CN114904457A - 一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备和工艺 - Google Patents

一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备和工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于无机功能晶体材料制备领域，具体公开了一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备和工艺，包括依次连接的预处理装置、乳化泵、换热器一、高压合成转化釜、闪发罐、换热器二、固液分离装置以及母液碳化装置；预处理装置用于配制混合浆料，并通过乳化泵泵入换热器一进行预热；高压合成转化釜用于对预热浆料进行合成转化；换热器二用于将闪发罐闪发完成的浆料冷却降温；冷却浆料送入固液分离装置后产出母液和产品滤饼；母液碳化装置用于将母液与富二氧化碳气源进行碳化反应，生成碳化母液返回至预处理装置做为碳源循环使用。本发明中设备及工艺可连续操作，实现全流程稳定控制，保证水热过程工艺及产品质量的稳定。

Description

一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备和 工艺
技术领域
本发明属于无机功能晶体材料制备领域，具体公开了一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备和工艺。
背景技术
层状氢氧化镁铝为水滑石型化合物，又称层状双金属氢氧化物(LDHs)或阴离子粘土，其具备的层状结构、记忆效应、组成和结构的可调控性等特殊结构和性质使其在作为绿色吸附剂、热稳定剂、光学材料以及催化材料等方面有着较好的应用，市场前景广阔。层状氢氧化镁铝的制备工艺包括共沉淀法、水热法、尿素分解-均匀共沉淀法、成核/晶化隔离法、离子交换法等。
一直以来，我国层状氢氧化镁铝在工业化生产以共沉淀法为主，如发明专利[CN201310584691.X]、发明专利[CN201410075276.6]、发明专利[CN201611042915.4]等均涉及了层状氢氧化镁铝的共沉淀或尿素分解-均匀共沉淀合成方法，采用的相关反应步骤为先配制混合可溶盐溶液和混合可溶碱溶液，然后将盐溶液和碱溶液伴随搅拌过程通过缓慢滴加或直接加入的方式进行沉淀反应，沉淀反应完成后将悬浊液放入加热环境中进行一定时间的晶化处理，处理完成液进行固液分离、洗涤、干燥，最终得到层状氢氧化镁铝产品。但是，该类方法以可溶性金属盐溶液和混合碱为原料，在反应过程中会生成含大量低值无机盐废水，产品净化过程耗费大量洗涤废水，造成了原料、水资源以及能源浪费的同时，共沉淀法生产的产品形貌通常难以得到有效控制，颗粒易团聚。
与沉淀法相比，水热转化法采用的是固体镁源、铝源，控制一定水热条件合成层状氢氧化镁铝产品，在产品可控制备和减少废水排放等方面具有极大优势，产品浆液在固液分离过程后可对母液进行回用，工艺耗水量相对于共沉淀工艺降低了96％以上。发明专利[CN201410160111.9]公开了一种层状氢氧化镁铝的制备方法，镁源、铝源与碱性物质作为原料在烘箱中高温反应，基于此方法的工业化生产工艺中，需重复开展升温-保温-降温过程，与连续水热过程相比，存在间歇操作升降温能耗较大、单釜产品质量不稳定、生产效率低且设备占地大等问题，同时母液碱性较高，需处理后进行排放。发明专利[CN201710779683.9]公开了一种镁铝碳酸根型水滑石的制备方法，碱性物质作为催化剂，镁源、铝源与二氧化碳作为原料进行反应，镁源、铝源与碱物质催化剂混合后加入带搅拌的水热釜，二氧化碳采用分批往复式、一次性通入或反应前通入水热釜中，一定加热时间后完成水热过程，降温、过滤、洗涤、干燥后得到产品，根据该专利公开的内容可知，其可做到母液完全回用，大幅减少了废液的产生与排放，但其实际反应过程仍为单釜的间歇水热过程，且原料二氧化碳气体直接加入高温状态下的高压釜内时需严格监控釜内压力变化，避免投加过量对釜内压强或反应体系的影响，在产业化过程中对工艺操作条件、操作过程及相关设备、管路强度等有较高要求。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)工业化生产中共沉淀法会副产含大量低值无机盐的废水，且产品净化过程耗费大量洗涤废水，造成了原料、水资源以及能源浪费，产品形貌通常难以得到有效控制，颗粒易团聚。
(2)间歇水热过程需重复开展升温-保温-降温过程，与连续水热过程相比，存在间歇操作升降温能耗较大、单釜产品质量不稳定、生产效率低且设备占地大。
(3)利用二氧化碳气体作为原料直接通入高温状态下的高压反应釜的工艺过程需严格监控釜内压力变化，使其在产业化过程中对工艺操作条件、操作过程及相关设备、管路强度等有较高要求。
发明内容
针对上述存在的缺陷，本发明提供了一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备和工艺，本发明中设备及工艺为连续操作过程，可实现全流程稳定控制，保证水热过程工艺及产品质量的稳定。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，包括依次连接的预处理装置、乳化泵、换热器一、高压合成转化釜、闪发罐、换热器二、固液分离装置以及母液碳化装置；
所述预处理装置，用于将原料配制成均匀分散、具有一定固含量和碳酸根含量条件的混合浆料，并通过所述乳化泵将混合浆料连续泵入换热器一进行预热；
所述高压合成转化釜，用于对预热浆料进行合成转化；
所述闪发罐，连接换热器一、换热器二以及高压合成转化釜，作用是对合成转化后的浆料进行减压闪发，闪发罐减压闪发的二次蒸汽作为热源返回换热器一以便对混合浆料进行预热；
所述换热器二，用于将闪发完成浆料进行冷却降温；冷却浆料送入所述固液分离装置后产出母液和产品滤饼。
所述母液碳化装置，用于将母液与富二氧化碳气源进行碳化反应，生成碳化母液并返回至所述预处理装置做为碳源循环使用。
作为优选的技术方案：
