CN110510643A - 一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废物利用技术领域，具体是一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法。本发明通过将海绵钛生产过程中产生的熔融态氯化镁渣，真空导入氧化炉中添加催化剂进行真空加热氧化，使得低温下氯化镁充分氧化，高效利用了熔融态的氯化镁渣的余热，降低氯化镁氧化焙烧或喷雾热解中的能耗，并且所生产得到的氧化镁纯度非常高，远优于喷雾热解及常压热解所生产的产品氧化镁，所得氯气纯度较高，提高整个工艺的产品附价值，实现了海绵钛生产工艺过程中氯循环，大大降低了工艺生产成本，并且本发明流程短，生产原料简单，无废渣、废气产生，实用性较好。

Description

一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子 阻燃材料的方法

技术领域

本发明涉及废物利用技术领域，具体是一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法。

背景技术

轻质氧化镁的化学式是MgO，相对分子质量为40.30，相对密度约3.58。轻质氧化镁为没有气味、没有毒的白色不定形疏松粉末。它的熔点为2852℃，沸点为3600℃。

轻质氧化镁是一种作用很多的化工原材料，其普遍应用在制药、塑料、橡胶、油漆、荧光显示器、人造纤维、搪瓷、耐火材料、超导膜材料的基板和锂离子电池等行业中。

在冶金工业和其他高温型工业中，氧化镁是不可或缺的耐火原材料。在医学领域中，用作为轻泻剂或者抗酸剂，可以治疗胃酸过多、胃或者十二指肠溃疡等病。随着我国经济的高速发展，轻质氧化镁的应用也在不断增加，市场不断扩宽。从发展的趋势来看，氧化镁消费比重每年都在上升。我国高纯氧化镁粉体产品行业薄弱，急需进行开发研究，据报道，中国高纯氧化镁粉体市场需求量近90％靠进口，缺口相当大。

随着现代工业的不断发展，工业废渣日益增多，而在化工生产的过程中，会产生一些含镁量高的工业废渣，大多数企业都是将这部分废渣当作废弃物扔掉，特别是那些范围不大的制造工厂。当含镁废渣的大量任意聚集，不仅需要很多的土地来堆积，而且这些废渣被雨水带走，对植物以及周边的生态带来了非常大的污染，给我们的生活环境和植物的成长带来了极大的考验。丢弃掉这些废渣不但是一种浪费，而且会对环境带来很大的负担。因为能源、环保两个方向的紧急需求，有效使用这些废料是现在及需处理的问题，它的首要方针是节能减排，变废为宝。

目前考虑使用氯化镁渣来制备氧化镁高分子阻燃材料，但目前的方法均存在较大不足。如专利号为201110218579.5的《一种用热解氯化镁制备硅钢级氧化镁的方法》(1)将饱和氯化镁溶液在480℃～750℃温度下喷雾热解得到的氧化镁作为原料；(2)将水化剂与所述步骤(1)所得的原料加入到水中进行水化,水化后陈化,得到沉淀物；(3)将所述沉淀物进行抽滤,得到滤饼；(4)将所述滤饼烘干后煅烧,得到烧结物，所述滤饼在100℃～120℃温度下烘干至恒重后,在900℃～1200℃温度下煅烧2～4小时,得到烧结物；该烧结物自然冷却后经粉碎、分级包装即得。由上述可以看出，该处理的工艺流程较长，并且在处理过程中，将沉淀进行抽滤处理以及滤饼煅烧处理，进而导致了处理过程的能耗较大，而且所获得产品的品位不是很高。如专利号为201010539446.3的《一种氯化镁热解制备高纯氧化镁的方法》，该方法步骤有；氯化镁热解的氧化镁，再经水化除杂、洗涤、过滤、焙烧,进而得氧化镁。其洗涤用水量较大，氧化镁进行抽滤处理以及滤饼焙烧处理使得整个工艺流程长，并且焙烧步骤中的温度较高，能耗较大；而且热解尾气的处理增大了成本。如专利号为201110103279.2的《采用海绵钛副产品熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法》进行对比，其采用熔融氯化镁制备高纯氧化镁的方法。将熔融氯化镁与氧气混合在搅拌作用下发生热解反应,得到含氧化镁的固体产物及副产物氯气,反应温度600～1000℃、反应时间1～60min。其反应温度要求较高，反应速率较慢，且面临产品吸气导致纯度不足等缺点。

