專利名稱：輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，尤其是涉及一種利用硫酸鎂和 生石灰制備輕質(zhì)碳酸鎂的工藝，更具體而言，涉及一種利用生石灰和濕法 冶金中的浸出液經(jīng)凈化除雜，回收銅鎳等有價金屬之后的硫酸鎂溶液制備 輕質(zhì)碳酸鎂的工藝。
背景技術(shù)：
輕質(zhì)碳酸鎂，又稱堿式碳酸鎂，白色單斜結(jié)晶或無定型粉末，無毒、無味、在空氣中穩(wěn)定，其分子式大致為(3-5)MgC03. Mg(OH)2.(3-7)H20， 微溶于水，呈弱堿性，在水中的溶解度15°(2時為0.02%，溶于酸并釋放二 氧化碳，30(TC以上即分解，生成氧化鎂。輕質(zhì)碳酸鎂是一種重要的化工產(chǎn)品，它主要用于橡膠制品填充劑、制 造其他鎂鹽、作為多種輕工產(chǎn)品的填充料、也用于制造高效保溫、耐火材 料。由碳酸鎂經(jīng)煅燒產(chǎn)出的輕質(zhì)氧化鎂，除具備上述用途外還可以作為醫(yī) 藥上的抑制劑、化學(xué)工業(yè)中的催化劑以及陶瓷、搪瓷、玻璃的原料，在濕 法冶金中可作為中和沉淀劑。輕質(zhì)碳酸鎂的傳統(tǒng)制備方法基本上有兩種碳化法和純堿法。 碳化法是用二氧化碳與氫氧化鎂乳濁液制得碳酸氫鎂，再經(jīng)熱解得到堿式碳酸鎂，其主要過程及反應(yīng)如下煅燒石灰石(CaC03=CaO+C02p或白云石、菱鎂礦。然后，將煅燒 產(chǎn)物消化，生成石灰乳。接著，石灰乳與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂和氯化 鈣[MgCl2+Ca(OH)fMg(OH)2i+CaCl2]。然后，將氫氧化鎂澄清洗滌，去掉 C1—，再通二氧化碳溶解[Mg(OH)2+2COfMg(HC03)2]。最后，將碳酸氫鎂 溶液加熱分解，生成碳酸鎂并放出二氧化碳 [5Mg(HC03)2=4MgC03'Mg(OH)2'4H2CU+6C02T]，從而得到輕質(zhì)碳酸鎂。純堿法是用碳酸鈉與可溶性鎂鹽作用，生成堿式碳酸鎂，其反應(yīng)如下5MgCl2+5Na2CO3+5H2O=4MgCO3.Mg(OH)2.4H2CU+CO2T+10NaCl 5MgS04+5Na2C03+7H20=4MgC03.Mg(OH)2.6H2CU+C02T+5Na2S04最后，沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥即可獲得堿式碳酸鎂。在濕法冶金，主要指浸出過程中，例如紅土礦浸出過程中，大部分鎂 與被提取金屬一同進(jìn)入溶液。鎂是一種活性金屬，因而從溶液中除去鎂比較 困難，也不經(jīng)濟(jì)，鎂的存在也給金屬的提純造成困難。因此，大多數(shù)情況 下，濕法冶金過程中浸出的鎂作為沒有回收價值的元素(硫酸鎂的形式) 留在溶液中，并以廢液的形式排放或進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。當(dāng)被處理的礦石或精礦含有價金屬品位低，而鎂的含量較高時，通常 會遇到無法采用火法冶金處理、當(dāng)采用濕法處理時浸出耗酸高、含鎂廢水 處理費(fèi)用高等問題。這類礦石包括紅土礦、高鎂低品位鎳精礦等。例如，當(dāng)采用高壓硫酸浸出或常壓酸浸從紅土礦中提取鎳時，通常浸 出液中鎂的含量為鎳的3-5倍，在硫酸鎂無法直接排放的內(nèi)陸，處理該廢 水是十分困難和昂貴的。高鎂低品位鎳精礦，由于含鎂高，無法采用熔煉 工藝，而采用濕法處理時鎂大量溶出，同樣存在含鎂廢水的處理問題。上述傳統(tǒng)碳化法利用生石灰和氯化鎂制備輕質(zhì)碳酸鎂，然而無法利用 濕法冶金浸出液中的硫酸鎂制備輕質(zhì)碳酸鎂，只能排放(海邊)或作為廢 水進(jìn)行處理(內(nèi)陸)。傳統(tǒng)的純堿法雖然可以利用碳酸鈉和硫酸鎂制備輕 質(zhì)碳酸鎂，但是，碳酸鈉的價格較高，從而增加了整個制備工藝的成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題之一。 