專利名稱：一種利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氟化物，具體是一種利用廢棄物高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法。
背景技術(shù)：
氟化鎂為無色結(jié)晶或白色粉末，是一種重要的無機(jī)化工原料，用途廣泛，可作為制造陶瓷、玻璃、熱壓晶體的原料，作為冶煉金屬鋁和鎂的助熔劑，焊接中作為焊接劑，作為顏料的涂著劑，還可用于制備光學(xué)儀器中的各種鏡片及濾光涂層、陰極射線屏中的熒光材料等精密部件等。
氟化鎂的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是采用不同的鎂鹽與氫氟酸反應(yīng)，主要有碳酸鎂法、氧化鎂法和硫酸鎂法等。由于鎂鹽純度直接影響氟化鎂品質(zhì)，從而影響氟化鎂的使用范圍，而高純度的鎂鹽會(huì)直接推高氟化鎂的價(jià)格，所以尋找一種新的純度高、成本低的鎂鹽就顯得十分有必要，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
高鎂磷尾礦是磷礦石通過選礦工藝富集得到磷精礦后的副產(chǎn)品，其P2O5含量為 2% 8. 5%，MgO含量為15% 21%，CaO含量為28% 38%，屬于高鎂低品位磷礦，鎂資源豐富。對(duì)于年產(chǎn)300萬(wàn)噸磷精礦的選礦廠來說，每年產(chǎn)生約100萬(wàn)噸的高鎂磷尾礦，含有約18 萬(wàn)噸的MgO。長(zhǎng)期以來，因?yàn)樵撐驳V含磷較低，利用途徑少，通常被企業(yè)當(dāng)作廢棄物采用堆存方式進(jìn)行處理，不僅使該尾礦中的鎂資源被白白浪費(fèi)，還占用土地、污染周邊環(huán)境。經(jīng)檢索， 迄今為止尚無利用高鎂磷尾礦中鎂資源生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的專利申請(qǐng)，也沒有相關(guān)的報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供一種利用廢棄物高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，該方法能有效回收利用高鎂磷尾礦中的鎂鈣資源，具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、基本無三廢產(chǎn)生的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，包括以下步驟(1)將高鎂磷尾礦在850 1180°C下煅燒，燒成煅白；(2)將所述煅白與水按質(zhì)量比I:4 40混合，在溫度20 90°C下攪拌消化10 100 分鐘，得到消化液；(3)在所述消化液中補(bǔ)充水使消化液含固量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 15%，再向消化液中通入含有二氧化碳的氣體在10 35°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至6.6 8. O時(shí)停止反應(yīng),將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾,濾液為重鎂水,濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；(4)在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度10 90°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間不少于30分鐘,混合后的反應(yīng)液中Mg2+、Γ的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ :Γ=1 :1. 8 2. 2,反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
上述的高鎂磷尾礦為磷礦在選礦過程中獲取高品位五氧化二磷的磷精礦后排放的含低品位五氧化二磷的礦物，含有P2O5為2% 10%，Mg0為15% 21%，CaO為28% 42%。
上述含有二氧化碳的氣體為20% 100% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體。
本發(fā)明的原理高鎂磷尾礦主要是由白云石(CaMg(CO3)2)和少量氟磷灰石組成， 經(jīng)高溫煅燒后的煅白的主要成分是CaO、MgO和氟磷灰石，加水消化，氟磷灰石不反應(yīng)，CaO, MgO主要生成氫氧化鈣和氫氧化鎂，通入CO2氣體進(jìn)行碳化，氫氧化鈣生成輕質(zhì)碳酸鈣懸浮物，氫氧化鎂則生成碳酸氫鎂進(jìn)入液相，碳化結(jié)束后，將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水(即碳酸氫鎂溶液)，濾餅為碳酸I丐。在濾液重鎂水中加入氫氟酸即反應(yīng)生成氟化鎂，其反應(yīng)式如下Mg (HCO3) 2 + 2HF = MgF2 + 2C02 + 2Η20由于重鎂水為雜質(zhì)含量較少的碳酸氫鎂溶液，所以制得的氟化鎂的純度較高，品質(zhì)較好。
本發(fā)明以工業(yè)廢棄物高鎂磷尾礦為原料，廢物利用，充分利用高鎂磷尾礦中豐富的鎂鈣資源來生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明基本無三廢產(chǎn)生， 符合清潔化生產(chǎn)工藝要求，解決了原料高鎂磷尾礦占用土地資源、污染環(huán)境的問題，變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和重要的的環(huán)保意義。本發(fā)明技術(shù)可推廣應(yīng)用于高鎂磷尾礦的大量處理，為磷礦石開采與選礦企業(yè)處理高鎂磷尾礦提供了一種有效方法。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具體實(shí)施過程如下一種利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，它包括以下步驟1)將化學(xué)成分為ρ2052% 10%、MgO15% 21%、Ca028% 42%的高鎂磷尾礦在850 1180°C下煅燒成煅白；2)將所述煅白與水按質(zhì)量比I:4 40混合，在溫度20 90°C下攪拌消化10 100 分鐘，得到消化液；3)在所述消化液中補(bǔ)充水使消化液含固量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 15%，再向消化液中通入含有二氧化碳的氣體在10 35°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至6. 6 8. O時(shí)停止反應(yīng)，將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；4)在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度10 90°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間不少于 30分鐘,混合后的反應(yīng)液中Mg2+、F_的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ :F_=1 1. 8 2. 2,反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
為了便于理解本發(fā)明，下面實(shí)施例子闡述本發(fā)明內(nèi)容，本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅限于下面的實(shí)施例。
實(shí)施例I高鎂磷尾礦化學(xué)成分P2057. 04%、Mg016. 86%、Ca037. 48%稱取尾鎂磷尾礦IOOg在980°C下煅燒，得到煅白61. 4g。煅白與700g水在80°C下攪拌 40分鐘，得到消化液。向消化液中補(bǔ)充800g水，再向消化液中通入35% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體在20°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至6. 7時(shí)停止反應(yīng)，將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度50°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間50分鐘，混合后的反應(yīng)液中Mg2+、 F_的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ =F-=I :2，反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
