产。

专利申请公开号为CN101773868A的专利公开了一种菱镁矿提纯新工艺，其特征在于采用球磨机、分级机、反浮选、正浮选，将正浮选与反浮选相结合的工艺，将原菱镁矿破碎产品送入球磨机并加水，充分研磨后物料送入分级机，分级机的返砂返回球磨机，筛下产品进入反浮选作业，反浮选粗选的精矿送入反浮选精选，反浮选精选的精矿进入正浮选作业，正浮选粗选作业精矿作为最终精矿Ⅲ，正浮选精选作业中的精矿作为最终精矿，正浮选精选作业的尾矿作为最终精矿Ⅱ。精矿产品根据 MgO 含量的不同分为三种精矿，提高了镁矿的综合利用率，同时满足不同用户的不同需要，给社会创造了一定的经济效益。此发明仅采用选矿的方法除杂提纯产品的品位，制备的产品纯度不够高，未对产品进一步深加工，产值不高。

发明专利CN10956083A提出一种一步法炼镁工艺方法与设备，在密封的三相电炉内进行熔融还原反应，以菱镁矿石为原料、以焦炭或石墨为还原剂，萤石和铝土矿石为助熔剂，三种炉料经破碎直接以颗粒状分别投炉，在高温真空熔融状态下完成ＭgＯ＋Ｃ＝Ｍg＋ＣO的反应，镁蒸气先后凝成液体镁或结晶镁，趁热进入连续精炼炉内，直接进行精炼，最终获得99.97%金属镁锭，生产连续、自动化。该发明方法对入料菱镁矿未经选矿富集直接应用，能耗大，不符合时代节能减排的潮流。

    发明专利CN1485291A提出一种菱镁矿焙烧工艺及其专用装置，以小于10mm的矿粒为原料，在竖式焙烧炉里利用矿粒自行下沉，自上而下经历预热、焙烧、冷却工序。此设备不适合浮选后的细粒矿，焙烧时间不太容易控制。

发明内容

本发明目的主要是为了解决现有菱镁矿综合利用工艺方法与设备存在的产品纯度不高、能耗大、产值低、焙烧时间不容易控制的问题。

一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤如下：

（1）将菱镁矿经破碎机细碎到-2mm后，再经陶瓷磨矿机磨细至-200目占65%-95%，形成矿粉；

（2）对矿粉进行分级和选矿作业；

（3）采用卧式流化床对选矿产品分别进行流态化焙烧；

（4）选矿产品中MgO品位>47%的精矿轻烧后制备耐火材料或者电解制备金属镁。

（5）选矿产品中MgO品位<47%的尾矿轻烧后酸溶成镁盐制备高纯氧化镁；

（6）收集菱镁矿在轻烧过程中产生的气体用以制备副产品。 

步骤                                                

中分级选矿包括重选法、热选法、磁选和浮选法；其中重选法采用重介质旋流器；热选法为50～200mm的块矿在温度为900～1100℃轻烧后经手选除杂，边磨细边风选；磁选场强为800～3000 oe；浮选包括反浮选脱硅与正浮选，药剂包括十二胺、醚胺等阳离子捕收剂和油酸钠、油酸钾等脂肪酸类阴离子捕收剂，以及水玻璃和磷酸盐等调整剂和2^#油、煤油等起泡剂。

步骤

中卧式流化床为可收集CO₂且连续性作业的多室流化床，包括入料口

、出料口

、可控高度的隔板

、布风板、进气口

，入料口

在料室上端，出料口

在料室中间，进气口设在料室下面，在进气口

上面设有布风板

，隔板

将料室格成两部分；料室为顶端加盖的长方柱式，鼓入气体为纯氧，入料粒度<1mm，轻烧温度为700～1000℃，出料口接有袋式除尘器和气体回收装置，用以收集合格产品和气体。

