專利名稱：氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，屬于氫氧化鎂產(chǎn)品的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
氫氧化鎂作為無鹵、無機添加型阻燃劑，是目前無機添加型阻燃劑中無論從綜合功能還是技術(shù)經(jīng)濟評價均為較好的一個品種，因此受到世界各國的廣泛關(guān)注。充分利用各種含鎂原料，加速氫氧化鎂的發(fā)展，滿足國內(nèi)外市場需求，是當前鎂質(zhì)化工產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一。
目前鈦冶煉主要通過鎂熱還原法進行生產(chǎn)，主要反應(yīng)如下 TiO2+2Cl2+C＝TiCl4+CO2 TiO2+2Cl2+2C＝TiCl4+2CO TiCl4+2Mg＝Ti+2MgCl2 生產(chǎn)過程中產(chǎn)出大量的副產(chǎn)品氯化鎂，由于這些副產(chǎn)品純度較高、雜質(zhì)含量少，在深度加工過程中可簡化工藝、減少投資，因此對冶煉副產(chǎn)品氯化鎂進行深度加工制成價值更高的鎂鹽產(chǎn)品、提高附加值是對其綜合利用的一種有效手段，將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益和社會效益。
目前氫氧化鎂產(chǎn)品的制備主要通過以下兩種途徑一是利用天然水鎂石資源經(jīng)精制制取，利用天然水鎂石生產(chǎn)氫氧化鎂工藝簡單，產(chǎn)品純度高，但受地域限制大；二是通過含鎂原料通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化法而制得，其產(chǎn)品的純度視原料純度及工藝過程控制而定，是目前氫氧化鎂生產(chǎn)的主要生產(chǎn)方法。反應(yīng)轉(zhuǎn)化法按原料使用分為兩種一是將含鎂礦石經(jīng)過焙燒、消化、過濾烘干后得到氧化鎂，再將氧化鎂進行水合制備氫氧化鎂；該方法處理原料選擇性大，但需投入專門的礦石處理、焙燒設(shè)備，投資費用高，適于以建廠為目的，以生產(chǎn)高純氧化鎂為主，附加生產(chǎn)氫氧化鎂；二是向鹵水中加入堿性物質(zhì)直接沉淀出氫氧化鎂，包括氫氧化鈣法、氫氧化鈉法和氨法。氫氧化鈣法是以Ca(OH)2作為中和沉淀劑，該法的優(yōu)點是沉淀劑易得，生產(chǎn)工藝簡單，但由于產(chǎn)品粒度小(可達0.5um以下)，聚附傾向大，難于沉降、過濾及洗滌且易吸附雜質(zhì)，使得產(chǎn)品純度低，此法主要用于產(chǎn)品純度要求不高氫氧化鎂制備。氫氧化鈉法是以NaOH作為中和沉淀劑，在生產(chǎn)過程中可通過控制氫氧化鈉的加入速度得到不同粒度分布的產(chǎn)品且純度較高；由于氫氧化鈉堿性強，如條件控制不當會生成膠體沉淀，產(chǎn)品粒徑偏小，給產(chǎn)品控制和過濾帶來困難。氨法是以氨水為中和沉淀劑，由于氨水的堿性弱，因而反應(yīng)過程中晶粒成長易于控制，可制得高純的氫氧化鎂產(chǎn)品，也可通過控制中和沉淀條件生成大晶粒產(chǎn)品，產(chǎn)品適用于醫(yī)藥、化學試劑及電子級氫氧化鎂等對純度要求高的行業(yè)。此法是目前國內(nèi)生產(chǎn)氫氧化鎂普遍采用的方法，但由于在氨性體系中Mg(OH)2溶解度大，導(dǎo)致該法產(chǎn)率較低。
雖然氫氧化鈉法工藝流程簡單，但控制參數(shù)不易掌握。申請人通過進一步研究得知采用晶種分解生產(chǎn)氫氧化鎂，通過晶種加快氫氧化鎂晶體的附聚、長大，可極大地改善氫氧化鈉法生產(chǎn)氫氧化鎂易形成膠體沉淀，難于過濾、洗滌的缺點；如果直接利用反應(yīng)生成的氫氧化鎂料漿作為晶種進行晶種循環(huán)分解，可更有效利用原有漿液中的晶粒平衡，加速新結(jié)晶過程的晶粒分布平衡狀態(tài)，以避免采用干晶種存在的顆粒溶解分散慢、粒度分布不均勻的缺點。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝。本發(fā)明通過試驗研究探索了工業(yè)氫氧化鈉晶種分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝條件，研究了影響晶種循環(huán)分解的多個因素對氫氧化鎂回收率及過濾、洗滌性能的影響，確定了較佳的氫氧化鈉晶種分解法生產(chǎn)工藝條件，在保證高鎂轉(zhuǎn)化率的同時解決了氫氧化鈉法生產(chǎn)氫氧化鎂濾餅過濾、洗滌困難的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝為采用晶種分解法，將凈化鹵水與固體氫氧化鎂晶種加入反應(yīng)池中混合、保持溫度為60～80℃，再將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，結(jié)晶陳化，反應(yīng)結(jié)束后抽取氫氧化鎂料漿過濾、洗滌，濾餅經(jīng)干燥、粉碎，即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。