所述预处理装置即高速剪切物料分散釜，釜顶设有原料入口，釜内设有搅拌桨，釜底设有浆料出口，镁源、铝源、工艺初始碳源在内的原料物料通过原料入口添加到釜内并经搅拌桨搅拌混合，混合浆料从浆料出口通过乳化泵进入换热器一并进行加温，变成预热浆料。
进一步的，所述高压合成转化釜的釜顶设置压力传感探头、釜内设置单个或多个温度传感探头；釜体侧边中部设置连续进料自动控制阀门，侧边下部设置连续自动排料控制阀；转化釜热源为蒸汽夹套或盘管加热、夹套导热油电加热或加热棒电加热，加热过程中通过与温度传感探头联动的温度反馈系统控制釜内水温恒定；釜体上设有与连续进料自动控制阀门连接的进料口，用于预热浆料进入釜内；还设有与连续自动排料控制阀门连接的排料口，转化完成的浆料由排料口连续排出至闪发罐减压闪发；转化釜顶部设置单台或多台调速搅拌机，釜内设有导流构件；转化釜底设置排空口、带有保温导热夹套的加热介质进出口，其中排空口设在釜底最低点，釜顶设置防爆口。
进一步的，所述换热器一、换热器二为列管式或板式换热器，换热器一预热方式为汽-水交换；换热器二降温方式为水-水交换。
进一步的，所述母液碳化装置为吸收罐或吸收塔形式，吸收罐在罐内底部或中下部采用盘式或管式气体分布器进行布气，吸收塔为喷淋塔。
进一步的，上述母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将一定量的镁源、铝源、碳源或碳化母液通过原料入口添加到预处理装置内，配制成均匀分散、具有一定固含量和碳酸根含量条件的混合浆料；
S2、混合浆料预热：所述高速剪切物料分散釜内的混合浆料经乳化泵通过换热器一进行加温，变成预热浆料，同时换热器一的热源为减压闪发的二次蒸汽；该步骤利用乳化泵在物料运输过程中持续地乳化作用，可对已在前处理过程中进行良好分散的混合浆料进行进一步地分散、混合，并稳定地连续泵入高压合成转化釜中；
S3、水热转化：预热浆料以0.5-1.5m3/h的流量连续泵入高压合成转化釜内，该步骤的作用是：在一定时间内，为浆料的合成转化提供稳定的水温和搅拌速度；
S4、浆料降温：反应完成的浆料由高压合成转化釜连续排出至闪发罐减压闪发，产生了闪发二次蒸汽与闪发完成浆料，闪发二次蒸汽带走大量热量可实现对浆料的快速降温，减少后续浆料的冷却用水量；闪发罐减压闪发的二次蒸汽作为热源通过二次蒸汽管路返回换热器一以便对混合浆料进行预热，提高热能的综合利用率，二次蒸汽经过换热器一后产生冷凝水并排放；
闪发罐内的闪发完成浆料经换热器二进行降温成为冷却浆料，以满足后续固液分离装置对浆料温度的操作要求；冷却浆料送入固液分离装置后产出母液和产品滤饼；
S5、产品后处理：母液进入母液碳化装置后与富二氧化碳气源进行碳化反应，生成碳化母液并返回至高速剪切物料分散釜做为碳源循环使用，无需持续投加可溶性碳酸盐碳源，减少了相应化工产品的用量、减少大量母液排放的同时，实现对二氧化碳的化学固定，具有节能减排、绿色碳中和的工艺效果；
产品滤饼经洗涤、干燥后得到粒径分布均匀、形貌规整的六角片形状的碳酸根型层状氢氧化镁铝产品；
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.32-1.16mol/L，碳酸根离子浓度0.09-0.68mol/L，母液送入母液碳化装置中；二氧化碳气体通过管路送入置于母液碳化装置底部的气体分布器，在气体分布器的作用下与反应母液进行气液两相反应，对碳化后得到碳化母液碱度进行分析后补充适量水使其碳酸根浓度为0.20-1mol/L，然后作为S1中的碳化母液重复利用。
进一步的，S1中，所述镁源与铝源为固体颗粒；所述镁源为工业氢氧化镁或氧化镁；所述铝源为工业氢氧化铝或氧化铝；所述碳源为可溶性碳酸盐如碳酸钠、碳酸钾。
进一步的，S1中，所述混合浆料的固含量范围为8～15％，固含量的大小与工艺达成的产量规模相关，同时，不同固含量与不同控制工艺条件共同作用可对产品的形貌与平均晶粒尺寸等进行可控结晶；
或，所述碳酸根含量条件为：体系碳酸根浓度达到0.2～1.0mol/L，体系碳酸根浓度与固含量的大小有关，同时可对原料转化率、产品形貌控制等起到作用；
或，镁源与铝源固体混合物中MgO与Al2O3的摩尔比为4.0～5.0，形成不同MgO/Al2O3比例的层状氢氧化镁铝产品，可应用于不同下游产业中。
进一步的，所述高压合成转化釜的反应温度为140～180℃、搅拌转速120～300r/min、反应时间为4～10小时，通过控制不同水热温度、搅拌速度和反应时间，可有效控制产品的形貌、粒径及分散性。
更进一步的，在产物洗涤过程中所选用的洗涤液为去离子水，产物干燥过程选用高温干燥方式，干燥温度80～120℃，干燥温度越高，干燥效率越高，但过高的干燥温度易破坏层状氢氧化镁铝产品的结晶水或造成产品分解为氧化物，此温度范围内的干燥工艺可以最高效率地去除分子间水，且保证层状氢氧化镁铝产品中的结晶水不会因为干燥温度过高而脱除。
本发明的有益效果为：
(1)本发明中的层状氢氧化镁铝连续生产设备及工艺为连续操作过程，可实现全流程稳定控制，保证水热过程工艺及产品质量的稳定；
(2)连续水热设备相对简单、占地小，连续水热工艺产出效率高、能耗低；
(3)母液碳化工艺可利用各种富二氧化碳气源(天然二氧化碳气源或工业副产气源)，碳化后母液完全回用、无需排放，减少了碱资源和新鲜水资源消耗同时，对富二氧化碳气源，特别是对工业副产二氧化碳气源实现了充分利用，减少废气排放，实现我国“双碳”目标，工艺过程简单、安全，对设备强度要求低，易于产业化推广；
(4)本发明采用乳化泵在物料运输过程中持续地乳化作用，可对已在前处理过程中进行良好分散的混合浆料进行进一步地分散、混合，并稳定地连续泵入换热器一中，保证混合浆料在预热过程中可以保持一定的固液均匀分散程度，实现热能的充分、有效利用，提升浆料预热的均匀性，提高水热反应效率，减少水热釜加热到目标温度所需的能源消耗；
(5)换热器一的热源为水热反应后完成料液闪发的二次蒸汽，避免二次蒸汽直接排放带来的热能损失；
(6)本发明利用高压合成转化釜控制稳定的工艺条件从而实现稳定地、可控地连续生产，大幅降低因间歇工艺单釜频繁升温降温操作产生的能量消耗，并产出形貌规整、可控的层状氢氧化镁铝产品，提高产品的应用效果；
