專(zhuān)利名稱(chēng)：一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工工藝節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。涉及到以含鎂非金屬礦為原料，采用碳化法
生產(chǎn)活性氧化鎂過(guò)程中，低位熱能回收利用，降低能量消耗的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
活性氧化鎂主要作為氯丁橡膠、氟橡膠的促進(jìn)劑，用于黏合劑、密封材料、塑料、油 漆和紙張等的填料；醫(yī)藥上用作抗酸劑和緩瀉劑、用于胃酸過(guò)多和十二指腸潰瘍??；也可 用作陶瓷、玻璃、高級(jí)保溫材料劑氧化鎂水泥等的原料。活性氧化鎂用途廣泛，市場(chǎng)需求日 趨增大。 目前生產(chǎn)活性氧化鎂原料主要有白云石、菱鎂礦、水鎂石、水菱鎂石、蛇紋石等含 鎂非金屬礦，以及鹵水、水氯鎂石、硫酸鎂等含鎂可溶性無(wú)機(jī)鹽類(lèi)。前者采用碳化法分離鈣 鎂和其他雜質(zhì)，首先生成輕質(zhì)碳酸鎂，再經(jīng)煅燒制取活性氧化鎂，其產(chǎn)品質(zhì)量輕、活性高、堆 積密度小，深受用戶(hù)歡迎；后者將原料與氨、燒堿、石灰乳等堿類(lèi)反應(yīng)首先生成氫氧化鎂，再 經(jīng)煅燒制取活性氧化鎂，其產(chǎn)品較前者活性低、質(zhì)量重、堆積密度大，有些用戶(hù)，特別是高檔 用戶(hù)無(wú)法使用。 以白云石為原料，采用碳化法生產(chǎn)活性氧化鎂的工藝路線是白云石 (MgC03 CaC03)與白煤按一定的配比送入石灰煅燒窯中煅燒，可獲得白云灰(Mg(^CaO)，亦 稱(chēng)白云石熟料。白云灰送入消化槽在攪拌下用熱水消化成白云灰乳。白云灰乳經(jīng)精制、調(diào) 濃、調(diào)溫后用泵送于碳化塔，通入來(lái)源于白云石煅燒窯的二氧化碳窯氣，對(duì)白云灰乳進(jìn)行碳 化反應(yīng)。碳化反應(yīng)后的碳化溶液的主要成分是碳酸氫鎂水溶液(亦稱(chēng)為重鎂水)，沉淀物為 含鎂碳酸鈣。經(jīng)過(guò)濾分離得到碳酸氫鎂清液和含鎂碳酸鈣濾餅。濾餅經(jīng)干燥、分級(jí)、包裝得 含鎂碳酸鈣產(chǎn)品。清液用泵送入熱解槽，以蒸汽直接加熱使其熱解生成輕質(zhì)碳酸鎂。熱解 后生成的含輕質(zhì)碳酸鎂的乳白色懸浮液，經(jīng)過(guò)濾分離后，將濾餅濕料進(jìn)行干燥，得輕質(zhì)碳酸 鎂產(chǎn)品。將輕質(zhì)碳酸鎂送至煅燒爐中進(jìn)一步進(jìn)行煅燒，煅燒結(jié)束后再經(jīng)分級(jí)、包裝，即得活
性氧化鎂產(chǎn)品。整個(gè)過(guò)程的反應(yīng)如下 煅燒MgC03 CaC03 — Mg0 Ca0+2C02 t (1) 消化Mg0 Ca0+2H20 — Mg (OH) 2+Ca (OH) 2 (2) 碳化Ca (OH) 2+C02 — CaC03 I +H20 (3) Mg (OH) 2+2C02 — Mg (HC03) 2 (4) 熱解5Mg (HC03) 2 — 4MgC03 Mg (OH) 2 4H20+6C02個(gè) (5) 煅燒4MgC03 Mg(0H)2 4H20 — 5Mg0+4C02個(gè)+5H20 (6) 上述生產(chǎn)工藝中重鎂水熱解過(guò)程因碳酸氫鎂溶解度較低，重鎂水中含有碳酸氫鎂 濃度很小(折合氧化鎂含量在6 12g/L)，每生產(chǎn)1噸輕質(zhì)碳酸鎂需熱解重鎂水量為50 90m3。由于此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，并且熱解溫度為95 105t:，接近沸點(diǎn)，有大量的水蒸發(fā)，需 要耗費(fèi)大量的熱能。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，熱解能耗占輕質(zhì)碳酸鎂生產(chǎn)過(guò)程總能耗的50%以上。 另外，重鎂水熱解、過(guò)濾分離后得到的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅含水率較高，一般為75%左右，即每生產(chǎn)1噸輕質(zhì)碳酸鎂，需干燥除去約3噸水，蒸發(fā)水分量很大，致使輕質(zhì)碳酸鎂干燥工序的 能耗也很高。 理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，在活性氧化鎂的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中重鎂水熱解和輕質(zhì)碳 酸鎂干燥這兩個(gè)工序的能耗占整個(gè)工藝能耗的70% 80%，因此對(duì)這兩個(gè)工序進(jìn)行研究， 優(yōu)化其工藝條件，對(duì)整個(gè)工藝的節(jié)能降耗意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種能耗低的活性氧化鎂生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明是進(jìn)一步對(duì)碳化法制取活性氧化鎂生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行能耗分析，增設(shè)了重鎂水預(yù)熱解工