優(yōu)選的工藝為采用濕晶種循環(huán)分解法，將凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持溫度為60～80℃，再將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，結(jié)晶陳化，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、洗滌，濾餅經(jīng)干燥、粉碎，即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品，剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。
上述鹵水中Mg2+濃度為20～60g/L，優(yōu)選為40g/L；反應(yīng)池中晶種系數(shù)為0.5～2，優(yōu)選為1；堿過量系數(shù)為1.01～1.05，優(yōu)選為1.03～1.05；結(jié)晶陳化溫度為50～90℃，優(yōu)選為90℃；結(jié)晶陳化時間為0.5～2小時，優(yōu)選為1小時。
所述洗滌工藝采用分次洗滌液固比L/S＝8、洗滌溫度40℃、洗滌時間10分鐘，或采用連續(xù)洗滌；優(yōu)選為采用連續(xù)真空抽濾淋洗。
所用的鹵水原料為鈦冶煉過程中的副產(chǎn)品氯化鎂或片狀結(jié)晶氯化鎂。
所述的氫氧化鈉溶液是用片狀工業(yè)級氫氧化鈉配制的濃度為300～350g/l的溶液。
氫氧化鈉法生產(chǎn)氫氧化鎂的反應(yīng)機理如下 MgCl2+2NaOH→Mg(OH)2↓+2NaCl 氫氧化鈉法目前較少使用，一方面是因為氫氧化鈉價格較高，另一方面工藝參數(shù)較難控制。但通過比較發(fā)現(xiàn)，如采用工業(yè)氫氧化鈉作為原料，則氫氧化鈉法的成本相對氨法要低，且氫氧化鈉法副產(chǎn)品氯化鈉經(jīng)提純后其價值及市場遠大于氨法副產(chǎn)品氯化銨，因此申請人對氫氧化鈉法制備氫氧化鎂的工藝進行了深入研究。
因氫氧化鈉堿性強，如試驗條件控制不當會生成膠體沉淀，給產(chǎn)品過濾、洗滌帶來困難。為解決這些問題，申請人通過試驗對氫氧化鈉法制備氫氧化鎂的工藝條件進行了探索和研究，具體如下 一、試驗原料及設(shè)備 試驗于2006年5月在貴州大學材料科學與冶金工程學院冶金試驗中心展開，主要原料為鈦廠所取片狀無水氯化鎂，試驗所用原料如下表 試驗所用主要儀器、設(shè)備如下表所示 二、試驗方案及結(jié)果 首先對可能影響氫氧化鎂結(jié)晶的反應(yīng)因素進行了單因素試驗，以此來獲得基本工藝條件，試驗以Mg轉(zhuǎn)化率及濾餅過濾性能做為考察指標，考慮因素如下 (1)鹵水濃度Mg2+(g/L)； (2)晶種系數(shù) (3)結(jié)晶時間(h)； (4)結(jié)晶溫度(℃)； 單次反應(yīng)總體積控制為500ml。

濾餅過濾性能主要考慮在相同漿液體積(500ml)、過濾面積(104M2)、真空度(0.03Pa)條件下過濾時間的長短。
1.鹵水濃度對結(jié)晶反應(yīng)的影響 在固定其它試驗條件的情況下，配制不同濃度的MgCl2溶液進行單因素反應(yīng)，以確定合適的反應(yīng)濃度，試驗條件及結(jié)果見表1 表1 鹵水濃度對結(jié)晶反應(yīng)影響試驗結(jié)果
根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可看出；當鹵水濃度由低至高時，濾餅過濾性能由好變差，在低濃度時氫氧化鎂團聚現(xiàn)象不嚴重，新生晶粒在晶種表面二次成核的進行較順利。而隨Mg2+濃度的提高，生成的氫氧化鎂團聚現(xiàn)象嚴重，溶液呈凝膠狀難以過濾。根據(jù)過濾性能及產(chǎn)量來權(quán)衡，選擇40g/L的鹵水濃度進行下一步試驗。
