專利名稱：一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦物加工和無機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及到以菱鎂礦為原料，經(jīng)化學(xué)加工過程除去其中的鈣、硅、鋁，制取高純氫氧化鎂材料的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)菱鎂礦儲存豐富，總保有儲量30億噸，居世界第一位，它是金屬鎂和鎂質(zhì)材料的重要原料，近年來由于對鎂質(zhì)材料需求量的迅速增加及對鎂質(zhì)材料質(zhì)量要求越來越高，菱鎂礦的開發(fā)速度迅猛增加，使礦山開發(fā)的合理性遭到破壞，存在對高品質(zhì)菱鎂礦過度開采使用，優(yōu)質(zhì)資源數(shù)量不斷減少，另一方面，市場對高純度鎂質(zhì)材料的需求量卻在迅速增加。如何利用低品位菱鎂礦或尾礦制備高質(zhì)量的鎂質(zhì)產(chǎn)品是一個亟待解決的問題，是鎂質(zhì)化工材料的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求。
低品位菱鎂礦的利用均為經(jīng)煅燒后生成氧化鎂繼續(xù)反應(yīng)得以再利用。低品位菱鎂礦產(chǎn)地不同各物質(zhì)含量也不同，但是雜質(zhì)的種類基本相同，菱鎂礦的雜質(zhì)主要含有鈣，硅及鋁，鈣以碳酸鈣的形式存在，硅以二氧化硅的形式存在，鋁以氧化鋁的形式存在，氧化鋁和二氧化硅是菱鎂礦生產(chǎn)鎂質(zhì)化工產(chǎn)品中酸不溶物主要存在形式，這些物質(zhì)的存在將直接影響到氧化鎂和氫氧化鎂產(chǎn)品的純度和對其酸不溶物的要求。對于除鈣工藝專利CN102126734A做了詳細(xì)的說明。CN101219800專利將菱鎂礦粉在800 1200°C下煅燒，制備氧化鎂；將氧化鎂與硫酸或者硝酸反應(yīng)制備可溶性鎂鹽(硫酸鎂或硝酸鎂)溶液并調(diào)節(jié)體系的pH值為3 9 ;將反應(yīng)后的漿料過濾，將濾液與堿(可以是氫氧化鈉和氨水)反應(yīng)，控制工藝條件，制備粒度為納米級、形狀為片狀的氫氧化鎂漿料；將漿料陳化、過濾、洗滌、干燥、打散制得納米級氫
氧化鎂產(chǎn)品。CN1401573A專利描述了由菱鎂礦聯(lián)合生產(chǎn)硫酸鎂，碳酸鎂及氫氧化鎂產(chǎn)品的方法，以菱鎂礦煅燒后的氧化鎂粉為原料，氧化鎂與硫酸銨溶液混合，加入工業(yè)硫酸進(jìn)行酸溶及蒸氨反應(yīng)，得到的硫酸鎂溶液與反應(yīng)中生成的氨水反應(yīng)得到氫氧化鎂產(chǎn)品。CN1868952A專利描述了以菱鎂礦為原料生產(chǎn)氫氧化鎂，將原料放在傳統(tǒng)的碳化窯爐里煅燒成氧化鎂，再將氧化鎂制成漿料，漿料在碳化塔碳化制得碳酸鎂，再經(jīng)98%的酸溶液酸解，最后加入氨鹽水生成氫氧化鎂。文獻(xiàn)《輕金屬》2007年第一期報道“低品位菱鎂礦選礦脫硅技術(shù)研究”。該文獻(xiàn)描述提出了低品位菱鎂礦選礦脫硅“一次磨細(xì)-正浮選”的工藝。通過進(jìn)行磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)、碳酸鈉用量試驗(yàn)、捕收劑、分散劑品種與組合試驗(yàn)、粗選浮選時間試驗(yàn)，Si02含量從11. 77%降至 2. 15%, MgO 回收率 46. 55%。以上專利和文獻(xiàn)對以菱鎂礦為原料制備制備鎂質(zhì)化工產(chǎn)品時，除硅鋁的方法主要有酸溶法、碳化法和浮選法等；酸溶法為將菱鎂礦經(jīng)煅燒進(jìn)行酸解處理，采用的酸為硫酸或鹽酸，利用氧化鋁及氧化硅與酸的反應(yīng)性能差，經(jīng)過濾達(dá)到了硅鋁去除的目的；碳化法是利用菱鎂礦煅燒得到的氧化鎂經(jīng)水化反應(yīng)，得到的氫氧化鎂漿料與窯氣(二氧化碳)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鎂鹽與硅鋁雜質(zhì)的分離；第三種情況采用浮選法脫除雜質(zhì)；酸解法對硅鋁的脫除率較高，其缺點(diǎn)是需要大量的酸，并且流程復(fù)雜，另外酸的儲存和運(yùn)輸也帶來一定安全問題；碳化法對硅鋁的脫除率高，但存在過程復(fù)雜，工藝流程長，生產(chǎn)成本高的問題；浮選法要經(jīng)過多次浮選過程，但除硅鋁效果不理想，達(dá)不到工業(yè)氫氧化鎂國標