為此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種成本低的輕質(zhì)碳酸鎂制備工 藝，該制備工藝能夠利用濕法冶金過程浸出液中的硫酸鎂制備輕質(zhì)碳酸 鎂，從而有效回收浸出液中的鎂，降低廢水處理成本，帶來一定的經(jīng)濟(jì)效 益，同時為保護(hù)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供一種新的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝包括消化生石灰以便得到 石灰乳；將石灰乳加入到硫酸鎂溶液內(nèi)沉鎂以便沉淀出結(jié)晶形式的硫酸鈣和凝膠狀的氫氧化鎂；通過篩分將硫酸鈣與氫氧化鎂分離以便得到硫酸鈣 和氫氧化鎂漿料；向氫氧化鎂漿料內(nèi)通入二氧化碳以便得到碳酸氫鎂溶 液；加熱碳酸氫鎂溶液從而碳酸氫鎂分解生成堿式碳酸鎂并釋放出二氧 化碳；和將堿式碳酸鎂濾出并進(jìn)行洗滌和千燥從而得到輕質(zhì)碳酸鎂。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備還具有如下附加技術(shù)特征 根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝進(jìn)一步包括，在首次沉鎂時加入硫 酸鈉以促進(jìn)晶種生成和長大。所述硫酸鎂溶液是濕法冶金過程中的浸出液經(jīng)過凈化、回收有價金屬 后的溶液。所述溶液是濕法冶金過程中的浸出液經(jīng)過凈化，除去鐵、鋁、錳，并回收了銅鎳等有價金屬之后得到的。碳酸氫鎂分解生成的二氧化碳可回收，用于氫氧化鎂漿料的碳化。 根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝進(jìn)一步包括焙燒所述硫酸鈣以便得到二氧化硫和氧化鈣；利用所述二氧化硫制酸，利用所述氧化鈣作為制造水泥的原料。根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝進(jìn)一步包括在通入二氧化碳之前 對氫氧化鎂漿料進(jìn)行澄清且分離出部分上清液從而提高氫氧化鎂槳料的 濃度；和利用石灰乳對上清液進(jìn)行二次沉鎂。所述硫酸鈣與氫氧化鎂分離是通過篩分進(jìn)行的。所述篩分是利用振動 篩或離心篩進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝進(jìn)一步包括在加熱之前對碳酸氫 鎂溶液進(jìn)行過濾以便濾出其中的鈣鎂渣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)之一根據(jù)本發(fā)明輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，利用成本相對較低的生石灰和硫酸 鎂，因此整個工藝的成本相對較低且過程簡單，提出了與傳統(tǒng)輕質(zhì)碳酸鎂 制備工藝完全不同的新的制備工藝。根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，采用濕法冶金過程中產(chǎn)出的硫酸 鎂溶液，因此能夠有效地處理濕法冶金產(chǎn)生的廢液，有效地回收了礦石中 的鎂，增加了經(jīng)濟(jì)效益，減少了污染物的排放，更加環(huán)保，有利于實(shí)現(xiàn)循6環(huán)經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面 的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描 述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝的流程圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝的流程圖；具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其 中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似 功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本 發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝的流程圖。 如圖1所示，首先，用水消化生石灰(CaO)，從而得到石灰乳(Ca(OH)2)， 主要反應(yīng)為CaO+H20=Ca(OH)2。更具體而言，生石灰加少量水使其發(fā)熱、 水化、呈膏狀，當(dāng)放熱反應(yīng)基本結(jié)束后，加水稀釋調(diào)漿，在時間允許的情 況下可延長消化時間。