2.晶種系數(shù)對結(jié)晶性能的影響 初期進行的試驗表明，在不添加任何添加劑的情況下，氫氧化鈉法結(jié)晶形成的氫氧化鎂呈膠體狀，難以或根本無法洗滌過濾，通過添加絮凝劑、分散劑等添加劑后，膠體凝聚的現(xiàn)象并沒有實質(zhì)性的改善。于是嘗試了添加晶種，通過試驗證明采用添加晶種的方法可以很有效的改善氫氧化鎂團聚現(xiàn)象，溶液可進行過濾、洗滌。因此在前期試驗基礎(chǔ)上進行了晶種系數(shù)R對結(jié)晶性能影響的試驗，因氫氧化鈉法反應(yīng)程度比較完全，所以試驗僅以溶液的過濾時間作為考察指標，試驗條件及試驗結(jié)果如表2所示 表2 晶種系數(shù)R對結(jié)晶性能影響試驗結(jié)果
由于氫氧化鈉堿性強沉淀反應(yīng)迅速，短時間內(nèi)大量的氫氧化鎂微晶生成，在未添加晶種時，新生成的細微晶粒生長為大尺寸晶粒的過程極其緩慢，這些細微晶粒團聚懸浮在溶液中使溶液呈膠狀，添加絮凝劑僅僅是通過相反電荷吸引來促成晶粒的附聚，實質(zhì)上并未形成大尺寸晶粒。由試驗數(shù)據(jù)可看出，隨晶種量的加大過濾性能變好，晶種的加入為新生成的氫氧化鎂提供了晶核，促進了新生晶粒在晶種表面二次成核的進行，縮短了晶體生長的時間，同時在攪拌作用下大量晶種的運動沖刷在一定程度上阻礙了膠體的團聚，起到了分散的作用。綜合考慮到晶種消耗量及反應(yīng)容積的影響，選取R＝1作為后期試驗的晶種系數(shù)。
3.結(jié)晶時間對結(jié)晶性能的影響 加入晶種可大大改善氫氧化鎂膠體的結(jié)晶性能，為考察加入晶種后結(jié)晶性能隨時間的變化，進行了結(jié)晶時間對結(jié)晶性能影響的單因素試驗，尋找合適的結(jié)晶時間值，試驗結(jié)果如表3所示 表3 結(jié)晶時間對結(jié)晶性能影響試驗結(jié)果
試驗結(jié)果表明結(jié)晶時間長短對結(jié)晶性能影響不顯著，過濾性能隨時間延長變化不大，選取結(jié)晶時間為1h。
4.結(jié)晶溫度對結(jié)晶性能影響 為考察加入晶種后結(jié)晶性能隨溫度的變化，進行了結(jié)晶溫度對結(jié)晶性能影響的單因素試驗，尋找合適的結(jié)晶溫度，試驗結(jié)果如表4所示 表4 結(jié)晶溫度對結(jié)晶性能影響試驗結(jié)果
隨著溫度的提高，氫氧化鎂結(jié)晶的過濾洗滌性變好，較高溫度促進了晶體生長速度，大尺寸晶粒的生成改善了結(jié)晶的過濾性能，這與氫氧化鎂水熱改性的機理是一致的，因而選取90℃為結(jié)晶溫度。
5.正交試驗 通過上述單因素試驗大致確定了氫氧化鈉法的基本工藝條件如表5 表5 基本試驗條件 在此條件下鎂轉(zhuǎn)化率＞98％，過濾時間＜24min。
為獲得較佳的試驗條件，綜合單因素試驗結(jié)果進行了正交試驗，近一步考察最佳試驗條件，正交試驗考慮的因素及水平如表6 表6 正交試驗因素水平表
根據(jù)所列的因素和水平，選取L9(3)4正交表安排試驗，試驗的表頭、試驗結(jié)果及結(jié)果分析如表7所示 表7 正交試驗安排及正交試驗結(jié)果
由正交試驗結(jié)果得出因素的主次為溫度-濃度-時間-R，結(jié)晶溫度的影響最大，應(yīng)取三水平即90℃，濃度因素影響也很大，取二水平即Mg2+＝40g/l，反應(yīng)時間及晶種系數(shù)對結(jié)晶性能的影響不大，結(jié)合單因素試驗結(jié)果分別取二水平，由此得出最佳晶種分解條件為 表8 晶種分解條件 6.堿過量系數(shù)試驗 前期試驗表明氫氧化鈉與氯化鎂反應(yīng)較完全，鎂平均轉(zhuǎn)化率＞97％，但為了盡可能回收洗液中的氯以及提高氯化鈉的純度，對氫氧化鈉過量程度對結(jié)晶性能的影響進行了試驗研究，除氫氧化鈉添加量為變量外其余試驗條件按最佳條件進行，試驗條件及結(jié)果如表9所示 表9 堿過量系數(shù)對結(jié)晶性能影響試驗結(jié)果 由試驗結(jié)果可知按理論量加入氫氧化鈉時鎂轉(zhuǎn)化率在97％左右，當加堿量提高1％時差別不大，濾液中Mg含量較高不利于氯化鈉的純度；加堿量提高到5％后鎂轉(zhuǎn)化率＞99％，溶液中的Mg濃度可降至0.15g/l～0.55g/l；當加堿量提高到10％后濾液中鎂無法測出，但此時反應(yīng)液變得粘稠且過濾性能變差，通過進一步微調(diào)試驗表明堿過量系數(shù)在1.03～1.05最為合適。
7.濾餅洗滌研究 因氫氧化鈉法生產(chǎn)的氫氧化鎂相對于NH法來說粒度要細，所以濾餅的洗滌性能要較NH法差，為了使產(chǎn)品純度符合標準和盡可能回收Cl-，對一次濾餅的洗滌進行了工藝研究，分別考察了分次洗滌和連續(xù)洗滌的效果。