因此，目前需要寻找一种流程短，生产原料简单，无废渣、废气产生，实用性较好，并且能高效合理地回收利用氯化镁废渣，最终得到氧化镁含量＞99.5％的高纯轻质氧化镁高分子阻燃材料的生产工艺。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，具体如下：

一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，包括如下步骤：将熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加催化剂后通入氧化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度40-110Pa；氧化温度400-800℃；反应时间10-60min。

优选的，所述熔融态氯化镁渣与氧化剂进行反应的配料比，以重量份计为75-90份的氯化镁渣、16-30份的氧化剂。进一步优选的，所述熔融态氯化镁渣与氧化剂进行反应的配料比，以重量份计为80份的氯化镁渣、15份的氧化剂。此比例下的氧化效果较好，各原料均得到了充分利用。

优选的，所述的氧化剂为臭氧。用臭氧作为氧化剂，其化学性质非常活泼，具有强氧化性，在该反应中与氯化镁渣反应迅速且进行彻底。

优选的，所述催化剂，是复合活性氧化镁。

优选的，所述氧化的过程中，对熔融态氯化镁废渣进行搅拌，进一步的，所述搅拌，是气体喷吹搅拌，该发明中所述反应均有气体参与和生成，气体喷吹搅拌使得反应中氯化镁渣与氧化剂充分接触，使得反应充分进行，同时便于产物氧化镁物料上行与氯化镁渣分离。

优选的，所述的氧化剂的通入速率，是按0.5-1.5kg/min的流速通入的，在该通入速率范围内，使得绝大部分氯化镁渣处于悬浮态且颗粒与颗粒间隙较大，使得反应面积增大氯化镁渣与氧化剂之间充分接触，物料顺行流动性好，反应进行彻底。

本发明在现有技术缺陷的基础上，对将海绵钛生产过程中产生的熔融态氯化镁渣处理的工艺进一步的研究，通过将海绵钛生产中熔融态氯化镁渣真空导入氧化炉中添加催化剂进行真空加热氧化，不需要溶分、洗涤、抽滤、煅烧等工序，且反应温度低，反应速率快，氯化镁氧化反应进行充分，产品纯度高，增加附加值的同时大大降低了氯化镁渣的处理成本。其中的真空熔分在真空度为40-110Pa下控制氯化镁氧化温度为400-800℃，恒温处理10-60min；产物经分析最终得到氧化镁含量＞99.5％的高纯轻质氧化镁高分子阻燃材料。该工艺具有流程短，生产原料简单，无废渣、废气产生，实用性较好等优点。

本发明尤其是通过将海绵钛生产过程中产生的熔融态氯化镁渣，真空导入氧化炉中添加催化剂进行真空加热氧化，使得低温下氯化镁充分氧化，高效利用了熔融态的氯化镁渣的余热，降低氯化镁氧化焙烧或喷雾热解中的能耗；氧化处理过程中对真空条件进行控制，真空条件下，使得本发明所涉及反应正向进行，实际缩短了反应所需时间；而且真空条件下使得反应产物氧化镁不吸水吸气，从而保证其高纯度。进一步限制真空度为40-110Pa，在真空度在40-110Pa时，已能充分达到促进反应正向进行、缩短反应时间、提升产物纯度的效果，继续增加真空度对氯化镁氧化速率并无太大影响，因此限制真空度为40-110Pa是在确保氯化镁充分氧化的前提下，对真空度作出合理的选择，降低实际生产能耗；尤其是氯化镁氧化的过程中随着温度变化，对真空度进行合理的确定，使得熔融态氯化镁在氧化处理过程中，通过协同控制氧化剂通入量，使得其氧化产品氧化镁的品位得到充分保证。并且，通过氧化过程对温度进行控制和调整，使得氯化镁充分氧化完全，同时也避免较高的温度导致催化剂失活，以及造成不必要的能耗损失。综合降低氧化过程中的能耗。