(7)本发明利用闪发方式对高压合成釜排出的水热完成固液混合物进行减压处理，减压闪发产生的二次汽带走大量热量，既可使料液初步降温，降低后续产品处理设备的操作难度与对设备的强度要求，闪发产生的二次汽的热量又可收集回用做原料浆料的预加热；产生的母液通过碳化工艺在实现“碳吸收”的同时，对富二氧化碳气源中的二氧化碳进行了充分利用，碳化后母液亦可实现完全的循环利用，无废水排放，对环境友好。
附图说明
图1是本发明实施例1、2、3、4提供的层状氢氧化镁铝产品SEM扫描图；
图2是本发明实施例5、6、7、8提供的层状氢氧化镁铝产品SEM扫描图；
图3是本发明实施例1、2、3、4提供的层状氢氧化镁铝产品XRD峰形图；
图4是本发明实施例5、6、7、8提供的层状氢氧化镁铝产品XRD峰形图；
图5是本发明的简要工艺流程图；
图6是本发明高压合成转化釜的示意图；
图7是本发明中氢氧化镁铝连续生产的工艺框图。
图中：
1、预处理装置；2、乳化泵；3、换热器一；4、高压合成转化釜；41、压力传感探头；42、温度传感探头；43、保温导热夹套或加热棒；44、进料口；45、排料口；46、调速搅拌；47、釜内导流构件；48、排空口；49、防爆口；410、加热介质进出口；5、闪发罐；6、换热器二；7、固液分离装置；8、母液碳化装置(吸收罐或吸收塔)；A、原料物料；B、混合浆料；C、预热浆料；D、水热完成浆料；E、二次蒸汽；F、闪发完成浆料；G、冷却完成浆料；H、滤饼；I-母液；J、富二氧化碳气源；K、碳化母液。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明首先公开了一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，包括依次连接的预处理装置1、乳化泵2、换热器一3、高压合成转化釜4、闪发罐5、换热器二6、固液分离装置7以及母液碳化装置8；
所述预处理装置1的顶部设有原料入口，包括镁源、铝源、初始碳源在内的原料物料A通过原料入口添加到预处理装置1即高速剪切物料分散釜内，配制成均匀分散、具有一定固含量和碳酸根含量条件的混合浆料B；所述换热器一3分别设有混合浆料入口、冷凝水出口、预热浆料出口以及二次蒸汽入口；混合浆料从釜底的浆料出口在乳化泵2的作用下经混合浆料入口进入换热器一3并进行加温，变成预热浆料C；预热浆料C通过预热浆料出口连续泵入高压合成转化釜4内；
优选的，所述预处理装置1为带调速搅拌功能的高速剪切物料分散釜，搅拌速度120～600r/min，釜内设有搅拌桨，搅拌桨形式包括斜叶桨、螺带桨和锚式桨，釜体采用倒锥体形式以减少底部死区。
所述高压合成转化釜4的釜顶设置压力传感探头41、釜内设置单个或多个温度传感探头42；釜体侧边中部设置连续进料自动控制阀门，侧边下部设置连续自动排料控制阀；转化釜热源为蒸汽夹套或盘管加热、夹套导热油电加热或加热棒43电加热，加热过程中通过与温度传感探头42联动的温度反馈系统控制釜内水温恒定；釜体上设有与连续进料自动控制阀门连接的进料口44，用于预热浆料进入釜内；还设有与连续自动排料控制阀门连接的排料口45，转化完成的浆料由排料口45连续排出至闪发罐5减压闪发，进料口44与排料口45分别设置在釜体的相对两侧；转化釜进出料均为连续形式，转化釜顶部根据釜体型式可设置单台或多台调速搅拌机46，釜内设有导流构件47以搭建流动路径、减少内部流动死区，在保持釜内部悬浊固液相均匀分散、物料充分混合接触的基础上，通过调整搅拌速度，配合导流构件47的形状，控制釜内流体各处剪切应力的大小，提高原料转化效率同时控制转化产品粒径的大小；转化釜底设置排空口48、带有保温导热夹套的加热介质进出口410，其中排空口48设在釜底最低点，釜顶设置防爆口49。
同时，为了保证水热转化工艺效果，可在换热器一3和高压合成转化釜4之间，设置一个具有反馈-调节功能的浆料加热器，物料从换热器一3的出口进入浆料加热器后送入高压合成转化釜4的进料口44。浆料加热器的作用为，在换热器一3出口物料温度无法达到目标温度或与高压合成转化釜中控制温度差别过大时，自动开启浆料加热器的加热功能，通过温度反馈-调节回路达到目标温度或釜内水热控制温度，提高整个工艺的加热效率，保证工艺的稳定可靠。具有反馈-调节功能的浆料加热器可通过采购得到，其与换热器一3以及高压合成转化釜4的连接方法也属于现有技术，此处不再赘述。
所述闪发罐5包括闪发罐5进料口、闪发罐5出料口以及二次蒸汽出口；所述闪发罐5进料口与转化釜的排料口45连接，闪发罐5出料口与换热器二6进行连接；闪发罐5减压闪发的二次蒸汽E作为热源通过二次蒸汽出口及二次蒸汽管路返回换热器一3的二次蒸汽入口以便对混合浆料进行预热，提高热能的综合利用率，二次蒸汽E经过换热器一3后，产生的冷凝水经冷凝水出口排出；
所述换热器二6设有冷却水进口，冷却水出口、浆料进口以及浆料出口；闪发完成浆料F经闪发罐5出料口和浆料进口进入换热器二6进行冷却降温，以满足后续固液分离装置7对浆料温度的操作要求；冷却浆料经浆料出口送入固液分离装置7后产出母液I和产品滤饼H。
所述母液I进入母液碳化装置8后与富二氧化碳气源J进行碳化反应，生成碳化母液K并返回至高速剪切物料分散釜做为碳源循环使用，无需持续投加可溶性碳酸盐碳源，减少了相应化工产品的用量、减少大量母液排放的同时，实现对二氧化碳的化学固定，具有节能减排、绿色碳中和的工艺效果。优选的，富二氧化碳气源J为二氧化碳气体或烟道气、石灰窑气。
优选的，所述换热器一3、换热器二6为列管式或板式换热器，换热器一3用于原料预热，方式为汽-水交换，预热后物料温度70～80℃；换热器二6用于闪发完成浆料F降温，方式为水-水交换，降温后浆料温度60～40℃。所述母液碳化装置8为吸收罐或吸收塔形式，吸收罐在罐内底部或中下部采用盘式或管式气体分布器进行布气，吸收塔为喷淋塔。
该方法包括如下步骤：
S1、将一定量的镁源、铝源、碳源或碳化母液K通过原料入口添加到预处理装置1即高速剪切物料分散釜内，配制成均匀分散、具有一定固含量和碳酸根含量条件的混合浆料；
具体的，所述镁源与铝源为固体颗粒，所述镁源优选工业氢氧化镁或氧化镁，所述铝源优选工业氢氧化铝或氧化铝，所述碳源优选可溶性碳酸盐如碳酸钠、碳酸钾；
所述混合浆料的固含量(镁源+铝源)范围为8～15％，镁源与铝源固体混合物中MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.0～5.0。