分次洗滌考察了洗滌溫度、洗滌時間、液固比對洗滌性能的影響，通過過濾時間及洗滌效率來考察洗滌性能好壞。將一次濾餅用蒸餾水調(diào)漿，控制水量來調(diào)整液固比，在一定溫度下攪拌洗滌，一定時間后過濾，分析濾液中Cl-含量計算洗滌效率η洗。

表10 洗滌正交試驗因素水平表
為保證濾餅均勻性，采用了2L晶種分解的濾餅平均取樣來進行洗滌試驗，濾餅成份如表11所示。
表11 濾餅成份 選取L9(3)4正交表安排試驗，試驗的表頭、試驗結(jié)果及結(jié)果分析如表12所示 表12 正交試驗安排及試驗結(jié)果
由正交試驗結(jié)果得出因素的主次為液固比-時間-溫度，液固比影響最大，取二水平L/S＝8，溫度取一水平即40℃，洗滌時間取一水平即10min，由此得出最佳單次洗滌條件為 表13 單次洗滌試驗條件 復(fù)查試驗結(jié)果表明Cl-的洗滌效率η洗＝93.09％，經(jīng)過洗滌后的濾餅中Cl％＝4.15％。分次洗滌結(jié)果表明洗滌的效率較好，但工藝過于繁瑣，且濾液體積較大，因而考慮采用連續(xù)洗滌工藝對濾餅進行洗滌。
連續(xù)洗滌工藝采用分批加蒸餾水(40℃)淋洗濾餅，表14是濾餅淋洗后所得氫氧化鎂的分析結(jié)果 表14 連續(xù)洗滌試驗結(jié)果
通過對分批濾液進行分析發(fā)現(xiàn)，前幾次的濾液中Cl-含量較高(11～7g/l)，可返回系統(tǒng)中作配料或補水用，后期淋洗液中Cl-含量較低(1～0.025g/l)，可考慮作為補水返回系統(tǒng)或直接排放。
為觀察氫氧化鎂晶體的形貌及晶體大小，將所制備的氫氧化鎂進行了TEM(透射電鏡)顯微形貌分析，TEM分析結(jié)果表明所制備的氫氧化鎂為薄片狀六方晶體，其中摻雜少量纖維狀晶體，單晶體的原子衍射圖及TEM單晶顯微圖表明，氫氧化鎂結(jié)晶良好。
對TEM照片進行測量結(jié)果表明所制備的氫氧化鎂晶體為薄片狀六方晶體，晶體粒徑250nm～310nm，晶體厚度10nm，屬于亞微米級超細氫氧化鎂。同時發(fā)現(xiàn)在單次晶種分解過程中由于所加入晶種微觀尺寸大，導(dǎo)致結(jié)晶不完全有團聚現(xiàn)象。
8.循環(huán)晶種法工藝研究 前期試驗均為單獨添加干晶種，干晶種分解是將成品固體氫氧化鎂作為晶種加入到反應(yīng)池中，試驗中發(fā)現(xiàn)干晶種的磨細程度及在溶液中溶解分散程度對結(jié)晶反應(yīng)影響較大，如晶種顆料較大或溶解分散時間不足會導(dǎo)致結(jié)晶性能較差。在后期試驗中采取了保留部分反應(yīng)結(jié)束的氫氧化鎂漿液，以溶液中存在的氫氧化鎂直接作為晶種進行下一步生產(chǎn)的工藝，即濕晶種循環(huán)分解。
經(jīng)過試驗證明濕晶種循環(huán)分解法的主要優(yōu)點在于以氫氧化鎂漿液作為晶種，保待了原有漿液中的晶粒平衡狀態(tài)，可有效利用原有漿液中的晶粒平衡，加速新結(jié)晶過程的晶粒分布平衡狀態(tài)，縮短了晶粒長大時間，克服了干晶種溶解分散慢、粒度分布不均勻的缺點，省卻了干晶種的溶解分散過程，調(diào)漿工藝相對簡單，減少了干晶種流程中的晶種返料過程。
濕晶種循環(huán)分解法的主要工序為 (1)將氯化鎂與水或后期洗液混合調(diào)配鹵水； (2)將鹵水送入反應(yīng)槽與預(yù)留氫氧化鎂晶種漿液攪拌混合； (3)向反應(yīng)槽中加入氫氧化鈉溶液進行結(jié)晶和陳化； (4)結(jié)晶結(jié)束后抽取部分氫氧化鎂漿液進行過濾、洗滌制備氫氧化鎂，剩余漿液作為下一次結(jié)晶反應(yīng)的晶種。
在單次試驗的基礎(chǔ)上進行了濕晶種循環(huán)試驗，試驗條件如表15所示 表15 氫氧化鈉法試驗條件 試驗初期加入干晶種48.5g(Mg2+＝27.6％、氯化鈉＝37.5％)作為啟動用，每次加入氯化鎂溶液(Mg2+＝65.07g/l)300ml，氫氧化鈉溶液(分析純、330g/l)200ml，反應(yīng)總體積1L，單次反應(yīng)結(jié)束后倒取500ml漿液制備氫氧化鎂，剩余漿液作為下次反應(yīng)晶種。表16給出循環(huán)10次的試驗結(jié)果 表16 濕晶種循環(huán)分解試驗結(jié)果
循環(huán)試驗10次實際鎂產(chǎn)出率為95.31％，產(chǎn)出率偏低主要是因為開始加入的晶種并非純氫氧化鎂、平均取樣不均勻以及濾餅操作損失，導(dǎo)致鎂回收率偏低。