實(shí)施例2高鎂磷尾礦化學(xué)成分Ρ2056· 00%,Mg018. 25%、Ca036. 82%稱取尾鎂磷尾礦IOOg在950°C下煅燒，得到煅白59. 8g，煅白與500g水在80°C下攪拌 30分鐘，得到消化液。向消化液中補(bǔ)充600g水，再向消化液中通入30% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體在25°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至6. 9時(shí)停止反應(yīng)，將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度10°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間120分鐘，混合后的反應(yīng)液中Mg2+、 F_的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ F-=1 1. 8，反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
實(shí)施例3高鎂磷尾礦化學(xué)成分Ρ2056· 35%,Mg018. 59%, Ca037. 01%稱取尾鎂磷尾礦IOOg在960°C下煅燒，得到煅白60. 5g，煅白與430g水在85°C下攪拌 30分鐘，得到消化液。向消化液中補(bǔ)充900g水，再向消化液中通入27% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體在30°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至6. 8時(shí)停止反應(yīng)，將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度90°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30分鐘，混合后的反應(yīng)液中Mg2+、 F_的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ F-=1 2. 2，反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
實(shí)施例4高鎂磷尾礦化學(xué)成分Ρ2059· 84%,Mg015. 03%、Ca041. 79%稱取尾鎂磷尾礦IOOg在1180°C下煅燒，得到煅白65. 3g，煅白與262g水在90°C下攪拌100分鐘，得到消化液。向消化液中補(bǔ)充IlOg水，再向消化液中通入20% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體在10°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至約8. O時(shí)停止反應(yīng)， 將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度30°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間70分鐘，混合后的反應(yīng)液中Mg2+、F_的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ :F_=1 1. 9,反應(yīng)后過濾,洗漆,濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
實(shí)施例5高鎂磷尾礦化學(xué)成分Ρ2052. 15%、Mg020. 93%、Ca028. 15%稱取尾鎂磷尾礦IOOg在850°C下煅燒，得到煅白56. 4g，煅白與2256g水在20°C下攪拌10分鐘,得到消化液。向消化液中補(bǔ)充508g水,再向消化液中通入99% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體在22°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至約6. 6時(shí)停止反應(yīng)，將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度40°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間60分鐘，混合后的反應(yīng)液中Mg2+、F_的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ F-=1 2. 1，反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，其特征在于它由以下步驟組成 (1)將高鎂磷尾礦在850 1180°C下煅燒，燒成煅白； (2)將所述煅白與水按質(zhì)量比I:4 40混合，在溫度20 90°C下攪拌消化10 100分鐘，得到消化液； (3)在所述消化液中補(bǔ)充水使消化液含固量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2% 15%，再向消化液中通入含有二氧化碳的氣體在10 35°C下進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，在碳化液的pH值降至6.6 8. O時(shí)停止反應(yīng),將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾,濾液為重鎂水,濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品； (4)在得到的重鎂水中加入氫氟酸，在溫度10 90°C下混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間不少于30分鐘,混合后的反應(yīng)液中Mg2+、Γ的化學(xué)計(jì)量摩爾比為Mg2+ :Γ=1 :1. 8 2. 2,反應(yīng)后過濾，洗滌，濾液回收利用，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，其特征在于所述的高鎂磷尾礦為磷礦在選礦過程中獲取高品位五氧化二磷的磷精礦后排放的含低品位五氧化二磷的礦物,含有P2O5為2% 10%，MgO為15% 21%，CaO為28% 42%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，其特征在于所述含有二氧化碳的氣體為20% 100% 二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用高鎂磷尾礦生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣的方法，包括以下步驟將高鎂磷尾礦在高溫下煅燒成煅白，煅白加水消化得到消化液，在消化液中補(bǔ)充水后通入二氧化碳進(jìn)行碳化反應(yīng)得到碳化液，反應(yīng)停止后將碳化液分離底部磷礦石沉淀后過濾，濾液為重鎂水，濾餅經(jīng)干燥即得碳酸鈣產(chǎn)品；在得到的重鎂水中加入氫氟酸，反應(yīng)后過濾，洗滌，濾餅經(jīng)干燥即得氟化鎂產(chǎn)品。本發(fā)明以工業(yè)廢棄物高鎂磷尾礦為原料，變廢為寶，充分利用高鎂磷尾礦中豐富的鎂鈣資源來生產(chǎn)氟化鎂并副產(chǎn)碳酸鈣，具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、基本無三廢產(chǎn)生的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01F11/18GK102923739SQ20121044616
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者胡厚美, 劉旭 申請(qǐng)人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司