CN108408746A

CN108408746A - 轻质氧化镁的双减碳化制备方法

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Publication number: CN108408746A
Application number: CN201810317008.9A
Authority: CN
Inventors: 刘献斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-08-17

Abstract

本发明涉及一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，包括步骤：将原料依次进行消化、碳化、一次压滤、分解、二次压滤和煅烧，得到CaO含量低于0.05％、Fe含量低于0.001％、MgO含量高于99.5％的轻质氧化镁；其中，原料选自白云石、重质氧化镁、水镁石和氢氧化镁中的一种或多种。本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，缩短了传统工艺的过程，取消了高能耗、高污染设备，减少了投资，降低了生产成本，解决了传统碳化法中热水不能全部回收利用的难题；对于每吨氧化镁产品，煤耗2～3T，电耗与传统工艺相比减少50％，生产用水减少40％～50％，并能全部回收利用；制备得到的轻质氧化镁质量稳定。

Description

轻质氧化镁的双减碳化制备方法

技术领域

本发明涉及氧化镁制备技术领域，具体涉及一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法。

背景技术

轻质氧化镁广泛应用于表面涂层、造纸、冶金、陶瓷和耐火材料等领域。生产高纯氧化镁的方法主要有卤水-石灰石(白云石)法、卤水-氨化法、卤水-纯碱法、卤水-碳铵法、白云石-碳化法等。由于白云石碳化法工艺的高能耗、高污染的缺陷，限制了碳化法产品的发展和矿源的利用，使多家采用白云石碳化法工艺生产的企业，近几年陆续停产。为了满足市场对碳化法产品的需求，急切需要对碳化法工艺进行改进，使其能够降低产品成本、提高产品质量、降低环境污染，让碳化法产品重新立足于市场。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，缩短了工艺过程，取消了高能耗、高污染设备，减少了投资，降低了生产成本，解决了传统碳化法中热水不能全部回收利用的难题；对于每吨氧化镁产品，煤耗2～3T，电耗与传统工艺相比减少50％，生产用水减少40％～50％，并能全部回收利用；制备得到的轻质氧化镁质量稳定，完全符合HG/T 2573-2006《工业轻质氧化镁》的I类和II类优等品技术要求。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明提供了一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，包括步骤：将原料依次进行消化、碳化、一次压滤、分解、二次压滤和煅烧，得到轻质氧化镁；其中，原料选自白云石、重质氧化镁、水镁石和氢氧化镁中的一种或多种。

消化具体包括：将原料和水以1:(75～81)的质量比混合，然后控制消化的温度为85～90℃，消化的时间为0.5～0.8h，在消化的过程中不断的进行搅拌。

碳化，是在碳化塔中，对消化得到的产物通入二氧化碳，进行碳化反应。

优选地，碳化是定量流动分层碳化，使碳化反应在不同的温度和不同的二氧化碳流量流速条件下进行。

优选地，定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.6～7.8，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.5L/min～0.8L/min；第二碳化中，调节初始pH值为9.1～9.3，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.1L/min～1.2L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.2～7.4，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.3L/min～0.4L/min。

一次压滤具体包括：将碳化得到的乳液进行过滤，收集的残渣为轻质碳酸钙，收集的滤液为重镁水。

分解是将一次压滤收集得到的滤液进行分解；分解的方法是采用喷雾方式与洁净空气逆流接的条件下解析出二氧化碳，并使碱式碳酸镁结晶；或分解的方法是在喷雾塔中利用煅烧工段余热作为加热条件进行分解。

二次压滤是将分解得到的产物过滤，收集滤渣，得到碱式碳酸镁。

煅烧是将二次压滤收集得到的滤渣采用采用三位一体煅烧炉进行煅烧，煅烧的温度为850～1100℃，煅烧的时间为1.5～2.5h，得到轻质氧化镁。需要说明的是，三位一体锻烧炉使物料瞬间加热煅烧，根据产品物理性能的不同温度在850～1100℃调节。