9.工業(yè)氫氧化鈉循環(huán)晶種法工藝研究 前期試驗采用的是分析純氫氧化鈉作為原料，為了節(jié)約成本因而考慮用工業(yè)氫氧化鈉來替代進行試驗，試驗條件按前期試驗條件，啟動晶種56.75g(Mg2+＝35.77％、氯化鈉＝16.65％)，每次將氯化鎂78.5g溶解于300ml水，氫氧化鈉溶液(工業(yè)級NaOH＝94％～96％、346.5g/l)200ml，反應(yīng)總體積1L，單次反應(yīng)結(jié)束后倒取500ml漿液制備氫氧化鎂，剩余漿液作為下次反應(yīng)晶種。漿液過濾的原液用以制備氯化鈉，濾餅用蒸餾水分批連續(xù)淋洗，每次洗水200ml，前兩次洗水(一洗液)返回配料，表17給出循環(huán)6次的試驗結(jié)果 表17 工業(yè)氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解試驗結(jié)果
試驗過程中堿過量系數(shù)控制在1.03～1.05，單次Mg轉(zhuǎn)化率均在99％以上，由于將一洗液返回至配料，因而在循環(huán)中一洗的Cl含量比前期試驗的要高，將第7次循環(huán)的最終產(chǎn)品送至貴州師范大學分析檢測中心分析，結(jié)果如表18所示 表18 7#氫氧化鎂分析結(jié)果 6次循環(huán)氫氧化鎂中Cl平均含量為0.097％，Mg平均含量＞41.3％，Mg(OH)2平均純度＞99％，達到并超過HG/T36072000中的I類標準。
為觀察循環(huán)過程中氫氧化鎂的晶型變化，將1#、4#、6#樣品進行了TEM(透射電鏡)微觀形貌對比分析，由TEM分析結(jié)果可知，第一次循環(huán)后所得氫氧化鎂與前期試驗相同，有晶體團聚現(xiàn)象且晶體粒徑大；隨循環(huán)次數(shù)增多，到第4次循環(huán)后團聚現(xiàn)象減弱，團聚晶體開始分散，晶體粒徑減??；到第6次循環(huán)后團聚幾乎消失，晶體分散度大，晶體粒徑趨于穩(wěn)定；第7次循環(huán)的氫氧化鎂TEM照片與第6次循環(huán)的氫氧化鎂TEM基本相同，這說明隨循環(huán)次數(shù)增多，漿液中的氫氧化鎂粒徑趨于平衡，達到了一個穩(wěn)定狀態(tài)；經(jīng)過測量由工業(yè)氫氧化鈉制備的氫氧化鎂為分散狀薄片狀六方晶體，晶體粒徑50nm～83nm，晶體厚度7nm，屬于納米級超細氫氧化鎂。
對循環(huán)中的原液、一洗液及淋洗液進行了分析，得出了循環(huán)中各部分洗液的氯比例為原液60％～64％、一洗液25％～29％、淋洗液2％～7％，一洗液作為系統(tǒng)補水返回循環(huán)中，淋洗液PH＝7～8，經(jīng)分析表明有害元素極微，可達到GB8978-1996國家污水排放標準，可直接排放或作補水返回系統(tǒng)，原液經(jīng)蒸發(fā)后提取氯化鈉，6次循環(huán)的原液混合后蒸發(fā)制備成氯化鈉353.24g，氯產(chǎn)出率為61.08％，送樣分析表明氯化鈉純度為99.6％，基本達到化學純氯化鈉標準，經(jīng)過進一步提純后可達到優(yōu)級純氯化鈉。
10.氫氧化鈉循環(huán)晶種法工藝經(jīng)濟效益分析 采用工業(yè)氫氧化鈉濕晶種分解工藝生產(chǎn)氫氧化鎂，1噸氯化鎂消耗0.8654噸工業(yè)NaOH(過量1.03)，產(chǎn)出超細氫氧化鎂(納米級片狀、99％)0.6噸，氯化鈉(化學純99.6％)0.75噸，則產(chǎn)出1噸氫氧化鎂的收益如表19所示 表19 氫氧化鎂生產(chǎn)成本
如將氯化鈉進一步提純?yōu)閮?yōu)級純氯化鈉，價格可提升到2800元/噸以上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于 1.通過加入晶種加快氫氧化鎂晶體的附聚、長大，極大地改善了原有氫氧化鈉法生產(chǎn)氫氧化鎂易形成膠體沉淀，沉淀難于過濾、洗滌的缺點。且直接利用反應(yīng)生成的氫氧化鎂料漿作為晶種進行循環(huán)分解，可更有效利用原有漿液中的晶粒平衡，加速新結(jié)晶過程的晶粒分布平衡狀態(tài)，克服了采用干晶種存在的顆粒溶解分散慢、粒度分布不均勻的缺點。
2.洗滌工藝采用多批次連續(xù)真空抽濾淋洗，各批洗液分別用于料漿原液中富含大量的氯化鈉，用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；一洗液中含有一定量的Mg2+，返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水；最后淋洗液經(jīng)分析表明有害元素極微，能達到GB8978-1996國家污水排放標準，可直接排放或作補水返回系統(tǒng)。