所述碳酸根含量条件为，体系碳酸根浓度达到0.2～1.0mol/L。
由于固液混合浆料中，在连续相可溶性碳酸盐溶液或碳化母液K中的固相粒径均匀度与分散状态对保证后续水热过程的稳定性、原料转化率以及目标产品层状氢氧化镁铝产品结晶粒径大小与均一性的控制有重要作用，因此预处理工艺的高速剪切通过将固相状态的镁源与铝源原料中的大颗粒或团聚结块的固体打散为粒径均匀的小颗粒，并在可溶性碳酸盐溶液或碳化母液K中均匀分散，具有以下关键技术效果：
1)首先，可避免因物料结块或颗粒大小不均产生的不同固相原料无法充分接触或小颗粒被大颗粒包裹而无法反应导致的重结晶反应不完全、原料转化率低等问题，以及混合浆料中因含有结块或过大颗粒使得其转输至连续进料高压合成转化釜4的过程中产生堵塞进而危害整体工艺流程安全性、造成不必要停产检修等情况，保证了整体工艺过程的安全、稳定、可靠，以及水热重结晶的充分反应与原料向产品的充分转化；
2)其次，在水热过程中，原料粒径均匀度与产品形貌规整程度、粒径均匀度呈正相关，即同等水热条件下，原料粒径分布得越均匀，产品粒径分布的均匀性越好，反之亦然；同时，水热完成浆料D中产品的粒径均一性的提高有利于后续固液分离过程中减少母液夹带、提高产品洗涤效率(降低洗涤次数或减少洗涤用水量)并减少洗涤水的排污量，因此本专利中混合固态料制备的前处理过程的效果可对后续水热过程、产品处理过程产生关键的影响。
S2、所述高速剪切物料分散釜内的混合浆料经乳化泵2通过换热器一3进行加温，变成预热浆料；该步骤是为了提高水热反应效率，减少水热釜加热到目标温度所需的能源消耗，同时换热器一3的热源为减压闪发的二次蒸汽，避免二次蒸汽直接排放带来的热能损失，因此原料预热可从以上两方面提高本专利整个工艺过程的能源综合利用效率。此外，为了保证水热转化工艺的稳定运行，可在换热器一3和高压合成转化釜4之间，设置一个具有反馈-调节功能的浆料加热器，物料从换热器一3的出口进入浆料加热器后送入高压合成转化釜4的进料口44。浆料加热器的作用为，在换热器一3出口物料温度无法达到目标温度或与高压合成转化釜中控制温度差别过大时，自动开启浆料加热器的加热功能，通过温度反馈-调节回路达到目标温度或釜内水热控制温度，提高整个工艺的加热效率，保证工艺的稳定可靠。乳化泵2在物料运输过程中持续地乳化作用，可对已在前处理过程中进行良好分散的混合浆料进行进一步地分散、混合，并稳定地连续泵入换热器一中，保证混合浆料在预热过程中可以保持一定的固液均匀分散程度，实现热能的充分、有效利用，提升浆料预热的均匀性，提高水热反应效率，减少水热釜加热到目标温度所需的能源消耗，同时换热器的热源为水热反应后完成料液闪发的二次蒸汽，避免二次蒸汽直接排放带来的热能损失，因此原料预热可从以上两方面提高本专利整个工艺过程的能源综合利用效率；
S3、通过换热器一后的预热浆料在S2中乳化泵2提供的稳定持续输送作用下，可稳定连续地送入连续进出料高压合成转化釜，控制转化釜内一定的温度条件、搅拌转速和反应时间进行连续反应，反应温度、搅拌转速和反应时间对原料转化率和产品形貌、粒径等有关键、直接作用，根据产品的形貌、纯度和粒径等指标的不同需求，不同的工艺参数组合结合物料组分的不同配比可以产出多种符合满足相应指标要求的产品；具体的，所述高压合成转化釜4的反应温度为140～180℃、搅拌转速120～300r/min、反应时间为4～10小时。
S4、反应完成的浆料由高压合成转化釜4连续排出至闪发罐5减压闪发，产生了二次蒸汽与闪发完成浆料F，闪发二次蒸汽带走大量热量可实现对浆料的快速降温，减少后续浆料的冷却用水量；闪发罐5减压闪发的二次蒸汽作为热源通过二次蒸汽管路返回换热器一3以便对混合浆料进行预热，提高热能的综合利用率，二次蒸汽经过换热器一3后冷凝作为冷凝水排放。
S5、闪发罐5内的闪发完成浆料F经换热器二6进行降温成为冷却浆料，以满足后续固液分离装置7对浆料温度的操作要求；冷却浆料送入固液分离装置7后产出母液和产品滤饼H。
S6、母液进入母液碳化装置8后与富二氧化碳气源J进行碳化反应，生成碳化母液K并返回至高速剪切物料分散釜做为碳源循环使用，无需持续投加可溶性碳酸盐碳源，减少了相应化工产品的用量、减少大量母液排放的同时，实现对二氧化碳的化学固定，具有节能减排、绿色碳中和的工艺效果。优选的，富二氧化碳气源J为二氧化碳气体或烟道气、石灰窑气。
S7、产品滤饼H经洗涤、干燥后得到粒径分布均匀、形貌规整的六角片形状的碳酸根型层状氢氧化镁铝产品。在产物洗涤过程中所选用的洗涤液为去离子水，产物干燥过程选用高温干燥方式，干燥温度80～120℃。
本发明中层状氢氧化镁铝水热合成及母液碳化机理如下(以原料氢氧化镁和氢氧化铝、初始投加碳源为碳酸钠为例进行说明，氧化镁和氧化铝作为具有一定活性的氧化物可通过水合作用转化为氢氧化镁和氢氧化铝)：
mMg(OH)2+nAl(OH)3+Na2CO3+xH2O→MgmAln(OH)2m+3n-2CO3·xH2O+2NaOH
2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O
母液碳化过程中若出现局部二氧化碳过量的情况，有生成碳酸氢钠的可能，但碳酸氢钠在碱性条件及预热工艺后(80℃以上)可完全分解为碳酸钠和二氧化碳，因此，相对其他发明中需使用纯二氧化碳气体并将其在严格控制压力变化的条件下投加至高压釜中工艺过程，本发明涉及的母液碳化与回用过程既可使用纯二氧化碳气体，亦可使用二氧化碳浓度5％至90％的工业副产气源，在原料预处理环节中通过高速剪切搅拌、预热获得碳酸根浓度稳定的且不含加热后对设备内部造成气压膨胀影响的富余不溶气体，其安全、稳定、可控程度提高很多，且工艺运行更为简单、可控性更强、设备强度要求更低，更利于其工业大规模生产中的应用。
Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3
2NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2↑
以下通过多个实施例对层状氢氧化镁铝的制备方法进行详细介绍：
实施例1：
本实施例以氢氧化镁、氢氧化铝为原料，以碳酸钠为初始碳源，以二氧化碳气体为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：