本发明还保护根据上述的双减碳化法制备得到的轻质氧化镁，其中，按质量百分比计，CaO含量低于0.05％、Fe含量低于0.001％、MgO含量高于99.5％。

本发明提供的技术方案，具有如下的有益效果：

(1)本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，是在传统的白云石碳化法工艺的基础上进行了优化改造，简化了生产工艺过程，增加了适合多品种原料生产地使用性，根据不同原料的生产特点，减去了不同高能耗的工段及设备，如；机械竖窑、压缩机、锅炉、热解工段；通过实际生产实验，在工艺设备不变的条件下可以投入不同的原料生产，如；白云石、重质氧化镁、水镁石等原料；通过实际生产证明，产品质量可以满足市场多个领域的使用需求，如；高纯度、高纯高活性、以及工业橡胶产品、化工产品、医药产品所需的高、中、低各类氧化镁和碳酸镁产品。

(2)本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，为了提高碳化速度和碳酸轻镁的浓度，对碳化塔进行了改造，实施了定量流动分层碳化法，使碳化反应在不同的压力、不同的温度、不同的流量流速条件进行，提高了碳化速度和碳酸镁的溶液浓度，在等量浓度乳液的基础上与传统的鼓泡碳化相比，定量流动分层碳化法的碳化时间比鼓泡碳化法的碳化时间减少了10～15分钟，主要是控制了铁、猛、砷等有害离子进入产品，并且使碳酸轻镁溶液中的氧化镁含量提高到12～15g/L，产量提高了两倍，产品质量指标提高了十倍，能满足医药食品以及高纯高活性要求。

(3)由碳酸轻镁溶液脱去二氧化碳以制取碱式盐的过程，在传统的碳化法生产工艺中，对于碳酸轻镁的分解通常采用蒸汽加热的方法，通过不同的加热方法得到不同粒径的碱式盐，但由于锅炉煤耗太高、废气、废渣排放太大，不符合当前环境保护要求；本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，可采用两种方法进行，一是碳酸氢镁溶液在高浓度，采用喷雾方式与洁净空气逆流接的条件解析出二氧化碳，使碱式碳酸镁结晶，二是使碳酸氢镁溶液在喷雾塔中利用煅烧工段余热加热条件进行；根据产品的要求和碳酸轻镁溶液的浓度，在给定不同的条件下，碳酸轻镁溶液可以在静止状态下分解，也可以在不同的流动状态下分解；由于给定的分解条件不同得到碱式碳酸镁粒径也不相同，得到不同物理性能的碱式碳酸镁产品，并且得到的碳酸镁滤饼含水率较低60％～70％，为煅烧不同品级的氧化镁和降低煅烧能耗提供了基础条件。

(4)生产各品级的轻质氧化镁，除了对碳酸镁的结晶要求外，煅烧温度和煅烧方法对氧化镁的物理性能变化起到主要作用；本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，煅烧采用三位一体煅烧炉，高温段采用了耐热浇铸不锈钢，最高温度可达1150℃，使用天然气与煤气直接加热，物料在流动下加热煅烧，可以根据产品要求随意调节温度，能够连续或间断生产，满足各品级的轻质氧化镁要求，煅烧尾气可以送炉分解工段余热利用。

(5)本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，根据使用原料的不同将传统的碳化法工艺进行了不同程度简化，缩短了工艺过程，取消了高能耗、高污染设备，减少了投资，降低了生产成本，增强了氧化镁产品市场竞争能力，解决了传统碳化法中热水不能全部回收利用的难题，通过实际生产测试主要能耗指标如下：对于每吨氧化镁产品，煤耗2～3T(白云石3吨，重质镁2吨)，电耗与传统工艺相比减少50％，生产用水减少40％～50％，并全部回收利用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为传统白云石碳化法的流程示意图；

图2为本发明实施例中的轻质氧化镁双减碳化法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

本发明提供一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，是将原料依次进行消化、碳化、一次压滤、分解、二次压滤和煅烧，得到轻质氧化镁；其中，原料选自白云石、重质氧化镁、水镁石和氢氧化镁中的一种或多种，具体包括步骤如下。