3.所制備的氫氧化鎂產(chǎn)品純度≥99％，優(yōu)于HG/T3607-2000I級標準，TEM顯微形貌分析為分散狀薄片狀六方晶體，晶體粒徑50nm～83nm，晶體厚度7nm，屬于高純超細氫氧化鎂。原液經(jīng)蒸發(fā)提取的氯化鈉純度為99.6％，基本達到化學純氯化鈉標準，經(jīng)過進一步提純后可達到優(yōu)級純氯化鈉。
4.工藝流程簡單，工藝參數(shù)容易控制，同時該工藝獲得的氫氧化鎂純度和鎂回收率(單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)都高，且副產(chǎn)品氯化鈉由于原料雜質(zhì)含量低而純度高，可供應(yīng)堿廠做為原料。生產(chǎn)過程環(huán)保、無有害物質(zhì)產(chǎn)生，工藝流程適于小型建廠，可用于處理鈦廠或其它途徑的不定量氯化鎂副產(chǎn)品。



圖1為濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝流程圖。
圖2為干晶種分解法生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝流程圖。

具體實施例方式 實施例1 氫氧化鈉干晶種分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為20g/L的凈化鹵水與固體氫氧化鎂晶種加入反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)1.0，再將氫氧化鈉溶液(350g/l)加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.05，在70℃溫度下結(jié)晶陳化90分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取氫氧化鎂料漿過濾、分次洗滌(液固比L/S＝8、洗滌溫度40℃、洗滌時間10分鐘)，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。(鎂回收率為99％)。
實施例2 氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為30g/L的凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)0.5，再將氫氧化鈉溶液(300g/l)加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.01，在55℃溫度下結(jié)晶陳化120分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、連續(xù)洗滌，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；一洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水；最后淋洗液可直接排放或作補水返回系統(tǒng)。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。(鎂回收率單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)。
實施例3 氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為25g/L的凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)1.5，再將氫氧化鈉溶液(320g/l)加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.03，在90℃溫度下結(jié)晶陳化30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、連續(xù)真空抽濾淋洗，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；一洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水；最后淋洗液可直接排放或作補水返回系統(tǒng)。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。(鎂回收率單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)。