步骤

中，制备耐材料电熔炉温度为1500～3000℃；氯化电解镁炉温700~1200℃，配炭系数0.1~0.5，氯气流量600~1500ml/min。

步骤

中盐酸溶解液采用石灰乳法、氨法、碳化法制备高纯氧化镁；硫酸溶解液结晶制备七水硫酸镁。

步骤

中收集到的CO₂冷凝成无色液体，再在低压下迅速蒸发，凝结成干冰；或者通入氨水中制备碳酸铵；或者由侯氏制碱法生产碳酸钠。

本发明提供了一种原料价廉、工艺简单、生产成本低、无环境污染、产品纯度高、高产值、易工业化生产的菱镁矿综合利用工艺。卧式流化床作为焙烧设备，充分发挥了浮选后菱镁矿粒度细的优势，物料悬浮于高温气流中，提供了有利的动力学条件；焙烧时间短，得到的轻烧镁活性高；传热效率高，温度易于控制。

附图说明

图1为一种低品位菱镁矿综合利用的方法流程图。

图2为卧式流化床示意图。

图3为实施例1浮选流程和药剂配置流程图。

图4为实施例2所示选矿法对矿样进行处理的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：某菱镁矿试验矿样经锤式破碎机破碎到-1mm，再经陶瓷球磨机磨矿至-200目占85%左右后进行浮选试验。浮选试验在1.5L XFD型挂槽式浮选机中进行。所用药剂十二胺、碳酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠为分析纯。浮选流程和药剂制度如图3：

试验结果如下：

采用卧式流化床对浮选尾矿进行轻烧，控制温度为950℃，时间为0.5h。取轻烧产品30g，加入10% 的HCl 40 mL反应25min后过滤，滤液用刚消化的石灰乳调节pH值为4.5过滤得到纯净的滤液。净化后的滤液中加入新鲜石灰乳，滴加速度10 mL/min，加入量为C_Ca ²⁺: C_Mg ²⁺= 0.9，80℃搅拌条件下反应2h，陈化2h。陈化后过滤得到的Mg(OH)₂用1mol/mL的MgCl₂洗涤1h，再次过滤得到Mg(OH)₂精矿。Mg(OH)₂烘干后在900℃煅烧2h得到高纯氧化镁，品位可达98.82%。

取经卧式流化床对浮选精矿在温度为850℃，时间为1h的轻烧产品130g，配炭系数0.3，焦炭粒度为0.5～0.9mm，将轻烧镁新产品与焦炭混匀在1000℃下进行氯化反应。反应在石英质管式反应器中进行，物料置于一石墨制成的筛板上，氯气流量700ml/min，反应时间60min，产出无水氯化镁293.24g，950℃电解得到金属镁75.28g。

收集轻烧过程反应产生的气体，并用蒸馏水洗涤该气体后通入150mL 35%氨水中充分反应，室温下缓慢蒸干，得到白色的碳酸氢铵6.14g。整个流程镁回收率为96.32%。

实施例2： 对某高硅低品位菱镁矿采用重-浮联合工艺脱硅，原矿化学多元素分析结果如下：

元素	MgO	SiO2	CaO	Fe2O3	烧失
						含量	42.95	6.08	1.15	0.29	48.27

采用图4所示选矿法对矿样进行处理：

将矿石粗破后经回转擦洗机分级，粗粒再次破碎筛分；细粒再经洗涤，筛下产品浮选、筛上产品经旋流器重介选矿，将浮选精矿与重介精矿合并为最终精矿。 最终精矿回收率和品位分别为70.33%、46.82% 。

采用卧式流化床对所得尾矿进行轻烧，控制温度为800℃，时间为40min。取轻烧产品30g，加入10% 的HCl 40 mL反应25min后过滤，滤液用刚消化的氨水调节pH值为3.5过滤得到纯净的滤液。收集反应产生的气体，并用于侯氏制碱制备碳酸钠。净化后的滤液中加入过量氨水， 90℃搅拌条件下反应4h，陈化2h。陈化后过滤得到的Mg(OH)₂精矿。Mg(OH)₂烘干后在800℃煅烧4h得到高纯氧化镁，品位可达98.18%。