(biāo)中對酸不溶物質(zhì)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)在技術(shù)中的問題，提供一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，它具有產(chǎn)品純度高、工藝簡單、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的思路是，將菱鎂礦在一定溫度下煅燒，生成輕燒氧化鎂粉，將輕燒氧化鎂粉與一定溫度的水進(jìn)行消化反應(yīng)生成氫氧化鎂粗漿液，向漿液中加入除硅鋁劑(可溶性性堿類)，使二氧化硅和氧化鋁與其反應(yīng)生成可溶性的硅酸 鹽和鋁酸鹽而進(jìn)入溶液，漿液過濾后得到氫氧化鎂濾餅和含硅和鋁鹽的溶液，從而實(shí)現(xiàn)菱鎂礦中硅和鋁的脫除和分離。氫氧化鎂濾餅經(jīng)洗滌干燥得到酸不溶物小于O. 2%，氫氧化鎂含量大于98%以上的氫氧化鎂產(chǎn)品。整個過程涉及到的化學(xué)反應(yīng)如下MgCO3 — MgCHCO2 Mg0+H20 — Mg (OH) 2 ISi02+Na0H — Na2SiO3Al203+2Na0H — 2NaA102本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種菱鎂礦除硅鋁工藝，它包括以下步驟a、菱鎂礦煅燒將菱鎂礦破碎至60 80mm，在馬弗爐中煅燒，溫度控制在700 1050°C，煅燒時間I 10h，制得輕燒氧化鎂粉。b、將所述輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液。所述消化反應(yīng)的水溫度50 95°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為2 10:1，消化時間為O. 5 4小時；然后進(jìn)行除鈣處理。C、向所述步驟b所得漿液中加入除硅、鋁的物質(zhì)即脫除劑，混合后打入反應(yīng)釜，反應(yīng)溫度120°C 190°C，反應(yīng)時間O. 5 4小時，除硅鋁物質(zhì)的加入量為輕燒氧化鎂中硅鋁摩爾數(shù)總和的2 10倍。d、將上述步驟c除硅鋁后的漿料進(jìn)行過濾，得到氫氧化鎂濾餅和含硅鋁鹽的溶液，將濾餅用水洗滌，用水量為濾餅重量的2 10倍。e、將洗滌后的濾餅在110_150°C干燥2 5小時，得到酸不溶物小于O. 2%、氫氧化
鎂含量大于98%的氫氧化鎂產(chǎn)品。所述脫除劑即除硅、鋁的物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀其中的一種或其混合物。優(yōu)選的，所述步驟b中，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為5:1，消化反應(yīng)的水溫度為70 75 。優(yōu)選的，所述步驟c中反應(yīng)溫度為170 175°C，最佳反應(yīng)溫度為170°C。優(yōu)選的，所述的除硅鋁物質(zhì)的加入量為輕燒氧化鎂中含有的氧化硅和氧化鋁摩爾數(shù)總和的5倍。
優(yōu)選的，所述的一種菱鎂礦除硅鋁工藝，它具體包括以下步驟將重量為300g的菱鎂礦破碎至60 80mm，放入馬弗爐中煅燒，溫度控制在1050°C，煅燒時間6小時，得輕燒氧化鎂粉；將輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液，所述消化反應(yīng)的水溫度70°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為5:1，消化時間為2小時；然后進(jìn)行除鈣處理；將上述步驟所得的氫氧化鎂漿液加入脫除劑氫氧化鈉，按照輕燒氧化鎂中含有的氧化硅和氧化鋁摩爾數(shù)總和的5倍加入80. 7克氫氧化鈉，混合后打入反應(yīng)釜,控制溫度170 175°C，反應(yīng)時間I. 5小時，將反應(yīng)后的漿液經(jīng)過濾，用I. 2L水洗滌，在120°C干燥3
