一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法
【專利摘要】一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法，涉及碳酸鹽的制備方法。將白云石粉或菱鎂石粉與Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；將碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干即得到輕質(zhì)碳酸鈣，濾液C則為Zn(NH3)4CO3與Zn(NH3)4SO4的混合物；將濾液A和濾液C混合反應(yīng)，過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干即得輕質(zhì)碳酸鎂，濾液為Zn(NH3)4SO4，循環(huán)使用。可適應(yīng)不同鈣鎂含量的白云石、菱鎂石，應(yīng)用范圍廣，流程短、分離效率高、能耗低，無三廢排放。
【專利說明】一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳酸鹽的制備方法，尤其是涉及一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輕質(zhì)碳酸鎂又稱工業(yè)水合堿式碳酸鎂或堿式碳酸鎂，為白色單斜晶體或無定型粉末，無毒、無味，相對密度2.16，在空氣中穩(wěn)定。微溶于水，水溶液呈弱堿性，在水中的溶解度為0.02% (15°C)。易溶于酸和銨鹽溶液，遇酸分解放出二氧化碳。加熱至300°C以上即分解，生成水、二氧化碳和氧化鎂。輕質(zhì)碳酸鎂的分子式可表示為XMgCO3 ^yMg(OH)2.ZH2O，隨生成條件的改變，X取值在I~4之間，y取值在O~I之間，z取值在O~8之間。
[0003]輕質(zhì)碳酸鎂是一種重要的化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、建筑、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。輕質(zhì)碳酸鎂相對密度小，質(zhì)輕而松，可用作橡膠制品的優(yōu)良填充劑和增強(qiáng)劑，以提高橡膠制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。由于它具有不燃燒和質(zhì)地疏松的特點(diǎn)，建筑業(yè)中可用作絕熱、耐高溫的防火保溫材料。石棉輕質(zhì)碳酸鎂是優(yōu)良的絕緣材料，用于造船和鍋爐制造等部門。食品級輕質(zhì)碳酸鎂可用作添加劑、鎂元素補(bǔ)充劑。輕質(zhì)碳酸鎂也可用于制造高級玻璃制品、鎂鹽、顏料、油漆、防火涂料、印刷油墨、陶瓷、化妝品、牙膏等日用化學(xué)品和醫(yī)藥制品等。
[0004]目前工業(yè)化中使用的最直接的輕質(zhì)碳酸鎂生產(chǎn)方法有兩種，一是利用固體鎂礦煅燒成輕燒氧化鎂，再對輕燒氧化鎂水化提純處理，然后碳化制備輕質(zhì)碳酸鎂和氧化鎂。固體礦一般為白云石、菱鎂礦等，相應(yīng)采用白云石碳化法、菱鎂礦碳化法制備輕質(zhì)碳酸鎂。以白云石碳化法為例，將白云石粉和白煤按一定比例混配均勻，在立窯內(nèi)經(jīng)1000~1200°C煅燒成白云灰，經(jīng)消化精制成精灰乳。窯氣經(jīng)凈化、除塵、降溫、壓縮后同精灰乳進(jìn)行碳酸化、壓濾、熱解、再壓濾、干燥、粉碎、包裝制成輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品。二是用液體礦(鹵水和海水)為原料，通過碳銨法、純堿法、氨法-碳化法等來制備輕質(zhì)碳酸鎂。以鹵水-碳銨法為例，在反應(yīng)釜中加入稀釋后的苦鹵，不斷攪拌的條件下加熱溶液至45~60°C，然后慢慢均勻加入固體碳酸氫銨進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后，經(jīng)兩次真空過濾、洗滌、破碎、干燥、粉碎、風(fēng)選、包裝即得輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品。
[0005]中國專利200410021258.6中公開的輕質(zhì)碳酸鎂及輕質(zhì)氧化鎂生產(chǎn)方法，采用固體鎂礦煅燒生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂，此專利通過在已有生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，優(yōu)化碳化反應(yīng)罐，以提高CO2利用率，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本，獲取品質(zhì)較高的輕質(zhì)碳酸鎂及輕質(zhì)氧化鎂的目的。
[0006]中國專利201110259324.3公開的一種制備輕質(zhì)碳酸鎂的方法，重點(diǎn)也是輕質(zhì)碳酸鎂生產(chǎn)工藝中的碳化工段，把超重力技術(shù)應(yīng)用于氯化鎂溶液耦合吸收冊13和CO2制備輕質(zhì)碳酸鎂，利用超重力反應(yīng)器的特點(diǎn)，達(dá)到制備輕質(zhì)碳酸鎂所需要的均相成核條件，獲取較高的輕質(zhì)碳酸鎂收率。
[0007] 制取輕質(zhì)碳酸鎂的方法因原料不同，方法各異，其產(chǎn)品質(zhì)量及成本也不同。煅燒固體鎂礦的方法物耗和能耗較高，液體礦則受轉(zhuǎn)化率所限，生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于提供以白云石或菱鎂石為原料，在產(chǎn)出輕質(zhì)碳酸鎂的同時(shí)可副產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法。
[0009]本發(fā)明包括以下步驟:
[0010]I)將白云石粉或菱鎂石粉與Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；
[0011]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干即得到輕質(zhì)碳酸鈣，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0012]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干即得輕質(zhì)碳酸鎂，濾液為Zn (NH3) 4S04,循環(huán)使用。 [0013]在步驟I)中，所述鋅的摩爾數(shù)Nzn大于鈣鎂的總摩爾數(shù)N_g，以確保鎂從礦粉中充分溶出，優(yōu)選摩爾比為Nzn: NCa+Mg = (I~1.5): I ;所述加熱反應(yīng)的溫度可為100~250°C，加熱反應(yīng)的時(shí)間以控制95%以上的鎂溶出為宜，優(yōu)選I~12h。
[0014]本發(fā)明的基本原理為:
[0015]
(I)CaCO1 +MgC03+2Zn (NH3)4SO4 CaSO4+MgSO4+2Zn0 +20) ? +8ΝΗ ?