首先将碳酸钠溶于水中，配制成浓度为0.2mol/L的溶液作为碳源；再将氢氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.06、固含量8％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以120r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料；
S2、混合浆料预热：混合浆料以0.8m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：将预热浆料以0.8m3/h的流量连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速180r/min，反应温度180℃，进料开始8小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料在固液分离装置7内经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体；
产品SEM详见图1(A)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图3(A)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品；
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.32mol/L，碳酸根离子浓度0.18mol/L，母液送入母液碳化装置8中，母液碳化装置8为带液位计的加盖玻璃钢罐，二氧化碳气体通过管路送入置于母液碳化装置8底部气体分布器，在气体分布器的作用下与反应母液进行气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钠溶液吸收率90％计，控制二氧化碳气体质量kg:母液体积m3＝50:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碳酸根浓度为0.20mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例2中。
实施例2：
本实施例以氢氧化镁、氢氧化铝为原料，以实施例1中碳化母液K和碳酸钠为初始碳源，以二氧化碳气体为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将碳酸钠溶于实施例1制成的碳化母液K中，配制碳酸根浓度为0.25mol/L的溶液作为碳源，将氢氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.0、固含量10％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以300r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料；
S2、混合浆料预热：混合浆料以1m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速240r/min，反应温度160℃，进料开始6小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料在固液分离装置7内经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体；
产品SEM详见图1(B)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图3(B)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品；
S6、压滤后母液中氢氧根离子浓度0.33mol/L，碳酸根离子浓度0.19mol/L，母液由碳化塔顶部进入，经喷头雾化喷出，二氧化碳气体由碳化塔中部管路送入碳化塔与压滤后母液逆流接触，进行气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钠溶液吸收率90％计，控制二氧化碳气体质量kg:母液体积m3＝50:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碳酸根浓度为0.25mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例3中。
实施例3：
本实施例以氧化镁、氢氧化铝为原料，以实施例2中碳化后母液为初始碳源，以二氧化碳气体为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将实施例2中碳化母液K添加适量水配制成为碳酸根浓度为0.20mol/L的溶液作为碳源，将氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.0、固含量8％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以180r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料；
S2、混合浆料预热：混合浆料以0.6m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速300r/min，反应温度160℃，进料开始10小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料在固液分离装置7内经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体；
产品SEM详见图1(C)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图3(C)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品；