小時，得氫氧化鎂產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn) (I)脫除菱鎂礦中硅鋁雜質(zhì)效果明顯，脫除率可達(dá)98. 8%。經(jīng)過菱鎂礦經(jīng)煅燒、消化、除鈣、除硅鋁、過濾、洗滌和干燥等過程，可使氫氧化鎂硅鋁含量降至O. 1%，氫氧化鎂含量達(dá)98%以上。(2)為氫氧化鎂的顆粒長大提供了好的生長環(huán)境，降低了表面極性，顆粒不易團(tuán)聚。得到了低表面積，氫氧化鎂產(chǎn)品的分散性好，尤其適合作為阻燃劑使用。(3)它具有產(chǎn)品純度高、工藝簡單、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明使用氫氧化鈉為脫除劑得到的氫氧化鎂SEM圖。圖2為本發(fā)明使用氫氧化鈉為脫除劑得到的氫氧化鎂XRD圖。圖3為本發(fā)明使用氫氧化鉀為脫除劑得到的氫氧化鎂SEM圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明使用氫氧化鈉為脫除劑得到的氫氧化鎂SEM圖。圖2為本發(fā)明使用氫氧化鈉為脫除劑得到的氫氧化鎂XRD圖。圖2中a為標(biāo)準(zhǔn)譜圖，b為樣品譜圖。圖3為本發(fā)明使用氫氧化鉀為脫除劑得到的氫氧化鎂SEM圖。實(shí)施例I:(I)將重量為300g菱鎂礦(含MgO 90%, 二氧化硅6. 6%，氧化鋁2. 5%)破碎至60 80mm,放入馬弗爐中煅燒溫度控制在850°C，煅燒時間6小時，制得輕燒氧化鎂粉。(2)將輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液。所述消化反應(yīng)的水溫度70°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為5:1，消化時間為2小時；按照專利CN102126734A所述的除鈣方法進(jìn)行除鈣處理。(3)將上述步驟所得的氫氧化鎂漿液加入脫除劑氫氧化鈉，按照輕燒氧化鎂中含有的氧化娃和氧化招摩爾數(shù)總和的5倍加入(80. 7克)。混合后打入反應(yīng)爸,控制溫度170 175°C，反應(yīng)時間I. 5小時，將反應(yīng)后的漿液經(jīng)過濾，用I. 2L水洗滌，在120°C干燥3小時，最終二氧化硅與氧化鋁含量之和為O. 05%，去除率達(dá)到了 99. 2%。氫氧化鎂含量98. 8%
實(shí)施例2:(I)將重量為300g菱鎂礦(含MgO 80%, 二氧化硅15. 1%，氧化鋁3. 2%)破碎至60 80mm，放入馬弗爐中煅燒溫度控制在950°C，煅燒時間6小時，制得輕燒氧化鎂粉。(2)將輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液。所述消化反應(yīng)的水溫度95°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為6:1，消化時間為3小時；進(jìn)行除鈣處理。(3)將上述(2)步驟所得的氫氧化鎂漿液加入氫氧化鈉，按照輕燒氧化鎂中含有的氧化硅和氧化鋁摩爾數(shù)總和的7倍加入(237. 75克)?；旌虾蟠蛉敕磻?yīng)釜，控制溫度185 1900C，反應(yīng)時間3小時，將反應(yīng)后的漿液經(jīng)過濾，用IL水洗滌，在130°C干燥3小時，最終二氧化硅與氧化鋁含量之和為O. 08%,去除率達(dá)到了 98. 9%。氫氧化鎂含量98. 5%。實(shí)施例3: (I)將重量為300g菱鎂礦(含MgO 90%, 二氧化硅6. 6%，氧化鋁2. 5%)破碎至60 80mm,放入馬弗爐中煅燒溫度控制在1050°C，煅燒時間6小時，制得輕燒氧化鎂粉。(2)將輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液。所述消化反應(yīng)的水溫度75°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為5:1，消化時間為2小時；按照專利CN102126734A所述的除鈣方法進(jìn)行除鈣處理。(3)將上述(2)步驟所得的氫氧化鎂漿液加入氫氧化鉀，按照輕燒氧化鎂中含有的氧化娃和氧化招摩爾數(shù)總和的5倍加入(113克)?；旌虾蟠蛉敕磻?yīng)爸,控制溫度170 175°C，反應(yīng)時間I. 5小時，將反應(yīng)后的漿液經(jīng)過濾，用I. 2L水洗滌，在120°C干燥3小時，最終二氧化硅與氧化鋁含量總和為O. 07%，去除率達(dá)到了 99%。氫氧化鎂含量98. 3%。
權(quán)利要求