當(dāng)用工業(yè)石灰時，除延長消化時間外，還需要過篩， 以除去未反應(yīng)的殘?jiān)⑹胰榕c硫酸鎂溶液混合，并且進(jìn)行攪拌，從而硫酸鎂和石灰乳發(fā) 生反應(yīng)，生成了沉淀物硫酸鈣和氫氧化鎂，主要反應(yīng)為 MgS04+Ca(OH)2=Mg(OH)2l+CaS04。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，沉淀 物硫酸鈣為結(jié)晶形式的硫酸鈣(CaSO4，0.67H2O)，而沉淀物氫氧化鎂為凝 膠狀。硫酸鈣晶粒長度X).2mm，而氫氧化鎂粒徑^1^由于兩種沉淀物的 顆粒大小不同，可以釆用物理的分離方法。物理法分離有兩種基本的方法:篩分法和沉降法，篩分法較沉降法分離效率更高，可以將兩種沉淀進(jìn)行較為完全的分離，例如，可以采用振動篩或離心篩進(jìn)行篩分，由此得到含有少量鈣的氫氧化鎂漿料和含有少量鎂的硫酸鈣。硫酸鈣經(jīng)洗滌后，大部分返回沉鎂，其余制酸。氫氧化鎂濃槳料在常壓充氣柱或攪拌槽中，在一定溫度下通入二氧化碳(即碳化)，氫氧化鎂則溶解并轉(zhuǎn)化為碳酸氫鎂，主要反應(yīng)為Mg(OH)2+2C02=Mg(HC03)2。濾出溶液中的殘
渣，由此得到碳酸氫鎂溶液，殘?jiān)兄饕形慈芙獾逆V和鈣。
將碳酸氫鎂溶液加熱煮沸則碳酸氫鎂分解(即，熱解)，主要反應(yīng)為5Mg(HC03)2=4MgC03'Mg(OH)2'4H20+6C02T ，生成堿式碳酸鎂(4MgC03.Mg(OH)2.4H20)，釋放出二氧化碳。經(jīng)過濾、洗滌、和干燥即得到輕質(zhì)碳酸鎂。
輕質(zhì)碳酸鎂可作為產(chǎn)品出售或者進(jìn)一步加工成輕質(zhì)氧化鎂(MgO)，主要反應(yīng)為4MgC03'Mg(OH)2'4H20=5MgO+5H20+4C02T。其方法是在煅燒爐中，在850-90(TC條件下煅燒8—10小時即可得到輕質(zhì)氧化鎂。
下面參看圖2描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝。如圖2所示，用于制備輕質(zhì)碳酸鎂的硫酸鎂溶液是濕法冶金中的浸出液經(jīng)過除雜和回收銅鎳等有價金屬之后的較為純凈的硫酸鎂溶液。例如，高鎂低品位鎳礦(紅土礦、硫化鎳精礦)的浸出液經(jīng)除鐵、鋁、錳，回收銅、鎳、鈷過程之后，溶液中含有較多的硫酸鎂。傳統(tǒng)上，含有硫酸鎂的溶液作為廢液，不但需要處理，而且其中的鎂作為廢液丟棄。
為制備高品級的鎂產(chǎn)品，需要對該溶液凈化，其方法是用石灰乳將溶液的PH值調(diào)至7.5-8在60-8(TC下，通入壓縮空氣，將少量殘留的癒2+、Fe"氧化、水解沉淀。進(jìn)一步調(diào)整PH值至9.2，在該P(yáng)H值下，重金屬離子等均可降至10'SM。過濾后得到含少量鈣的MgSO4溶液，含Mgl0-20g/L。
另外，制作石灰乳所需的生石灰是通過煅燒石灰石得到的，主要反應(yīng)如下
CaC03=CaO+C02T;
8產(chǎn)生的二氧化碳可以用于氫氧化鎂的碳化。
進(jìn)而，在氫氧化鎂料漿通入二氧化碳碳化之前，應(yīng)先進(jìn)行澄清，以便分離出部分上清液，從而提高氫氧化鎂漿料的濃度。分離出的上清液可以利用石灰乳進(jìn)行二次沉淀鎂，二次沉淀鎂與上述沉淀鎂的過程類似，這里不再贅述。
如圖2所示，在通入二氧化碳之后且加熱之前，應(yīng)對碳酸氫鎂溶液進(jìn)行過濾以便濾出其中的鈣鎂渣，鈣鎂渣中主要是未溶解的鎂和鈣。
另外，如圖2所示，在對碳酸氫鎂溶液加熱之后，進(jìn)行過濾得到堿式碳酸鎂，而濾液可以用于二次沉淀鎂。
圖2所示的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝的其他步驟與圖1所示輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝相同，這里不再贅述。
下面參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，如圖3所示，鈣鎂分離出的硫酸鈣可以用于制硫酸。鈣鎂分離出的硫酸鈣夾雜少量氫氧化鎂，首先，通過利用酸性水進(jìn)行洗滌，接著用中性水洗滌，從而得到較為純凈的硫酸鈣。其中大部分返回沉鎂，相當(dāng)于每次產(chǎn)量的硫酸鈣送制酸，硫酸鈣加粉煤經(jīng)焙燒產(chǎn)出二氧化碳和二氧化硫、氧化鈣。其中氧化鈣用作制造水泥的原料。二氧化硫經(jīng)氧化和吸收制成硫酸。