實施例4 氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為40g/L的凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)1.1，再將氫氧化鈉溶液(340g/l)加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.02，在90℃溫度下結(jié)晶陳化75分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、連續(xù)真空抽濾淋洗，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；一洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水；最后淋洗液可直接排放或作補水返回系統(tǒng)。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。(鎂回收率單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)。
實施例5 氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為40g/L的凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)1.0，再將氫氧化鈉溶液(310g/l)加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.04，在80℃溫度下結(jié)晶陳化60分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、連續(xù)真空抽濾淋洗，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；一洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水；最后淋洗液可直接排放或作補水返回系統(tǒng)。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。(鎂回收率單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)。
實施例6 氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為50g/L的凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)2.0，再將氫氧化鈉溶液(330g/l)加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.03，在85℃溫度下結(jié)晶陳化45分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、連續(xù)真空抽濾淋洗，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；一洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水；最后淋洗液可直接排放或作補水返回系統(tǒng)。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。(鎂回收率單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)。
實施例7 氫氧化鈉濕晶種循環(huán)分解法生產(chǎn)高純超細氫氧化鎂的工藝為將Mg2+濃度為60g/L的凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持一定溫度(60～80℃)，晶種系數(shù)1.5，再將接近飽和的氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，堿過量系數(shù)1.04，在50℃溫度下結(jié)晶陳化90分鐘，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、分次洗滌(液固比L/S＝8、洗滌溫度40℃、洗滌時間10分鐘)，過濾的料漿原液用于蒸發(fā)提取化學純氯化鈉；洗液返回流程中用于配料或系統(tǒng)補水。濾餅經(jīng)干燥、粉碎即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。(鎂回收率單次生產(chǎn)為99％，循環(huán)生產(chǎn)≥94％)。
