專利名稱：低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源加工技術(shù)領域，是一種低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
菱鎂礦的主要化學成分是MgCO3，主要用途是用于制備鎂系耐火材料及含鎂化學品。我國的菱鎂礦資源儲量居于世界首位，是世界上最大的鎂產(chǎn)品生產(chǎn)與出口國，由于以初級原料及附加值較低、科技含量不高的產(chǎn)品為主，因此存在著浪費資源、污染環(huán)境和效益低下等問題。菱鎂礦是一種不可再生資源，目前，由于人們對其進行不合理的開發(fā)利用，導致 我國優(yōu)質(zhì)的菱鎂礦資源日益減少，現(xiàn)有大多數(shù)菱鎂礦中MgCO3的含量低于90% (折算成MgO含量低于42%)，前景不容樂觀。菱鎂礦中的主要雜質(zhì)包括Ca0、Al203、Si02、Fe203等，雜質(zhì)含量高將直接導致菱鎂礦中MgO含量的降低，進而導致其衍生產(chǎn)品的質(zhì)量下降、生產(chǎn)成本的增加和生態(tài)環(huán)境的破壞等后果，并且不符合可持續(xù)發(fā)展的要求，因此對于低品位菱鎂礦進行清潔、高效和綜合利用的要求迫在眉睫，實現(xiàn)低品位菱鎂礦的合理開發(fā)利用，構(gòu)建清潔高效的化工生產(chǎn)新工藝，可極大地節(jié)省和保護優(yōu)質(zhì)菱鎂礦資源和消除環(huán)境污染，符合國家生態(tài)文明建設與綠色、循環(huán)和集約的發(fā)展要求。專利申請?zhí)枮?01110428374. X的中國專利文獻提到將菱鎂礦逐步進行破碎、磨礦、分級、選礦、選礦產(chǎn)品煅燒，煅燒后有用組分轉(zhuǎn)化成鎂鹽制備高純氧化鎂或直接電解為金屬鎂，制備耐火材料。該專利可實現(xiàn)菱鎂礦的綜合利用，產(chǎn)品也可系列化，但存在流程較長，選礦成本較高和浮選劑污染等問題；此外制備鎂鹽消耗酸，容易產(chǎn)生酸性廢水，形成二次污染。專利申請?zhí)枮?01010563752. O的中國專利文獻提到將低品位菱鎂礦煅燒得到的MgO磨制成粉末后經(jīng)漿化、堿溶、碳化、酸溶及多次過濾、多次烘干、多次煅燒等操作，獲得A1203、CaCO3> MgO, SiO2^Fe2O3及NaCl等產(chǎn)品。該發(fā)明可逐一提取菱鎂礦中有用組份，提高資源利用率；但該發(fā)明流程較復雜，使用強酸強堿對設備要求較高，操作較苛刻，難于進行大規(guī)模生產(chǎn)。專利申請?zhí)枮?00710000049. 7的中國專利文獻提到一種利用低品位菱鎂礦制備
納米氫氧化鎂的方法，將高溫煅燒后的氧化鎂與強酸(硫酸或硝酸)反應制成可溶性鎂鹽溶液，通過添加強堿(氫氧化鈉或氨水)，控制工藝條件，經(jīng)陳化、過濾、洗滌、干燥、打散等步驟制得納米級氫氧化鎂，副產(chǎn)鈉鹽或銨鹽。該發(fā)明僅僅得到鎂產(chǎn)品，副產(chǎn)鈉鹽或銨鹽難以循環(huán)使用，酸堿的使用容易導致二次污染，此外，由于其它組份未得到利用，導致資源利用率不聞。專利申請?zhí)枮?00810010163. 2中國專利文獻提到將菱鎂礦煅燒得到的輕燒鎂進行硫酸銨與濃硫酸的酸解并除雜，得到硫酸鎂，再經(jīng)中和及氧化除雜后分別制備堿式碳酸鎂及氫氧化鎂，堿式碳酸鎂煅燒成氧化鎂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決菱鎂礦資源利用率不高、工藝過程消耗強酸、其它組份未得到充分利用和環(huán)境污染的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，按如下步驟進行第一步，在煅燒爐內(nèi)將低品位菱鎂礦石在煅燒溫度下煅燒，得到菱鎂礦輕燒礦石和二氧化碳，將二氧化碳回收，將該煅燒后的菱鎂礦輕燒礦石進行破碎并磨細成輕燒粉粉末；
第二步，將輕燒粉粉末水化成輕燒粉漿料，與溶解后的銨鹽溶液在搪瓷釜內(nèi)反應并攪拌，生成可溶性含鈣鎂鹽溶液、氨氣和浸出渣，氨氣經(jīng)氨精餾塔及氨冷凝器后得到氨水，可溶性含鈣鎂鹽溶液與浸出渣固液分離后，加水洗滌浸出渣，洗滌水循環(huán)用于輕燒粉化漿； 第三步，將第二步所得可溶性含鈣鎂鹽溶液和氨水與第一步所得二氧化碳反應，經(jīng)過濾和固液分離后得到碳酸鈣、純凈鎂鹽溶液和銨鹽溶液，將純凈鎂鹽溶液與第二步所得的氨水在不銹鋼反應釜內(nèi)反應并攪拌，生成氫氧化鎂及含游離氨的銨鹽溶液；
