CN111732115A - 一种冶金沉淀级氧化镁的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

一种冶金沉淀级氧化镁的制备方法，包括以下步骤：1)菱镁矿破碎轻烧；2)水化反应脱钙过程；3)除渣；4)压滤过程；5)氢氧化镁压滤；6)采用闪蒸悬浮煅烧炉对氢氧化镁粉体进行煅烧成氧化镁。本发明提供的制备方法制备得到的冶金沉淀级氧化镁，其活性和纯度均获得非常大的提高，其中大大降低了氧化镁中的钙和氯的含量，并在钴、镍湿法提取冶炼厂进行沉钴、沉镍得到应用，取得了较好的经济效果。

Description

一种冶金沉淀级氧化镁的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及无机盐制备领域，尤其涉及一种冶金沉淀级氧化镁的制备方法及其应用。
背景技术
湿法冶金沉淀级氧化镁是一种轻质氧化镁粉末，是无臭、无味、无毒的白色无定形粉末，具有较好的活性，中和沉淀过程中反应速率快，得到的沉淀产品杂质含量低，过滤性能好，生产成本低，在湿法冶金工艺中得到广泛应用。
如在湿法冶金提取镍、钴过程中采用沉淀级氧化镁从溶液中沉淀分离镍、钴过程原理如下：
氧化镁沉淀钴镍：
MgO+H2O＝Mg(HO)2
CoSO4+Mg(OH)2＝Co(OH)2↓+MgSO4
NiSO4+Mg(OH)2＝Ni(OH)2↓+MgSO4
氢氧化钠沉淀镍、钴：
CoSO4+2NaOH＝Co(OH)2↓+Na2SO4
NiSO4+2NaOH＝Ni(OH)2↓+Na2SO4
由于氧化镁的分子量为40，价态为2价，作为中和剂沉淀镍、钴，其使用量比氢氧化钠用量少，沉淀相同量的金属，1吨氧化镁能抵2吨氢氧化钠。
此外，氢氧化钠属于强碱物质，沉淀分离溶液中镍、钴时，控制条件较严格，操作不当，沉淀过程中易形成氢氧化钴或氢氧化镍胶体，造成过滤洗涤困难，滤饼含水高等缺陷。而氧化镁是弱碱物质，使用冶金沉淀级氧化镁沉淀钴、镍溶液中钴镍，其沉淀的氢氧化钴或氢氧化镍结晶形态好，过滤洗涤性能优越，过滤速度快，滤饼含水低。
然而，冶金沉淀级氧化镁不同于普通轻质氧化镁，其要求氧化镁具有较高活性、高水合度，并在粒度、分散性、亲水性等方面也不同于目前市售的活性氧化镁。采用目前国内市场上销售的活性氧化镁作湿法冶金中和沉淀剂，仅仅只能在实验室里应用，而不能在工业化中大量使用，主要是缘于目前市售的活性氧化镁价格过高(15000～18000元/t)，远超出于的氢氧化钠价格的二倍，将导致湿法冶金制造成本过高，因此迫切需要开发低成本的冶金沉淀级氧化镁。
国内还没有规模化的冶金沉淀级氧化镁生产厂家。由此我国迫切需要研发和建设规模化生产冶金沉淀级氧化镁的生产工艺和生产线，其在降低湿法冶金提取镍钴等战略金属成本上具有现实意义，此外在环境废水处理、烟气脱硫等领域也具有广阔的应用前景。
北京矿冶科技集团有限公司的专利申请CN110921688A中公开了一种活性氧化镁及其制备方法，该方法将轻烧轻烧镁粉、氯化镁和水混合后，进行水热反应，得到氢氧化镁沉淀和氯化钙溶液；将所述氢氧化镁沉淀浸没在氯化铵水溶液中进行浸出，得到氯化镁溶液、氨气和浸出渣；将所述氯化镁溶液、氨气和二氧化碳混合进行沉镁反应，得到碱式碳酸镁沉淀；将所述碱式碳酸镁沉淀依次进行烘干和煅烧处理，得到活性氧化镁。该方法制备的氧化镁具有较高的活性。然而，由于该方法制备的氧化镁中钙杂质含量较高，影响了氧化镁的纯度和活性。同时该申请并未关注对轻烧粉水化的尾水的处理，该尾水中含有除钙过程中产生的氯化钙外，还有没有反应的氯化镁(占投料总数的4-70％)，尾水排入环境中除了造成污染外，还会大量有用成分的流失。
发明内容
本发明提供了一种冶金沉淀级氧化镁及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备得到的活性氧化镁纯度和活性较高，钙含量以及氯含量较低。并且本发明中尾水不外排，回收了尾水中流失的氧化镁。
本发明的冶金沉淀级氧化镁的制备方法包括以下步骤：
1)菱镁矿破碎轻烧：将40-240mm尺寸矿石通过机械竖窑烧成0-7mm颗粒氧化镁粉，将轻烧氧化镁粉经过机械细磨磨成粒度为200-325目颗粒料；或将原矿石破碎至200目颗粒进闪烁悬浮煅烧炉烧成200-325目氧化镁粉；
2)水化反应脱钙过程：将磨好的氧化镁粉加入反应釜中，同时按比例加入定量氯化镁溶液，开始搅拌，在搅拌的同时往罐内输入蒸汽，并保持釜内温度在60-90℃持续搅拌1.5-3小时以上反应完毕；
3)除渣：将反应后的矿液用泵打入旋流分离器中分出粒度较大的物质，去除杂质；
4)压滤过程：通过旋流分离器分离后上旋液(精料)部分直接抽入板框压滤机中进行固液分离压滤，分离后的滤饼再次投入搅拌釜中，加入清水进行二次搅拌打浆洗涤脱氯离子。