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.33mol/L，碳酸根离子浓度0.09mol/L，母液由母液碳化装置8顶部进入，经喷头雾化喷出，母液碳化装置8为带液位计的加盖玻璃钢罐，二氧化碳气体通过管路送入置于母液碳化装置8底部的气体分布器，在气体分布器的作用下与反应母液进行逆流接触并气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钠溶液吸收率90％计，控制二氧化碳气体质量kg:母液体积m3＝40:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碳酸根浓度为0.20mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例4中。
实施例4：
本实施例以氢氧化镁、氧化铝为原料，以碳酸钠和实施例3中碳化母液K为初始碳源，以烟道气(含CO2约10％)为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将碳酸钠溶于实施例3中碳化母液K，配制成浓度为1.0mol/L的溶液作为碳源，将氢氧化镁、氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.5、固含量15％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以600r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料；
S2、混合浆料预热：混合浆料以0.8m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速240r/min，反应温度140℃，进料开始8小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料在固液分离装置7内经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体；
产品SEM详见图1(D)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图3(D)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品。
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度1.16mol/L，碳酸根离子浓度0.68mol/L，母液由母液碳化装置8顶部进入，经喷头雾化喷出；烟道气首先通过除尘净化分离器去除夹带的粉尘颗粒及少量硫化物、氮氧化物，然后由母液碳化装置8中部管路送入母液碳化装置8与压滤后母液逆流接触，进行气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钠溶液吸收率90％计，控制烟道气气体质量kg:母液体积m3＝1200:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碳酸根浓度为1.0mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例5中。
实施例5：
本实施例以氢氧化镁、氢氧化铝为原料，以实施例4中碳化母液K为初始碳源，以CO2为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将实施例4中碳化母液K添加适量水配制成为碳酸根浓度为0.30mol/L的溶液作为碳源，将氢氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.5、固含量12％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以480r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料；
S2、混合浆料预热：混合浆料以1.5m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速240r/min，反应温度180℃，进料开始4小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料在固液分离装置7内经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体；
产品SEM详见图2(C)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图4(C)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品。
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.37mol/L，碳酸根离子浓度0.15mol/L，母液送入母液碳化装置8中，母液碳化装置8为带液位计的加盖玻璃钢罐，二氧化碳气体通过管路送入置于母液碳化装置8底部气体分布器，在气体分布器的作用下与反应母液进行气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钾溶液吸收率90％计，控制二氧化碳气体质量kg:母液体积m3＝40:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碱碳酸根浓度为0.30mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例6中。
实施例6：
本实施例以氢氧化镁、氢氧化铝为原料，以碳酸钾为初始碳源，以石灰窑气(含CO2约40％)为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将碳酸钾溶于水中，添加适量水后调整为碳酸根浓度为0.40mol/L的溶液作为碳源，将氢氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.06、固含量10％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以360r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料。