与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：

1、本发明通过将海绵钛生产过程中产生的熔融态氯化镁渣，真空导入氧化炉中添加催化剂进行真空加热氧化，使得氯化镁在极低温度下氯化镁充分氧化(最低氧化温度350℃)。

2、高效利用了熔融态的氯化镁渣的余热，降低氯化镁氧化焙烧或喷雾热解中的能耗。

3、本发明利用工业氯化镁渣为原料，成本较低，将氯化镁渣通过本发明技术方案所生产得到的氧化镁纯度非常高，远优于喷雾热解及常压热解所生产的产品氧化镁。

4、本发明将真空度控制在合适的范围，能充分降低能耗，且使得最终得到的氧化产品氧化镁的品位得到保证。

5、通过氧化过程对温度进行控制和调整，使得氯化镁充分氧化完全，综合降低氧化过程中的能耗。

6、本发明还可以得到产品氯气，并且所得氯气纯度较高，提高整个工艺的产品附价值，实现了海绵钛生产工艺过程中氯循环，大大降低了工艺生产成本。

7、本发明不仅使得氯化镁渣得到综合利用，而且还使得获得的附加产品的附加值较高，附加产品的质量较优，具有显著的经济效益。

8、本发明流程短，生产原料简单，无废渣、废气产生，实用性较好。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

将75kg熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加0.5％催化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度40Pa；氧化温度800℃；反应时间20min。

所述的氧化剂为臭氧。所述催化剂，是复合活性氧化镁。

所述的所述的氧化剂的通入速率，是按0.8kg/min速率通入氧化剂。

实施例2

将82.5kg熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加0.5％催化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度75Pa；氧化温度650℃；反应时间40min。

所述的氧化剂为臭氧。所述催化剂，是复合活性氧化镁。

所述的所述的氧化剂的通入速率，是按0.5kg/min速率通入氧化剂。

实施例3

将90kg熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加0.5％催化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度110Pa；氧化温度400℃；反应时间60min。

所述的氧化剂为臭氧。所述催化剂，是复合活性氧化镁。

所述的所述的氧化剂的通入速率，是按0.5kg/min速率通入氧化剂。

实施例4

将80kg熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加0.5％催化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度50Pa；氧化温度600℃；反应时间10min。

所述的氧化剂为臭氧。所述催化剂，是复合活性氧化镁。

所述的所述的氧化剂的通入速率，是按1.5kg/min速率通入氧化剂。

实施例5

将80kg熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加0.5％催化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度50Pa；氧化温度600℃；反应时间20min。

所述的氧化剂为臭氧。所述催化剂，是复合活性氧化镁。

所述的所述的氧化剂的通入速率，是按1.5kg/min速率通入氧化剂。

所述氧化的过程中，对熔融态氯化镁废渣进行气体喷吹搅拌。

对比例1

按专利CN201110103279.2的实施例5进行。

实施例1-5、对比例1所用的熔融态氯化镁废渣是遵义钛业海绵钛生产所产生的氯化镁渣，并对其化学成分进行分析，得出其成分的质量分数为：氯化镁99.9％；其他0.1％。

冷却收集实施例1-5所得的固体产物及气体产物，并对其进行分析，具体结果如下：

以上数据对比可知，通过本发明的技术方案所生产得到的氧化镁纯度非常高，远优于常压热解所生产的产品氧化镁，并且所得到的气体产物中氯气含量较高，可以进行回收利用。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将熔融态氯化镁废渣导入真空氧化炉添加催化剂后通入氧化剂进行真空加热氧化，氧化过程中控制其真空度40-110Pa；氧化温度400-800℃；反应时间10-60min。

2.根据权利要求1所述的低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，所述熔融态氯化镁渣与氧化剂进行反应的配料比，以重量份计为75-90份的氯化镁渣、16-30份的氧化剂。

3.根据权利要求2所述的低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，所述熔融态氯化镁渣与氧化剂进行反应的配料比，以重量份计为80份的氯化镁渣、15份的氧化剂。

4.根据权利要求1所述的低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，所述的氧化剂为臭氧。

5.根据权利要求1所述的低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，所述催化剂，是复合活性氧化镁。

6.根据权利要求1所述的低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，所述氧化的过程中，对熔融态氯化镁废渣进行气体喷吹搅拌。

7.根据权利要求1所述的低温真空体系高效利用氯化镁渣获得高纯氧化镁高分子阻燃材料的方法，其特征在于，所述的氧化剂的通入速率，是按0.5-1.5kg/min的流速通入氧化剂。