5)氢氧化镁压滤：二次打浆洗涤后的精料再次抽入板框压滤机中进行固液分离压滤，通过输送带将成品滤饼送到预烘干设备处进行干燥处理。
6)采用闪蒸悬浮煅烧炉对氢氧化镁粉体进行煅烧成氧化镁；再采用颗粒分级机将氧化镁粉体按颗粒区间分成三部分：粗颗粒、中间颗粒和微细颗粒。中间颗粒氧化镁产品通过机械细磨或球磨磨成微细粒度，与分级出的微细颗粒合称为沉淀级氧化镁产品，经过密封压缩包装就可发往用户使用。
其中步骤4固液分离后含氯化钙的滤液的脱钙反应具体为：测量步骤4)中得到的滤液中Ca含量，在30-50℃下，加入过量的氢氧化镁渣料，在密闭的容器中通入CO2气体，碳化到终点，以碳酸镁与浸出液中的CaCl2反应，生成氯化镁和碳酸钙，过滤出碳酸钙，得到纯净的氯化镁水溶液。脱钙搅拌槽中滤液降沉澄清后进行固液分离，固体为碳酸钙，液体为氯化镁溶液，以备供给步骤3反应使用；
其中步骤5)固液分离后滤液经水处理反渗透后，清水回到步骤5作为脱氯用水；浓水回到脱钙装置中参与脱钙反应。
其中氯化镁溶液返回的步骤2)，作为加入的氯化镁溶液。
步骤5)固液分离后滤液经水处理反渗透后，清水回到步骤5)漂洗用水；浓水回到脱钙装置中参与脱钙反应。
本发明还提供了上述方法制备的冶金沉淀级氧化镁；以及该氧化镁作为冶金沉淀剂的应用。
本发明提供的制备方法制备得到的冶金沉淀级氧化镁，其活性和纯度均获得非常大的提高，其中大大降低了氧化镁中的钙和氯的含量，其中钙含量可以达到小于0.2％含量。并且国内某公司中进行百吨级规模的工业试验，生产了约400t冶金沉淀级氧化镁，并销往钴、镍湿法提取冶炼厂进行沉钴、沉镍应用，取得了较好的经济效果。本发明对尾水进行了回收处理，减少了环境污染，避免了大量有用成分的流失，解决了尾水中氯化镁的重复利用，达到了尾水不外排。
附图说明
附图1是本发明的冶金沉淀级氧化镁的制备方法流程图。
具体实施方式
本发明的冶金沉淀级氧化镁的制备方法包括以下步骤：
本发明提供了一种冶金沉淀级氧化镁及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备得到的活性氧化镁纯度和活性较高，钙含量以及氯含量较低。并且本发明中尾水不外排，回收了尾水中流失的氧化镁。
本发明的冶金沉淀级氧化镁的制备方法包括以下步骤：
1)菱镁矿破碎轻烧：将40-240mm尺寸矿石通过机械竖窑烧成0-7mm颗粒氧化镁粉，将轻烧氧化镁粉经过机械细磨磨成粒度为200-325目颗粒料；或将原矿石破碎至200目颗粒进闪烁悬浮煅烧炉烧成200-325目氧化镁粉；
2)水化反应脱钙过程：将磨好的氧化镁粉加入反应釜中，同时按比例加入定量氯化镁溶液，开始搅拌，在搅拌的同时往罐内输入蒸汽，并保持釜内温度在60-90℃持续搅拌1.5-3小时以上反应完毕；
3)除渣：将反应后的矿液用泵打入旋流分离器中分出粒度较大的物质，去除杂质；
4)压滤过程：通过旋流分离器分离后上旋液(精料)部分直接抽入板框压滤机中进行固液分离压滤，分离后的滤饼再次投入搅拌釜中，加入清水进行二次搅拌打浆洗涤脱氯离子。
5)氢氧化镁压滤：二次打浆洗涤后的精料再次抽入板框压滤机中进行固液分离压滤，通过输送带将成品滤饼送到预烘干设备处进行干燥处理。
6)采用闪蒸悬浮煅烧炉对氢氧化镁粉体进行煅烧成氧化镁；再采用颗粒分级机将氧化镁粉体按颗粒区间分成三部分：粗颗粒、中间颗粒和微细颗粒。中间颗粒氧化镁产品通过机械细磨或球磨磨成微细粒度，与分级出的微细颗粒合称为沉淀级氧化镁产品，经过密封压缩包装就可发往用户使用。
其中步骤4固液分离后含氯化钙的滤液的脱钙反应具体为：测量步骤4)中得到的滤液中Ca含量，在30-50℃下，加入过量的氢氧化镁渣料，在密闭的容器中通入CO2气体，碳化到终点，以碳酸镁与浸出液中的CaCl2反应，生成氯化镁和碳酸钙，过滤出碳酸钙，得到纯净的氯化镁水溶液。脱钙搅拌槽中滤液降沉澄清后进行固液分离，固体为碳酸钙，液体为氯化镁溶液，以备供给步骤3反应使用；
脱钙反应的具体反应方程式为：
CaCl2+CO2+MgO＝CaCO3+MgCl2，由于反应反应生成溶度积很小的沉淀物，所以反应可以进行。
其中根据浸出液的有效成分，确定加入的氢氧化镁的量，在30-50℃下反应40-60分钟，分离掉碳酸钙。
其中进行完脱钙反应的浸出液进行批次测量，其结果如下：
Figure BDA0002571938060000071
通过上表可以看出，经过脱钙碳化后的浸出液中氯化钙的含量非常低，氯化镁的回收了可以达到95％以上，补充微量的氢氧化镁既可以实现尾水的循环再利用。
其中步骤5)固液分离后滤液经水处理反渗透后，清水回到步骤5)作为脱氯用水；浓水回到脱钙装置中参与脱钙反应。
其中氯化镁溶液返回的步骤2)，作为加入的氯化镁溶液。
步骤5)固液分离后滤液经水处理反渗透后，清水回到步骤5)漂洗用水；浓水回到脱钙装置中参与脱钙反应。
本发明还提供了上述方法制备的冶金沉淀级氧化镁；以及该氧化镁作为冶金沉淀剂的应用。