消化：将原料和水以1:(75～81)的质量比混合，然后控制消化的温度为85～90℃，消化的时间为0.5～0.8h，在消化的过程中不断的进行搅拌。

碳化：在碳化塔中，对消化得到的产物进行定量流动分层碳化，使碳化反应在不同的温度和不同的二氧化碳流量流速条件下进行；

定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.6～7.8，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.5L/min～0.8L/min；第二碳化中，调节初始pH值为9.1～9.3，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.1L/min～1.2L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.2～7.4，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.3L/min～0.4L/min。

一次压滤：将碳化得到的乳液进行过滤，收集的残渣为轻质碳酸钙，收集的滤液为重镁水。

分解：将重镁水进行分解，具体采用喷雾方式与洁净空气逆流接的条件解析出二氧化碳，并使碱式碳酸镁结晶。

二次压滤：将分解得到的产物过滤，收集滤渣，得到碱式碳酸镁。

煅烧：将碱式碳酸镁采用采用三位一体煅烧炉进行煅烧，煅烧的温度为850～1100℃，煅烧的时间为1.5～2.5h，得到轻质氧化镁；轻质氧化镁中，按质量百分比计，CaO含量低于0.05％、Fe含量低于0.001％、MgO含量高于99.5％。

下面结合具体实施例对本发明提供的轻质氧化镁的双减碳化制备方法作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，是将原料白云石依次进行消化、碳化、一次压滤、分解、二次压滤和煅烧，得到轻质氧化镁，具体包括步骤如下。

消化：将原料白云石和水以1:78的质量比混合，然后控制消化的温度为87℃，消化的时间为0.6h，在消化的过程中不断的进行搅拌。

定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.7，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.65L/min；第二碳化中，调节初始pH值为9.2，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.15L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.3，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.35L/min。

煅烧：将碱式碳酸镁采用采用三位一体煅烧炉进行煅烧，煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为1.9h，得到轻质氧化镁。

结果分析：轻质氧化镁呈白色蓬松状，X-射线衍射分析图谱显示为纯氧化镁。轻质氧化镁化学成分：按质量百分比计，CaO含量为0.01％、Fe含量为0.0008％、MgO含量为99.95％。

实施例二

消化：将原料白云石和水以1:75的质量比混合，然后控制消化的温度为85℃，消化的时间为0.5h，在消化的过程中不断的进行搅拌。

定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.6，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.5L/min；第二碳化中，调节初始pH值为9.1，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.1L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.2，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.3L/min。

煅烧：将碱式碳酸镁采用采用三位一体煅烧炉进行煅烧，煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为1.5h，得到轻质氧化镁。

结果分析：轻质氧化镁呈白色蓬松状，X-射线衍射分析图谱显示为纯氧化镁。轻质氧化镁化学成分：按质量百分比计，CaO含量为0.04％、Fe含量为0.0009％、MgO含量为99.87％。

实施例三

消化：将原料白云石和水以1:81的质量比混合，然后控制消化的温度为90℃，消化的时间为0.8h，在消化的过程中不断的进行搅拌。

定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.8，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.8L/min；第二碳化中，调节初始pH值为9.3，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.2L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.4，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.4L/min。

煅烧：将碱式碳酸镁采用采用三位一体煅烧炉进行煅烧，煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为2.5h，得到轻质氧化镁。

结果分析：轻质氧化镁呈白色蓬松状，X-射线衍射分析图谱显示为纯氧化镁。轻质氧化镁化学成分：按质量百分比计，CaO含量为0.03％、Fe含量为0.0009％、MgO含量为99.91％。

对比例一

本对比例提供一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，是将原料白云石依次进行消化、碳化、一次压滤、分解、二次压滤和煅烧，得到轻质氧化镁，具体包括步骤如下。

碳化：在碳化塔中，冷却至室温后通入CO₂，CO₂流速为0.5L/min，并跟踪测试碳化体系pH值，当碳化体系为pH＝8.5时，加入草酸铵，使体系中草酸根的浓度为0.002mol/L，继续碳化至pH＝6.5，停止碳化。

结果分析：轻质氧化镁呈白色蓬松状，X-射线衍射分析图谱显示为纯氧化镁。轻质氧化镁化学成分：按质量百分比计，CaO含量为0.17％、Fe含量为0.0023％、MgO含量为98.52％。