第四步，將氫氧化鎂經(jīng)過過濾洗滌組合操作后得到含水氫氧化鎂，進行干燥后得到高純氫氧化鎂，洗滌水經(jīng)回收游離氨后用于第二步中的銨鹽溶解及輕燒粉化漿；
第五步，將第四步所得含水氫氧化鎂煅燒得到高純氧化鎂。下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進
上述第一步中的低品位菱鎂礦中MgCO3含量可為75%至90%，煅燒溫度為900°C至1100°C，輕燒粉磨細的粒度為-200目至+300目。上述第二步中的輕燒粉漿料濃度可為30%至40%，氯化銨濃度為20%至30%，在搪瓷釜內(nèi)的反應溫度為100°C至120°C，攪拌轉(zhuǎn)速為80rpm至lOOrpm，反應時間為2h至4h。上述第三步中，游離氨為過量的氨并循環(huán)使用，在不銹鋼反應釜內(nèi)的溫度為70°C至90°C，攪拌轉(zhuǎn)速80 rpm至lOOrpm，反應及陳化時間為1. 5h，氨水用量相對氯化鎂過量30%至 50%。上述第四步中，干燥溫度可為130°C至170°C，第五步中的煅燒溫度為500°C至700 0C，銨鹽為氯化銨或硫酸銨。上述第四步中的過濾洗滌組合操作可包括原位逆流洗滌三次，漿化洗滌一次，原位洗滌一次。上述將第三步中所得含游離氨的銨鹽溶液可分別經(jīng)過提取、增濃及冷凝回收等操作得到氨水，該氨水在第三步進行重復使用；所得的銨鹽溶液在第二步進行重復使用。上述浸出渣為含鐵鋁硅鈣的浸出渣，浸出渣可用于生產(chǎn)氯氧鎂水泥的添加料。本發(fā)明利用氨-銨鹽循環(huán)再生實現(xiàn)低品位菱鎂礦浸出、提純、分離耦合并生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，充分發(fā)揮了傳統(tǒng)鹵水-氨法制備高純產(chǎn)品的優(yōu)勢，本發(fā)明方法是一個綠色、循環(huán)的清潔生產(chǎn)工藝方法，全程沒有廢棄物排放，綜合利用資源，提高了菱鎂礦資源利用率，工藝過程中不消耗強酸，其它組份得到充分利用，并且減少對環(huán)境的污染，為低品位菱鎂礦資源的合理開發(fā)利用提供了新途徑。


附圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例1，該低品位菱鎂礦制備高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法按下述步驟進行
取IOOOg菱鎂礦，在煅燒爐中950°C下煅燒3h(燒失率為47. 5%)，回收煅燒分解出的二氧化碳；將煅燒后的菱鎂礦輕燒礦石破碎，磨細成200目至300目的輕燒粉粉末；向輕燒粉粉末中加入水980ml并攪拌均勻，配制成濃度為35%的輕燒粉漿料，取質(zhì)量為1150g的氯化銨，加入水2500ml并攪拌溶解，配制成25%的氯化銨溶液；輕燒粉漿料與氯化銨溶液在帶有攪拌和加熱的搪瓷釜內(nèi)進行反應，反應溫度為105°C，反應時間為3h，反應過程中生成的氨氣、氯化鎂和氯化鈣，氨氣回收并冷凝成氨水；回收的二氧化碳、氨水和氯化鈣在不銹鋼反應釜內(nèi)反應生成碳酸鈣，脫除碳酸鈣后，得到氯化鎂溶液，在帶有攪拌和加熱的不銹鋼反應釜內(nèi)，用氨水與氯化鎂溶液生成氫氧化鎂，反應溫度為80°C,反應及陳化時間為1. 5h，氨水用量過量30%，生成的氫氧化鎂采用80°C熱水洗滌，具體為原位逆流洗滌三次，漿化洗滌一次，再原位洗滌一次，得到的含水氫氧化鎂在130°C下干燥3h，然后在600°C下煅燒2h，得到高純氧化鎂，所得高純氫氧化鎂質(zhì)量為410g，純度為99. 38%，所得高純氧化鎂質(zhì)量為280g，純度為99. 17%。氯化銨為工業(yè)級，含量>99%。實施例2，該低品位菱鎂礦制備高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法按下述步驟進行
取IOOOg菱鎂礦，在煅燒爐中1000°C下煅燒3h (燒失率為49. 8%)，回收煅燒分解出的