Claims (6)

1.一种冶金沉淀级氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
1)菱镁矿破碎轻烧：将40-240mm尺寸矿石通过机械竖窑烧成0-7mm颗粒氧化镁粉，将轻烧氧化镁粉经过机械细磨磨成粒度为200-325目颗粒料；或将原矿石破碎至200目颗粒进闪烁悬浮煅烧炉烧成200-325目氧化镁粉；
2)水化反应脱钙过程：将磨好的氧化镁粉加入反应釜中，同时按比例加入定量氯化镁溶液，开始搅拌，在搅拌的同时往罐内输入蒸汽，并保持釜内温度在60-90℃持续搅拌1.5-3小时以上反应完毕；
3)除渣：将反应后的矿液用泵打入旋流分离器中分出粒度较大的物质，去除杂质；
4)压滤过程：通过旋流分离器分离后上旋液(精料)部分直接抽入板框压滤机中进行固液分离压滤，分离后的滤饼再次投入搅拌釜中，加入清水进行二次搅拌打浆洗涤脱氯离子；
5)氢氧化镁压滤：二次打浆洗涤后的精料再次抽入板框压滤机中进行固液分离压滤，通过输送带将成品滤饼送到预烘干设备处进行干燥处理；
6)采用闪蒸悬浮煅烧炉对氢氧化镁粉体进行煅烧成氧化镁；再采用颗粒分级机将氧化镁粉体按颗粒区间分成三部分：粗颗粒、中间颗粒和微细颗粒。中间颗粒氧化镁产品通过机械细磨或球磨磨成微细粒度，与分级出的微细颗粒合称为沉淀级氧化镁产品，经过密封压缩包装就可发往用户使用。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中步骤4固液分离后含氯化钙的滤液的脱钙反应具体为：测量步骤4)中得到的滤液中Ca含量，在30-50℃下，加入过量的氢氧化镁渣料，在密闭的容器中通入CO2气体，碳化到终点，以碳酸镁与浸出液中的CaCl2反应，生成氯化镁和碳酸钙，过滤出碳酸钙，得到纯净的氯化镁水溶液。脱钙搅拌槽中滤液降沉澄清后进行固液分离，固体为碳酸钙，液体为氯化镁溶液。以备供给步骤3反应使用。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中步骤5固液分离后滤液经水处理反渗透后，清水回到步骤5作为脱氯用水；浓水回到脱钙装置中参与脱钙反应。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其中氯化镁溶液返回的步骤2)，作为加入的氯化镁溶液。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的方法制备的冶金沉淀级氧化镁。
6.权利要求5所述的冶金沉淀级氧化镁作为冶金沉淀剂的应用。
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