对比例二

定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.7，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.65L/min；第二碳化中，调节初始pH值为8.9，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.15L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.3，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.35L/min。

结果分析：轻质氧化镁呈白色蓬松状，X-射线衍射分析图谱显示为纯氧化镁。轻质氧化镁化学成分：按质量百分比计，CaO含量为0.08％、Fe含量为0.0010％、MgO含量为98.15％。

对比例三

定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；第一碳化中，调节初始pH值为7.7，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.65L/min；第二碳化中，调节初始pH值为9.5，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.15L/min；第三碳化中，调节初始pH值为7.3，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.35L/min。

结果分析：轻质氧化镁呈白色蓬松状，X-射线衍射分析图谱显示为纯氧化镁。轻质氧化镁化学成分：按质量百分比计，CaO含量为0.06％、Fe含量为0.0011％、MgO含量为98.03％。

表1是轻质氧化镁的纯度、杂质含量以及是否符合HG/T 2573-2006《工业轻质氧化镁》对I类和II类优等品技术要求的评价。由表1中实施例1-3和对比例1-3所列的纯度和杂质含量数据可以看出，本发明提供的产品质量稳定，完全符合HG/T 2573-2006《工业轻质氧化镁》的I类和II类优等品技术要求。

表1轻质氧化镁的纯度和杂质含量

组别	MgO含量	CaO含量	Fe含量
				实施例一	99.95％	0.01％	0.0008％
实施例二	99.87％	0.04％	0.0009％
				实施例三	99.91％	0.03％	0.0009％
对比例一	98.52％	0.17％	0.0023％
				对比例二	98.15％	0.08％	0.0010％
对比例三	98.03％	0.06％	0.0011％

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims

1.一种轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于，包括步骤：

将原料依次进行消化、碳化、一次压滤、分解、二次压滤和煅烧，得到轻质氧化镁；

其中，所述原料选自白云石、重质氧化镁、水镁石和氢氧化镁中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于，

所述消化具体包括：将原料和水以1:(75～81)的质量比混合，然后控制消化的温度为85～90℃，消化的时间为0.5～0.8h，在消化的过程中不断的进行搅拌。

3.根据权利要求1所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述碳化，是在碳化塔中，对所述消化得到的产物通入二氧化碳，进行碳化反应。

4.根据权利要求3所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述碳化是定量流动分层碳化，使碳化反应在不同的温度和不同的二氧化碳流量流速条件下进行。

5.根据权利要求4所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述定量流动分层碳化依次包括第一碳化、第二碳化和第三碳化；所述第一碳化中，调节初始pH值为7.6～7.8，反应温度为25℃，二氧化碳的流速为0.5L/min～0.8L/min；所述第二碳化中，调节初始pH值为9.1～9.3，反应温度为30℃，二氧化碳的流速为1.1L/min～1.2L/min；所述第三碳化中，调节初始pH值为7.2～7.4，反应温度为35℃，二氧化碳的流速为0.3L/min～0.4L/min。

6.根据权利要求1所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述一次压滤具体包括：将所述碳化得到的乳液进行过滤，收集的残渣为轻质碳酸钙，收集的滤液为重镁水。

7.根据权利要求1所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述分解是将所述一次压滤收集得到的滤液进行分解；

所述分解的方法是采用喷雾方式与洁净空气逆流接的条件解析出二氧化碳，并使碱式碳酸镁结晶；

或所述分解的方法是在喷雾塔中利用煅烧工段余热作为加热条件进行分解。

8.根据权利要求1所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述二次压滤是将所述分解得到的产物过滤，收集滤渣，得到碱式碳酸镁。

9.根据权利要求1所述的轻质氧化镁的双减碳化制备方法，其特征在于：

所述煅烧是将所述二次压滤收集得到的滤渣采用采用三位一体煅烧炉进行煅烧，煅烧的温度为850～1100℃，煅烧的时间为1.5～2.5h，得到轻质氧化镁。

10.权利要求1～9任一项所述的双减碳化法制备得到的轻质氧化镁，其特征在于：

所述轻质氧化镁中，按质量百分比计，CaO含量低于0.05％、Fe含量低于0.001％、MgO含量高于99.5％。