序，將輕質(zhì)碳酸鎂干燥尾氣用于重鎂水預(yù)熱解，充分回收干燥尾氣熱量，進(jìn)一步降低熱解工
序能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，它包括以下步驟 ①將重鎂水(即碳酸氫鎂溶液)放入預(yù)熱解器，其重鎂水以氧化鎂計(jì)濃度為6 12g/L，溫度為10 30°C。 所述重鎂水可以由含鎂非金屬礦物經(jīng)煅燒、消化、精制、調(diào)溫調(diào)濃、碳化、過(guò)濾分離 得到。 ②將步驟①中經(jīng)過(guò)預(yù)熱解器的重鎂水放入熱解器，通入飽和蒸汽進(jìn)行加熱，使重 鎂水溫度升高到95 105t:，重鎂水中的碳酸氫鎂充分分解為輕質(zhì)碳酸鎂沉淀析出，所得 懸浮液經(jīng)過(guò)濾分離得到含水70% 80%的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅。 ③將步驟②的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅送入干燥器進(jìn)行干燥，得到輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品。
④將步驟③的干燥過(guò)程產(chǎn)生的尾氣引入步驟①的預(yù)熱解器，使干燥尾氣與重鎂 水直接充分接觸，進(jìn)行換熱，回收其中的低位熱能和輕質(zhì)碳酸鎂粉塵，并使重鎂水溫度由 10 30。C升高到40 55°C。 ⑤將步驟③干燥后的輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品送入煅燒爐，在80(TC下煅燒0. 5 lh，即得 活性氧化鎂產(chǎn)品。煅燒結(jié)束后可以再經(jīng)分級(jí)、包裝。 上述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，所述步驟①中預(yù)熱解器為鼓泡反應(yīng)器、塔式反 應(yīng)器、管式反應(yīng)器、噴霧反應(yīng)器或罐式反應(yīng)器中的一種。 上述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，所述步驟④中出預(yù)熱解器的重鎂水溫度為 45 50°C。 上述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，所述步驟②中重鎂水熱解的方法還可以為以下 步驟 將經(jīng)預(yù)熱解器預(yù)熱解后溫度達(dá)到40 55°C的重鎂水放入熱解器，通入飽和蒸汽 進(jìn)行加熱，使其溫度升高到50 65t:，然后使用真空設(shè)備不斷抽真空，使熱解器內(nèi)部絕對(duì) 壓強(qiáng)保持在12. 33 25. OOkPa，時(shí)間為20 40分鐘，重鎂水中的碳酸氫鎂充分分解為輕質(zhì) 碳酸鎂沉淀析出，所得懸浮液經(jīng)過(guò)濾分離得到含水70% 80%的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅。
上述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，所述引入預(yù)熱解器的輕質(zhì)碳酸鎂干燥尾氣溫度 為80 150°C。 所述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，輕質(zhì)碳酸鎂干燥后的干燥尾氣引入預(yù)熱解器回收熱量的同時(shí)，回收其中夾帶的碳酸鎂粉塵，減少了環(huán)境污染，回收了中間產(chǎn)品。 在本發(fā)明中，輕質(zhì)碳酸鎂干燥過(guò)程產(chǎn)生的干燥尾氣溫度在80 15(TC，其中含有
大量水蒸氣和少量夾帶的輕質(zhì)碳酸鎂粉塵，目前生產(chǎn)中對(duì)輕質(zhì)碳酸鎂干燥尾氣進(jìn)行放空處
理，不僅造成能源浪費(fèi)，同時(shí)也對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成污染。本發(fā)明將其中的低位熱能和輕質(zhì)碳