将精矿加入30%左右的水，搅拌均匀入模成型为直径200mm，高500mm的圆柱体，在室温状态下放置2天，再在110℃下烘干24h，然后缓慢升温到800℃，保温2h，再升温至2500℃，焙烧2h得到耐火材料性能合格。

实施例3： 将实施例1磨细的原矿先在磁场强度为1400oe的磁选管中磁选，再进行浮选作业，可得到产率为0.57%，全铁品位为52.12%的铁精矿，同时浮选产品中精矿三氧化二铁从0.31%降至0.24%。

用卧式流化床对浮选尾矿进行轻烧，控制温度为750℃，时间为50min。取轻烧产品30g，加入10% 的H₂SO₄40 mL反应30min后过滤，滤液用氨水调节pH值为3.0除铁，加入NaS除重金属后，蒸发结晶得到MgSO₄·7H₂O。

取经卧式流化床对浮选精矿在温度为1000℃，时间为20min的轻烧产品130g，配炭系数0.4，焦炭粒度为0.5～0.9mm，将轻烧镁新产品与焦炭混匀在1000℃下进行氯化反应。反应在石英质管式反应器中进行，物料置于一石墨制成的筛板上，氯气流量1200ml/min，反应时间40min，产出无水氯化镁289.36g，700℃电解得到金属镁74.68g。

实施例4： 将实施例2中得到的氢氧化镁加水调节浓度到20%，通入CO₂，控制pH为7.3终点，过滤，将滤液蒸发、结晶，900℃煅烧2h，可得品位为99.91%的高纯氧化镁产品。

Claims (7)

1.一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤如下：

（1）将菱镁矿经破碎机细碎到-2mm后，再经陶瓷磨矿机磨细至-200目占65%-95%，形成矿粉；

（2）对矿粉进行分级和选矿作业；

（3）采用卧式流化床对选矿产品分别进行流态化焙烧；

（4）选矿产品中MgO品位>47%的精矿轻烧后制备耐火材料或者氯化电解制备金属镁；

（5）选矿产品中MgO品位<47%的尾矿轻烧后酸溶成镁盐制备高纯氧化镁；

（6）收集菱镁矿在轻烧过程中产生的二氧化碳气体用以制备副产品。

2.根据权利要求1所述的一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤                                                

中分级选矿包括重选法、热选法、磁选和浮选法；其中重选法采用重介质旋流器；热选法为50～200mm的块矿在温度为900～1100℃轻烧后经手选除杂，边磨细边风选；磁选场强为800～3000 oe；浮选包括反浮选脱硅与正浮选，药剂包括阳离子捕收剂和脂肪酸类阴离子捕收剂，以及调整剂和起泡剂。

3.根据权利要求1所述的一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤

中卧式流化床为可收集CO₂且连续性作业的多室流化床，包括入料口

、出料口

、可控高度的隔板、布风板

、进气口

；入料口

在料室上端，出料口

在料室中间，进气口

设在料室下面，在进气口

上面设有布风板

，隔板

将料室格成两部分；料室为顶端加盖的长方柱式，鼓入气体为纯氧，入料粒度<1mm，轻烧温度为700～1000℃，出料口接有袋式除尘器和气体回收装置，用以收集合格产品和气体。

4.根据权利要求1所述的一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤

中制备耐材料电熔炉温度为2500～3000℃；氯化电解镁炉温700~1200℃，配炭系数0.1~0.5，氯气流量600~1500ml/min。

5.根据权利要求1所述的一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤

中盐酸溶解液采用石灰乳法、氨法、碳化法制备高纯氧化镁；硫酸溶解液结晶制备七水硫酸镁。

6.根据权利要求1所述的一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于步骤

中收集到的CO₂冷凝成无色液体，再在低压下迅速蒸发，凝结成干冰；或者通入氨水中制备碳酸铵；或者由侯氏制碱法生产碳酸钠。

7.根据权利要求2所述的一种低品位菱镁矿综合利用的方法，其特征在于阳离子捕收剂为十二胺、醚胺，脂肪酸类阴离子捕收剂为油酸钠、油酸钾，调整剂为水玻璃和磷酸盐，起泡剂2^#油、煤油。

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