權(quán)利要求
1. 一種氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于采用晶種分解法，將凈化鹵水與固體氫氧化鎂晶種加入反應(yīng)池中混合、保持溫度為60～80℃，再將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，結(jié)晶陳化，反應(yīng)結(jié)束后抽取氫氧化鎂料漿過濾、洗滌，濾餅經(jīng)干燥、粉碎，即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。
2. 按照權(quán)利要求1所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于采用濕晶種循環(huán)分解法，將凈化鹵水與前次反應(yīng)所得氫氧化鎂料漿在反應(yīng)池中混合、保持溫度為60～80℃，再將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，結(jié)晶陳化，反應(yīng)結(jié)束后抽取部份氫氧化鎂料漿過濾、洗滌，濾餅經(jīng)干燥、粉碎，即得高純超細氫氧化鎂晶體產(chǎn)品，剩余氫氧化鎂料漿作為下次反應(yīng)的晶種。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于鹵水中Mg2+濃度為20～60g/L；反應(yīng)池中晶種系數(shù)為0.5～2；堿過量系數(shù)為1.01～1.05；結(jié)晶陳化溫度為50～90℃；結(jié)晶陳化時間為0.5～2小時。
4. 按照權(quán)利要求3所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于鹵水中Mg2+濃度為40g/L；反應(yīng)池中晶種系數(shù)為1；堿過量系數(shù)為1.03～1.05；結(jié)晶陳化溫度為90℃；結(jié)晶陳化時間為1小時。
5. 按照權(quán)利要求1或2所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于所述洗滌工藝采用分次洗滌液固比L/S＝8、洗滌溫度40℃、洗滌時間10分鐘，或采用連續(xù)洗滌。
6. 按照權(quán)利要求5所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于洗滌工藝采用連續(xù)真空抽濾淋洗。
7. 按照權(quán)利要求1或2所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于所用的鹵水原料為鈦冶煉過程中的副產(chǎn)品氯化鎂或片狀結(jié)晶氯化鎂。
8. 按照權(quán)利要求1或2所述氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，其特征在于所述的氫氧化鈉溶液是用片狀工業(yè)級氫氧化鈉配制的濃度為300～350g/l的溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氫氧化鈉法制備高純超細氫氧化鎂的工藝，采用晶種分解法，將凈化鹵水與氫氧化鎂晶種加入反應(yīng)池中混合、60～80℃保溫，再將氫氧化鈉溶液加入反應(yīng)池中進行沉淀反應(yīng)，結(jié)晶陳化，反應(yīng)結(jié)束后抽取氫氧化鎂料漿過濾、洗滌，濾餅經(jīng)干燥、粉碎，即得氫氧化鎂晶體產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過加入晶種加快氫氧化鎂晶體的附聚、長大，解決了原有氫氧化鈉法生產(chǎn)氫氧化鎂濾餅過濾、洗滌困難的問題，并直接利用反應(yīng)生成的氫氧化鎂料漿作為晶種進行循環(huán)分解；其工藝流程簡單，工藝參數(shù)容易控制，生產(chǎn)過程環(huán)保無污染物產(chǎn)生，同時該工藝獲得的氫氧化鎂純度和鎂回收率都高，且副產(chǎn)品氯化鈉純度高，是很有發(fā)展前景的氫氧化鎂生產(chǎn)工藝。
文檔編號C01F5/00GK101234769SQ20081030045
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者李軍旗, 郭曉光, 毛小浩, 袁繼維, 趙平原, 唐道文, 金會心, 吳復(fù)忠 申請人:貴州大學