酸鎂粉塵進(jìn)行回收利用，即將干燥尾氣引入預(yù)熱解器回收熱量的同時(shí)使重鎂水溫度由原來(lái)
的10 3(TC升高到40 55t:，從而大大降低整個(gè)生產(chǎn)的能耗和成本。將輕質(zhì)碳酸鎂干燥
尾氣引入重鎂水熱解過(guò)程，回收其中的低位熱能，使重鎂水溫度升高，這樣雖然不足以使重
鎂水中的碳酸氫鎂充分分解，但可以大大降低重鎂水熱解過(guò)程中的飽和蒸汽用量，降低了
單位產(chǎn)品的一次能源消耗，同時(shí)回收了干燥尾氣中夾帶的碳酸鎂粉塵，減少了環(huán)境污染，一
舉兩得。 本發(fā)明具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn) 與傳統(tǒng)的碳化法生產(chǎn)活性氧化鎂工藝相比，重鎂水熱解過(guò)程熱能消耗降低60%左 右。本發(fā)明由于輕質(zhì)碳酸鎂干燥尾氣低位熱量的回收，熱解工序熱能消耗降低20%以上。 本發(fā)明與低溫?zé)峤饧夹g(shù)相結(jié)合使用，活性氧化鎂噸標(biāo)煤消耗可降到4t以下，與傳統(tǒng)碳化法 生產(chǎn)活性氧化鎂噸標(biāo)煤消耗8t以上相比，節(jié)能效果明顯。同時(shí)，由于輕質(zhì)碳酸鎂干燥尾氣 中夾帶的碳酸鎂粉塵被充分回收，有效地減少了尾氣直接排放對(duì)環(huán)境造成的污染，并且提 高產(chǎn)品產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例一 預(yù)熱解器采用塔式反應(yīng)器，反應(yīng)器有效容積為15L。來(lái)自碳化工序的重鎂水流量 為11.8kg/h，重鎂水以氧化鎂計(jì)濃度為8. 5g/L，溫度為24.(TC，從預(yù)熱解器頂部噴下；經(jīng) 過(guò)預(yù)熱解器的重鎂水放入熱解器，并向其中通入飽和蒸汽進(jìn)行加熱，使重鎂水溫度升高到
97. 5°C ，重鎂水中的碳酸氫鎂充分分解為輕質(zhì)碳酸鎂沉淀析出，所得懸浮液經(jīng)過(guò)濾分離得 到含水76. 5%的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅；輕質(zhì)碳酸鎂濾餅送入干燥器進(jìn)行干燥，得到輕質(zhì)碳酸鎂 產(chǎn)品224. 4g/h ;干燥后的輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品送入煅燒爐，在80(TC下煅燒lh，即得活性氧化 鎂產(chǎn)品93. 4g/h ;將干燥過(guò)程產(chǎn)生的溫度為92. 5t:的尾氣引回預(yù)熱解器，使干燥尾氣與重 鎂水直接充分接觸，進(jìn)行換熱，回收其中的低位熱能和輕質(zhì)碳酸鎂粉塵，并使重鎂水溫度由 24. (TC升高到53. 4°C。經(jīng)計(jì)算，此過(guò)程每小時(shí)從干燥尾氣回收熱量約1450kJ，相當(dāng)于節(jié)省 蒸汽0. 58t/h。
實(shí)施例二 采用鼓泡反應(yīng)器作為預(yù)熱解器，進(jìn)行間歇操作實(shí)驗(yàn)。鼓泡反應(yīng)器有效容積為IOL， 高徑比為5 : 1。取10.0L重鎂水置于鼓泡反應(yīng)器中，重鎂水以氧化鎂計(jì)濃度為7.9g/L， 溫度為18. 9°C。向鼓泡反應(yīng)器中通入飽和蒸汽進(jìn)行加熱，使其溫度升高到62. 8t:，然后使 用真空設(shè)備不斷抽真空，使鼓泡反應(yīng)器內(nèi)部絕對(duì)壓強(qiáng)保持在21. OOkPa，時(shí)間為20 40分 鐘，重鎂水中的碳酸氫鎂充分分解為輕質(zhì)碳酸鎂沉淀析出，所得懸浮液經(jīng)過(guò)濾分離得到含 水77. 8%的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅；輕質(zhì)碳酸鎂濾餅送入干燥器進(jìn)行干燥，得到輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品 170. Og ;干燥后的輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品送入煅燒爐，在80(TC下煅燒0. 5h，即得活性氧化鎂產(chǎn)品73. 6g ;重新取10. 0L重鎂水置于鼓泡反應(yīng)器中，重鎂水濃度為7. 9g/L(以氧化鎂含量計(jì))， 溫度為19. 3t:，將上一批輕質(zhì)碳酸鎂干燥過(guò)程產(chǎn)生的溫度為148. 7t:的尾氣引回鼓泡反應(yīng) 器，使干燥尾氣與重鎂水直接充分接觸，進(jìn)行換熱，回收其中的低位熱能和輕質(zhì)碳酸鎂粉 塵，并使重鎂水溫度由19. 3t:升高到44. 8°C。經(jīng)計(jì)算，此過(guò)程從干燥尾氣回收熱量1070kJ， 相當(dāng)于節(jié)省蒸汽0. 43t。