二氧化碳，將煅燒后的菱鎂礦輕燒礦石破碎，磨細成-200目的輕燒粉粉末，向輕燒粉粉末中加入水IOOOml并攪拌，配制成濃度為35%的輕燒粉漿料；取質(zhì)量為1200g的氯化銨；加入水3800ml，攪拌溶解，配制成20%的氯化銨溶液；輕燒粉漿料與氯化銨溶液在帶有攪拌和加熱的搪瓷釜內(nèi)進行反應，反應溫度為110°C，反應時間為3h，反應過程中生成氨氣、氯化鎂和氯化鈣，氨氣回收并冷凝成氨水；回收的二氧化碳、氨水和氯化鈣在不銹鋼反應釜內(nèi)反應生成碳酸鈣，脫除碳酸鈣后，得到氯化鎂溶液，在帶有攪拌和加熱的不銹鋼反應釜內(nèi)，用氨水與氯化鎂溶液生成氫氧化鎂，反應溫度為85°C,反應及陳化時間為1. 5h，氨水用量過量40%,生成的氫氧化鎂采用85°C熱水洗滌，具體為原位逆流洗滌三次，漿化洗滌一次，再原位洗滌一次，得到的含水氫氧化鎂在140°C下干燥2h，然后在650°C下煅燒2h得到高純氧化鎂，高純氫氧化鎂質(zhì)量為418g，純度為99. 53%，煅燒得到高純氧化鎂286g，純度為99. 25%。氯化銨為工業(yè)級，含量>99%。實施例3，該低品位菱鎂礦制備高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法按下述步驟進行
取IOOOg菱鎂礦，在煅燒爐中900°C至1100°C下煅燒3h (燒失率為49. 8%)，回收煅燒
分解出的二氧化碳，將煅燒后的菱鎂礦輕燒礦石破碎，磨細成-200目至+300目的輕燒粉粉末；向輕燒粉粉末中加入水IOOOml并攪拌，配制成濃度為30%至40%的輕燒粉漿料；取質(zhì)量為1200g的氯化銨，加入水3800ml，攪拌溶解，配制成20%至30%的 氯化銨溶液；輕燒粉漿料與氯化銨溶液在帶有攪拌和加熱的搪瓷釜內(nèi)進行，反應溫度為100°C至120°C，反應時間為2h至4h，反應過程中生成的氨氣、氯化鎂和氯化鈣，氨氣回收并冷凝成氨水；回收的二氧化碳、氨水和氯化鈣在不銹鋼反應釜內(nèi)生成碳酸鈣，脫除碳酸鈣后，得到氯化鎂溶液，在帶有攪拌和加熱的不銹鋼反應釜內(nèi)，用氨水與氯化鎂溶液生成氫氧化鎂，反應溫度為70°C至900C，反應及陳化時間為1. 5h，氨水用量過量30%至50%，生成的氫氧化鎂采用70°C至90°C熱水洗滌，具體為原位逆流洗滌三次，漿化洗滌一次，再原位洗滌一次，得到的含水氫氧化鎂在120°C至150°C下干燥2h，然后在500°C至700°C下煅燒2h得到高純氧化鎂，所得高純氫氧化鎂純度為99. 38%至99. 53%，所得高純氧化鎂純度為99. 17%至99. 25%。氯化銨為工業(yè)級，含量>99%。在本發(fā)明中％即百分比，表示的均為質(zhì)量百分比，菱鎂礦的成分及含量如表I所
/Jn ο本發(fā)明具有較大的適應性，實施例中技術(shù)特征可根據(jù)實際情況進行必要的調(diào)整，以達到最佳的效果。表I菱鎂礦的成分及含量
成分 |MgC03 ICaCO, IFeaO, ISiOa [ΑΙΑ '
含量/%丨75 至 90丨13 至 18丨1. 5 S 2. 8 丨3. 5 至 6. O |θ. 8 至1. 2~
在實施例1、實施例2和實施例3涉及的主要化學反應方程式如下所示
MgCO3 — MgCHCO2丨，該反應過程需要加熱。CaCO3 — CaCHCO2丨，該反應過程需要加熱。4Fe0+02 — 2Fe203，該反應過程需要加熱。Mg0+2NH4C1/(NH4)2SO4 ^ MgCl2/MgS04+2NH3 i +H2OCa0+2NH4C1/(NH4) 2S04 — CaCl2/CaS04+2NH3 丨 +H2OCaCl2+2NH3+C02+H20 — CaCO3 丨 +2NH4C1
MgCl2/MgS04+2NH3+2C02+2H20 — Mg (HCO3) 2 丨 +2NH4C1/(NH4) 2S04MgCl2/MgS04+2NH3+2H20 — Mg (OH) 2 I +2NH4C1/(NH4) 2S0權(quán)利要求