[0016](2) Zn0+C02+4NH3 = Zn (NH3) 4C03
[0017](3) CaS04+Zn (NH3) 4C03 = CaC03+Zn (NH3) 4S04
[0018](4) MgS04+Zn (NH3)4CO3 = MgCO3 丨 +Zn(NH3)4SO4
[0019]本發(fā)明通過鋅氨絡(luò)合循環(huán)成功將白云石、菱鎂礦的鈣鎂分離，得到輕質(zhì)碳酸鎂和輕質(zhì)碳酸鈣。本發(fā)明可適應(yīng)不同鈣鎂含量的白云石、菱鎂石，應(yīng)用范圍廣，流程短、分離效率高、能耗低，無三廢排放，是典型的節(jié)能環(huán)保方法。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例將對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]I)將100g含MgO為18 %的白云石粉與1000毫升摩爾濃度為lmol/L的Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C、反應(yīng)時(shí)間12h，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；
[0023]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到輕質(zhì)碳酸鈣56g，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0024]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干得輕質(zhì)碳酸鎂37.5g，濾液為Zn (NH3)4SO4，循環(huán)使用。
[0025]實(shí)施例2:
[0026]I)將100g含MgO為20 %的白云石粉與1200毫升摩爾濃度為lmol/1的Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C、反應(yīng)時(shí)間10h，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；[0027]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到輕質(zhì)碳酸鈣55g，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0028]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干得輕質(zhì)碳酸鎂39g，濾液為Zn (NH3)4SO4，循環(huán)使用。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]I)將100g含MgO為22 %的白云石粉與1500毫升摩爾濃度為lmol/1的Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160°C、反應(yīng)時(shí)間5h，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；
[0031]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到輕質(zhì)碳酸鈣54g，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0032]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干得輕質(zhì)碳酸鎂40g，濾液為Zn (NH3) 4S04,循環(huán)使用。
[0033]實(shí)施例4:
[0034]I)將100g含MgO為44 %的菱鎂石粉與1240毫升摩爾濃度為lmol/1的Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為170°C、反應(yīng)時(shí)間4h，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶 液；
[0035]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到輕質(zhì)碳酸鈣20g，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0036]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干得輕質(zhì)碳酸鎂75g，濾液為Zn (NH3)4SO4，循環(huán)使用。
[0037]實(shí)施例5:
[0038]I)將100g含MgO為47 %的菱鎂石粉與1360毫升摩爾濃度為lmol/1的Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為210°C、反應(yīng)時(shí)間2h，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；
[0039]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到輕質(zhì)碳酸鈣10.5g，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0040]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干得輕質(zhì)碳酸鎂84.6g，濾液為Zn (NH3) 4S04，循環(huán)使用。
[0041]實(shí)施例6:
[0042]I)將100g含MgO為52 %的菱鎂石粉與1400毫升摩爾濃度為lmol/1的Zn(NH3)4SO4溶液混合，加熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為250°C、反應(yīng)時(shí)間lh，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液；
[0043]2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干得到輕質(zhì)碳酸鈣4.6g，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物；
[0044]3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾` 渣經(jīng)洗滌、烘干得輕質(zhì)碳酸鎂91.2g，濾液為Zn (NH3)4SO4，循環(huán)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將白云石粉或菱鎂石粉與Zn(NH3) #04溶液混合，加熱反應(yīng)，使礦粉中的鎂轉(zhuǎn)化成MgSO4溶解在溶液中，鈣則以CaSO4的形式留在固相中，通過過濾分離，得到濾液A和濾渣B，氣相經(jīng)冷凝得到碳銨溶液； 2)將步驟I)中得到的碳銨溶液和濾渣B混合反應(yīng)，濾餅經(jīng)洗滌、烘干即得到輕質(zhì)碳酸鈣，濾液C則為Zn (NH3) 4C03與Zn (NH3) 4S04的混合物； 3)將步驟I)中得到的濾液A和步驟2)得到的濾液C混合反應(yīng)，通過過濾分離，濾渣經(jīng)洗滌、烘干即得輕質(zhì)碳酸鎂，濾液為Zn (NH3) 4S04,循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求1所述一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述鋅的摩爾數(shù)Nzn大于鈣鎂的總摩爾數(shù)N&+Mg。
3.如權(quán)利要求1所述一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述鋅的摩爾數(shù)Nzn與鈣鎂的總摩爾數(shù)Nea+Mg的摩爾比為Nzn: NCa+Mg = (I~1.5): I。
4.如權(quán)利要求1所述一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述加熱反應(yīng)的溫度為100~250°C，加熱反應(yīng)的時(shí)間以控制95%以上的鎂溶出為宜。
5.如權(quán)利要求4所述一種輕質(zhì)碳酸鎂的制備方法，其特征在于所述加熱反應(yīng)的時(shí)間為I ~12 h。
【文檔編號】C01F5/24GK103964476SQ201410239377
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】鐘勁光, 蘭元平, 鐘穎苑, 劉星 申請人:龍巖紫云化學(xué)科技有限公司