S2、混合浆料预热：混合浆料以0.5m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速300r/min，反应温度160℃，进料开始10小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体。
产品SEM详见图2(B)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图4(B)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品。
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.35mol/L，碳酸根离子浓度0.31mol/L，母液由母液碳化装置8顶部进入，经喷头雾化喷出；石灰窑气首先通过除尘净化分离器去除夹带的粉尘颗粒及少量硫化物、氮氧化物，然后由母液碳化装置8中部管路送入母液碳化装置8与压滤后母液逆流接触，进行气液两相反应，以石灰窑气中二氧化碳与氢氧化钠溶液吸收率90％计，控制石灰窑气气体体积m3:母液体积m3＝300:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碱碳酸根浓度为0.4mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例7中。
实施例7：
本实施例以氢氧化镁、氢氧化铝为原料，以实施例6中碳化母液K为初始碳源，以CO2为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将实施例6中碳化母液K添加适量水配制成碳酸根浓度为0.25mol/L的溶液作为碳源，将氢氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝4.0、固含量10％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以300r/min、分散反应时间25mins的工艺进行制浆，得到混合浆料；
S2、混合浆料预热：混合浆料以0.8m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速240r/min，反应温度180℃，进料开始18小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体；
产品SEM详见图2(A)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图4(A)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品；
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.36mol/L，碳酸根离子浓度0.12mol/L，母液由母液碳化装置8顶部进入，经喷头雾化喷出，二氧化碳气体由母液碳化装置8中部管路送入母液碳化装置8与压滤后母液逆流接触，进行气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钾溶液吸收率85％计，控制二氧化碳气体质量kg:母液体积m3＝55:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碱碳酸根浓度为0.25mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备，同时本实施例碳化母液K亦可应用于以下实施例8中。
实施例8：
本实施例以氢氧化镁、氢氧化铝为原料，以实施例7中碳化母液K为初始碳源，以CO2为母液碳化的富二氧化碳气源J，连续水热生产层状氢氧化镁铝的工艺，包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将实施例7中碳酸根浓度为0.25mol/L的碳化母液K作为碳源，将氢氧化镁、氢氧化铝固体原料按照MgO/Al2O3(摩尔比)＝5.0、固含量8％进行混合后加入碳源制成初始浆料，初始浆料在高速剪切物料分散釜中，以120r/min、分散反应时间30mins的工艺进行制浆，得到混合浆料。
S2、混合浆料预热：混合浆料以1m3/h的流量通过乳化泵2连续进入换热器一3进行加温，得到90℃的预热浆料，热源采用闪发降温罐的闪发二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料连续进料至高压合成转化釜4中，搅拌转速120r/min，反应温度170℃，进料开始6小时后开启连续排料阀，水热完成浆料D通过排料阀连续排出至闪发罐5；
S4、浆料降温：首先，浆料进入闪发罐5闪发降温至约100℃后，闪发的二次蒸汽(100～105℃)返回至换热器一3作为S2中的热源完成浆料加温过程；然后，闪发完成浆料F经换热器二6降温至约60℃后成为冷却浆料排入固液分离装置7；
S5、产品后处理：冷却浆料经固液分离、洗涤、干燥后生产出形貌规整的层状氢氧化镁铝产品粉体。
产品SEM详见图2(D)，产品呈较为规整的六方片状，边缘清晰；产品XRD衍射峰详见图4(D)，与物相标准衍射卡片#89-0460[Hydrotalcite(Mg0.667Al0.33)(OH)2)(CO3)0.167(H2O)0.5]衍射特征峰003、006、012、015、018、110和113一致且产品衍射峰较为明显、尖锐，证明其为层状氢氧化镁铝产品且结晶质量较高，以上结果说明本发明的工艺和装备可以实现连续生产质量较高的层状氢氧化镁铝产品；
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.38mol/L，碳酸根离子浓度0.11mol/L，母液由母液碳化装置8顶部进入，经喷头雾化喷出，二氧化碳气体由母液碳化装置8中部管路送入母液碳化装置8与压滤后母液逆流接触，进行气液两相反应，以二氧化碳与氢氧化钾溶液吸收率85％计，控制二氧化碳气体质量kg:母液体积m3＝60:1，对碳化后得到碳化母液K碱度进行分析后补充适量水使其碱碳酸根浓度为0.25mol/L，然后回用于S1进行混合固态料制备。