1.低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于按如下步驟進行 第一步，在煅燒爐內(nèi)將低品位菱鎂礦石在煅燒溫度下煅燒，得到菱鎂礦輕燒礦石和二氧化碳，將二氧化碳回收，將該煅燒后的菱鎂礦輕燒礦石進行破碎并磨細成輕燒粉粉末；第二步，將輕燒粉粉末水化成輕燒粉漿料，與溶解后的銨鹽溶液在搪瓷釜內(nèi)反應并攪拌，生成可溶性含鈣鎂鹽溶液、氨氣和浸出渣，氨氣經(jīng)氨精餾塔及氨冷凝器后得到氨水，可溶性含鈣鎂鹽溶液與浸出渣固液分離后，加水洗滌浸出渣，洗滌水循環(huán)用于輕燒粉化漿；第三步，將第二步所得可溶性含鈣鎂鹽溶液和氨水與第一步所得二氧化碳反應，經(jīng)過濾和固液分離后得到碳酸鈣、純凈鎂鹽溶液和銨鹽溶液，將純凈鎂鹽溶液與第二步所得的氨水在不銹鋼反應釜內(nèi)反應并攪拌，生成氫氧化鎂及含游離氨的銨鹽溶液；第四步，將氫氧化鎂經(jīng)過過濾洗滌組合操作后得到含水氫氧化鎂，進行干燥后得到高純氫氧化鎂，洗滌水經(jīng)回收游離氨后用于第二步中的銨鹽溶解及輕燒粉化漿；第五步，將第四步所得含水氫氧化鎂煅燒得到高純氧化鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于第一步中的低品位菱鎂礦中MgCO3含量為75%至90%，煅燒溫度為900°C至1100°C，輕燒粉磨細的粒度為-200目至+300目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于第二步中的輕燒粉漿料濃度為30%至40%，氯化銨濃度為20%至30%，在搪瓷釜內(nèi)的反應溫度為100°C至120°C，攪拌轉(zhuǎn)速為80rpm至lOOrpm，反應時間為2h至4h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于第三步中，游離氨為過量的氨并循環(huán)使用，在不銹鋼反應釜內(nèi)的溫度為70°C至90°C，攪拌轉(zhuǎn)速80 rpm至lOOrpm，反應及陳化時間為1. 5h，氨水用量相對氯化鎂過量30%至50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于第四步中，干燥溫度為130°C至170°C，第五步中的煅燒溫度為500°C至700 0C，銨鹽為氯化銨或硫酸銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于第四步中的過濾洗滌組合操作包括原位逆流洗滌三次，漿化洗滌一次，原位洗漆一次。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于第四步中的過濾洗滌組合操作包括原位逆流洗滌三次，漿化洗滌一次，原位洗滌一次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于將第三步中所得含游離氨的銨鹽溶液分別經(jīng)過提取、增濃及冷凝回收等操作得到氨水，該氨水在第三步進行重復使用；所得的銨鹽溶液在第二步進行重復使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于將第三步中所得含游離氨的銨鹽溶液分別經(jīng)過提取、增濃及冷凝回收等操作得到氨水，該氨水在第三步進行重復使用；所得的銨鹽溶液在第二步進行重復使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其特征在于浸出渣為含鐵鋁硅鈣的浸出渣，浸出渣用于生產(chǎn)氯氧鎂水泥的添加料。
全文摘要
本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源加工技術(shù)領域，是一種低品位菱鎂礦生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，其按如下步驟進行第一步，在煅燒爐內(nèi)將低品位菱鎂礦石在煅燒溫度下煅燒，得到菱鎂礦輕燒礦石和二氧化碳，將二氧化碳回收，將該煅燒后的菱鎂礦輕燒礦石進行破碎。本發(fā)明利用氨-銨鹽循環(huán)再生實現(xiàn)低品位菱鎂礦浸出、提純、分離耦合并生產(chǎn)高純氫氧化鎂和氧化鎂的方法，充分發(fā)揮了傳統(tǒng)鹵水-氨法制備高純產(chǎn)品的優(yōu)勢，本發(fā)明方法是一個綠色、循環(huán)的清潔生產(chǎn)工藝方法，全程沒有廢棄物排放，綜合利用資源，提高了菱鎂礦資源利用率，工藝過程中不消耗強酸，其它組份得到充分利用，并且減少對環(huán)境的污染，為低品位菱鎂礦資源的合理開發(fā)利用提供了新途徑。
文檔編號C04B2/10GK103011630SQ201210573609
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者王云山, 許景秀 申請人:新疆藍天鎂業(yè)股份有限公司