其次，在首次沉淀鎂時，為了促進(jìn)硫酸鈣晶體的形成，需加入硫酸鈉，具體方法是先加入硫酸鈉，后加入硫酸鎂，并且進(jìn)行攪拌，從而生成作為晶種的結(jié)晶形式的硫酸鈣，產(chǎn)出的硫酸鈣循環(huán)使用，在后續(xù)沉淀鎂中，多余硫酸鈣將被取出。
圖3所示實(shí)施例的其他步驟與圖2所示實(shí)施例相同，這里不再贅述。
由此，根據(jù)本發(fā)明的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，利用低成本的生石灰，且利用濕法冶金中的廢液中的硫酸鎂，不但回收了傳統(tǒng)上作為廢物丟棄的礦石中的鎂，而且制備輕質(zhì)碳酸鎂的成本低，顯著地提高了經(jīng)濟(jì)效益，并且不用單獨(dú)地對濕法冶金中的廢液進(jìn)行處理，降低了冶煉工藝總體成本，減少了環(huán)境污染。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1、一種輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，包括以下步驟消化生石灰以便得到石灰乳；將石灰乳加入到硫酸鎂溶液內(nèi)沉鎂以便沉淀出結(jié)晶形式的硫酸鈣和凝膠狀的氫氧化鎂；將硫酸鈣與氫氧化鎂分離以便得到硫酸鈣和氫氧化鎂漿料；向氫氧化鎂漿料內(nèi)通入二氧化碳以便得到碳酸氫鎂溶液；加熱碳酸氫鎂溶液從而碳酸氫鎂分解生成堿式碳酸鎂并釋放出二氧化碳；和將堿式碳酸鎂濾出并進(jìn)行洗滌和干燥從而得到輕質(zhì)碳酸鎂。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，進(jìn)一步包括在首次沉鎂時加入硫酸鈉以促進(jìn)晶種生成和長大。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，所述硫酸鎂溶液是濕法冶金過程中的浸出液經(jīng)過凈化和回收有價金屬之后的溶液。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，所述溶液是濕法冶金過程中的浸出液經(jīng)過凈化，除去鐵、鋁、錳，且回收銅、鎳之后得到的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，其中碳酸氫鎂分解生成的二氧化碳回收用于通入氫氧化鎂漿料內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，進(jìn)一步包括焙燒所述硫酸鈣以便得到二氧化硫和氧化鈣；和利用所述二氧化硫制酸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，進(jìn)一步包括在通入二氧化碳之前，對氫氧化鎂漿料進(jìn)行澄清且分離出部分上清液從而提高氫氧化鎂漿料的濃度；和利用石灰乳對上清液進(jìn)行二次沉鎂。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，其中所述硫酸鈣與氫氧化鎂分離是通過篩分進(jìn)行的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，所述篩分是利用振動篩或離心篩進(jìn)行的。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，其特征在于，進(jìn)一步包括在通入二氧化碳之后且加熱之前，對碳酸氫鎂溶液進(jìn)行過濾以便濾出其中的鈣鎂渣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，尤其是涉及一種利用生石灰和濕法冶金過程產(chǎn)出的硫酸鎂溶液生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂制備工藝，包括以下步驟消化生石灰以便得到石灰乳；用石灰乳沉鎂以便沉淀出結(jié)晶形式的硫酸鈣和凝膠狀的氫氧化鎂；將硫酸鈣與氫氧化鎂分離以便得到硫酸鈣和氫氧化鎂漿料；向氫氧化鎂漿料內(nèi)通入二氧化碳以便得到碳酸氫鎂溶液；加熱碳酸氫鎂溶液從而使碳酸氫鎂分解生成堿式碳酸鎂并釋放出二氧化碳；和將堿式碳酸鎂濾出并進(jìn)行洗滌和干燥從而得到輕質(zhì)碳酸鎂。根據(jù)本發(fā)明的制備工藝簡單，成本低，且能夠處理濕法冶金產(chǎn)生的廢液。
文檔編號C01F5/24GK101519219SQ20081010090
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者劉金山, 王魁珽, 顧凌霄 申請人:中國恩菲工程技術(shù)有限公司