以上各个实施例产生的碳化母液既可按照相应实施例内方法实施，同时均可回用于各自实施例第一步“混合固态料制备”中。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，其特征在于：包括依次连接的预处理装置、乳化泵、换热器一、高压合成转化釜、闪发罐、换热器二、固液分离装置以及母液碳化装置；
所述预处理装置，用于将镁源、铝源、工艺初始碳源在内的原料配制成均匀分散、具有一定固含量和碳酸根含量条件的混合浆料，并通过所述乳化泵将混合浆料连续泵入换热器一进行预热；
所述高压合成转化釜，用于对预热浆料进行合成转化；
所述闪发罐，对合成转化后的浆料进行减压闪发，闪发罐减压闪发的二次蒸汽作为热源返回换热器一；
所述换热器二，用于将闪发完成浆料进行冷却降温；冷却浆料送入所述固液分离装置后产出母液和产品滤饼；
所述母液碳化装置，用于将母液与富二氧化碳气源进行碳化反应，生成碳化母液并返回至所述预处理装置做为碳源循环使用。
2.如权利要求1所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，其特征在于：所述预处理装置即高速剪切物料分散釜，釜顶设有原料入口，釜内设有搅拌桨，釜底设有浆料出口；原料通过原料入口添加到釜内并经搅拌桨搅拌混合，混合浆料从浆料出口通过乳化泵进入换热器一并进行加温，变成预热浆料。
3.如权利要求1所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，其特征在于：所述高压合成转化釜的釜顶设置压力传感探头、釜内设置单个或多个温度传感探头；釜体侧边中部设置连续进料自动控制阀门，侧边下部设置连续自动排料控制阀；转化釜热源为蒸汽夹套或盘管加热、夹套导热油电加热或加热棒电加热，加热过程中通过与温度传感探头联动的温度反馈系统控制釜内水温恒定；釜体上设有与连续进料自动控制阀门连接的进料口，用于预热浆料进入釜内；还设有与连续自动排料控制阀门连接的排料口，转化完成的浆料由排料口连续排出至闪发罐减压闪发；转化釜顶部设置单台或多台调速搅拌机，釜内设有导流构件；转化釜底设置排空口，釜顶设置防爆口；转化釜外壳保温导热夹套设置加热介质进出口。
4.如权利要求1所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，其特征在于：所述换热器一、换热器二为列管式或板式换热器，换热器一预热方式为汽-水交换；换热器二降温方式为水-水交换。
5.如权利要求1所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备，其特征在于：所述母液碳化装置为吸收罐或吸收塔形式；吸收罐在罐内底部或中下部采用盘式或管式气体分布器进行布气；吸收塔为喷淋塔。
6.如权利1所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备的工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、混合固态料制备：将一定量的镁源、铝源、碳源或碳化母液通过原料入口添加到预处理装置内，配制成均匀分散、具有一定固含量和碳酸根含量条件的混合浆料；
S2、混合浆料预热：所述高速剪切物料分散釜内的混合浆料经乳化泵泵入换热器一进行加温，变成预热浆料，同时换热器一的热源为减压闪发的二次蒸汽；
S3、水热转化：预热浆料以0.5-1.5m3/h的流量连续泵入高压合成转化釜内；
S4、浆料降温：反应完成的浆料由高压合成转化釜连续排出至闪发罐减压闪发，产生了闪发二次蒸汽与闪发完成浆料；闪发罐减压闪发的二次蒸汽作为热源通过二次蒸汽管路返回换热器一以便对混合浆料进行预热，二次蒸汽经过换热器一后产生冷凝水并排放；
闪发罐内的闪发完成浆料经换热器二进行降温成为冷却浆料，以满足后续固液分离装置对浆料温度的操作要求；冷却浆料送入固液分离装置后产出母液和产品滤饼；
S5、产品后处理：母液进入母液碳化装置后与富二氧化碳气源进行碳化反应，生成碳化母液并返回至高速剪切物料分散釜做为碳源循环使用；
产品滤饼经洗涤、干燥后得到粒径分布均匀、形貌规整的六角片形状的碳酸根型层状氢氧化镁铝产品；
S6、母液碳化：压滤后母液中氢氧根离子浓度0.32-1.16mol/L，碳酸根离子浓度0.09-0.68mol/L，母液送入母液碳化装置中；二氧化碳气体通过管路送入置于母液碳化装置底部的气体分布器，在气体分布器的作用下与反应母液进行气液两相反应，对碳化后得到碳化母液碱度进行分析后补充适量水使其碳酸根浓度为0.20-1mol/L，然后作为S1中的碳化母液重复利用。
7.如权利6所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备的工艺，其特征在于：S1中，所述镁源与铝源为固体颗粒；所述镁源为工业氢氧化镁或氧化镁；所述铝源为工业氢氧化铝或氧化铝；所述碳源为可溶性碳酸盐如碳酸钠、碳酸钾。
8.如权利6所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备的工艺，其特征在于：S1中，所述混合浆料的固含量范围为8～15％；
或，所述碳酸根含量条件为：体系碳酸根浓度达到0.2～1.0mol/L；
或，镁源与铝源固体混合物中MgO与Al2O3的摩尔比为4.0～5.0。
9.如权利6所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备的工艺，其特征在于：所述高压合成转化釜的反应温度为140～180℃、搅拌转速120～300r/min、反应时间为4～10小时。
10.如权利6所述的母液碳中和的碳酸根型层状氢氧化镁铝连续生产设备的工艺，其特征在于：在产物洗涤过程中所选用的洗涤液为去离子水，产物干燥过程选用高温干燥方式，干燥温度80～120℃。
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