1.一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，它包括以下步驟 a、菱鎂礦煅燒將菱鎂礦破碎至60 80mm，在馬弗爐中煅燒，溫度控制在700 1050°C，煅燒時間I 10h，制得輕燒氧化鎂粉； b、將所述輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液。所述消化反應(yīng)的水溫度50 95°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為2 10: 1，消化時間為O. 5 4小時；然后進(jìn)行除鈣處理； C、向所述步驟b所得漿液中加入脫除劑即除硅、鋁的物質(zhì)，混合后打入反應(yīng)釜，反應(yīng)溫度120°C 190°C，反應(yīng)時間O. 5 4小時，除硅鋁物質(zhì)的加入量為輕燒氧化鎂中硅鋁摩爾數(shù)總和的2 10倍； d、將上述步驟c除硅鋁后的漿料進(jìn)行過濾，得到氫氧化鎂濾餅和含硅鋁鹽的溶液，將濾餅用水洗滌，用水量為濾餅重量的2 10倍； e、將洗滌后的濾餅在110-150°C干燥2 5小時，得到酸不溶物小于O.2%、氫氧化鎂含量大于98%的氫氧化鎂產(chǎn)品。
2.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，所述脫除劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸鉀其中的一種或其混合物。
3.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，所述步驟b中水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為5:1。
4.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，所述步驟b中消化反應(yīng)的水溫度為70 75°C。
5.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，所述步驟c中反應(yīng)溫度為170 175°C。
6.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，所述步驟c中反應(yīng)溫度為170°C。
7.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，所述的除硅鋁物質(zhì)的加入量為輕燒氧化鎂中含有的氧化硅和氧化鋁摩爾數(shù)總和的5倍。
8.權(quán)利要求I所述的一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，其特征是，它具體包括以下步驟 將重量為300g的菱鎂礦破碎至60 80mm，放入馬弗爐中煅燒，溫度控制在1050°C，煅燒時間6小時，得輕燒氧化鎂粉； 將輕燒氧化鎂粉與水混合進(jìn)行消化反應(yīng)，生成含氫氧化鎂的漿液，所述消化反應(yīng)的水溫度70°C，水與輕燒氧化鎂粉的質(zhì)量比為5:1，消化時間為2小時；然后進(jìn)行除鈣處理； 將上述步驟所得的氫氧化鎂漿液加入氫氧化鈉，按照輕燒氧化鎂中含有的氧化硅和氧化鋁摩爾數(shù)總和的5倍加入80. 7克氫氧化鈉，混合后打入反應(yīng)釜，控制溫度170 175°C，反應(yīng)時間I. 5小時，將反應(yīng)后的漿液經(jīng)過濾，用I. 2L水洗滌，在120°C干燥3小時，得氫氧化鎂產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種菱鎂礦除硅鋁生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝，它包括菱鎂礦經(jīng)煅燒、消化、除鈣、除硅鋁、過濾、洗滌和干燥等過程，可使氫氧化鎂硅鋁含量降至0.1%，氫氧化鎂含量達(dá)98%以上。本發(fā)明工藝將氫氧化鎂顆粒生長過程和除硅鋁過程有機(jī)結(jié)合。產(chǎn)品可直接用于阻燃劑等領(lǐng)域，也可進(jìn)一步加工生產(chǎn)工業(yè)氧化鎂、電工級氧化鎂、輕質(zhì)碳酸鎂等其它高附加值的含鎂產(chǎn)品。本發(fā)明工藝具有流程簡單，除硅鋁效果好，能耗低，污染小，氫氧化鎂產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01F5/14GK102838141SQ20121038189
公開日2012年12月26日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者劉潤靜, 胡永其, 趙華, 趙風(fēng)云, 位凱娜, 張振昌 申請人:河北科技大學(xué)