權(quán)利要求
一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，其特征是，包括以下步驟①將重鎂水放入預(yù)熱解器，其重鎂水以氧化鎂計(jì)濃度為6～12g/L；②將步驟①中經(jīng)過(guò)預(yù)熱解器的重鎂水通入飽和蒸汽進(jìn)行加熱，使重鎂水溫度升高到95～105℃，重鎂水中的碳酸氫鎂充分分解為輕質(zhì)碳酸鎂沉淀析出，所得懸浮液經(jīng)過(guò)濾分離得到含水70％～80％的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅；③將步驟②的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅送入干燥器進(jìn)行干燥，得到輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品；④將步驟③的干燥過(guò)程產(chǎn)生的尾氣引入步驟①的預(yù)熱解器，使干燥尾氣與重鎂水直接充分接觸，進(jìn)行換熱，回收其中的低位熱能和輕質(zhì)碳酸鎂粉塵，并使重鎂水溫度由10～30℃升高到40～55℃；⑤將步驟③干燥后的輕質(zhì)碳酸鎂產(chǎn)品送入煅燒爐，在800℃下煅燒0.5～1h，即得活性氧化鎂產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，其特征是所述步驟①中預(yù)熱解器為鼓泡反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、噴霧反應(yīng)器或罐式反 應(yīng)器中的一種。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鎂工藝，其特征是 所述步驟④中出預(yù)熱解器的重鎂水溫度為45 50°C。
4 如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，其特征是所述步驟②中重鎂水熱解 的方法還可以為以下步驟將經(jīng)預(yù)熱解器預(yù)熱解后溫度達(dá)到40 55t:的重鎂水放入熱解器，通入飽和蒸汽進(jìn)行 加熱，使其溫度升高到50 65t:，然后使用真空設(shè)備不斷抽真空，使熱解器內(nèi)部絕對(duì)壓強(qiáng) 保持在12. 33 25. OOkPa，時(shí)間為20 40分鐘，重鎂水中的碳酸氫鎂充分分解為輕質(zhì)碳酸 鎂沉淀析出，所得懸浮液經(jīng)過(guò)濾分離得到含水70% 80%的輕質(zhì)碳酸鎂濾餅。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，其特征是 所述引入預(yù)熱解器的輕質(zhì)碳酸鎂干燥尾氣溫度為80 150°C。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，其特征是 所述重鎂水由含鎂非金屬礦物經(jīng)煅燒、消化、精制、調(diào)溫調(diào)濃、碳化、過(guò)濾分離得到。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活性氧化鎂生產(chǎn)工藝，它在傳統(tǒng)碳化法生產(chǎn)活性氧化鎂工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)預(yù)熱解器，并將輕質(zhì)碳酸鎂干燥后的干燥尾氣引入預(yù)熱解器，與重鎂水進(jìn)行直接換熱，回收尾氣中的熱量，使重鎂水的溫度由10～30℃升高到40～55℃，加熱后的重鎂水再輸送到熱解器中進(jìn)行完全熱解。本發(fā)明不僅回收了干燥尾氣中的熱量，提高了重鎂水的溫度，降低了單位產(chǎn)品的一次能源消耗，同時(shí)回收了干燥尾氣中夾帶的碳酸鎂粉塵，減少了環(huán)境污染，一舉兩得。經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。
文檔編號(hào)C01F5/06GK101746784SQ20091017530
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者劉寶樹(shù), 劉潤(rùn)靜, 盧赤杰, 宋麗英, 胡慶福, 胡曉波, 胡永其 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)