專利名稱：一種利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高純氧化鎂生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
高純氧化鎂(氧化鎂含量> 98%)在高溫下具有優(yōu)良的耐酸堿性和電絕緣性，光透過(guò)性好，導(dǎo)熱性高，熱膨脹系數(shù)大，是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，在醫(yī)藥、陶瓷、電子、電器等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。目前硫酸鎂制備氧化鎂的方法有以下幾種
柴多里研究了以工業(yè)硫酸鎂和氫氧化鈉為原料，合成氫氧化鎂前驅(qū)物經(jīng)煅燒制備高純氧化鎂的條件，在最佳工藝條件下，硫酸鎂濃度2mol/L，反應(yīng)溫度40°C，反應(yīng)時(shí)間35min，煅燒溫度為900°C，產(chǎn)物氧化鎂的純度達(dá)到99%以上。由于該法使用氫氧化鈉作為沉淀劑，會(huì)增加生產(chǎn)成本，此外，反應(yīng)條件不易控制。張京京研究了硫酸鎂直接熱解制備高純氧化鎂的工藝條件，粒徑為109 Mffl的硫酸鎂脫水后，在1100 ！恒溫?zé)峤鈒h，得到氧化鎂的純度為99. 8%。直接熱解效率較低，增加生產(chǎn)成本。劉海剛研究了在惰性氣氛下，利用固態(tài)還原劑還原熱解硫酸鎂制備氧化鎂，結(jié)果表明，在最佳條件下，無(wú)水硫酸鎂的轉(zhuǎn)化率僅為90%，影響了氧化鎂的純度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有方法中存在的成本高、熱解效率低、所得氧化鎂純度不高、工藝參數(shù)較多，不易控制，而且尾氣污染環(huán)境的問(wèn)題。—種利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，包括如下步驟
(1)將七水硫酸鎂在500 600°C煅燒2 4小時(shí)，得到無(wú)水硫酸鎂，然后將其磨細(xì)至100 200目；
(2)將步驟(1)所得產(chǎn)物裝入反應(yīng)器，通入天然氣，在800 110(TC下進(jìn)行還原熱解， 優(yōu)選溫度為溫度為900 1000°C;氣固(ml/g)比為47:1 50:1。氣相還原產(chǎn)物主要為二氧化硫、二氧化碳，固相還原產(chǎn)物為氧化鎂。發(fā)生的主要反應(yīng)為
4MgS04+CH4=4Mg0+S02+C02+2H20
(3)將步驟(2)產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物通過(guò)氫氧化鈉溶液，或軟錳礦漿，或有釩觸媒的反應(yīng)器并用98. 3%的濃硫酸吸收，生成亞硫酸鈉或硫酸錳或硫酸，通過(guò)石灰水吸收(X)2生成碳酸鈣，得到有價(jià)值的副產(chǎn)品亞硫酸鈉或硫酸錳或硫酸和碳酸鈣。利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的工藝流程，見(jiàn)圖1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，流程短，反應(yīng)條件易于控制，熱解效率高，得到高純氧化鎂，并且對(duì)尾氣進(jìn)行吸收，既避免了環(huán)境污染，又得到有價(jià)值的副產(chǎn)品，降低了生產(chǎn)成本。


圖1為利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的工藝流程圖。圖2為反應(yīng)裝置示意圖
圖中1天然氣氣瓶，2流量計(jì)，3溫控儀，4反應(yīng)器，5加熱爐，6磁力攪拌器，7氫氧化鈉溶液吸收裝置，8石灰水吸收(X)2裝置，9天然氣收集瓶，10軟錳礦漿吸收SO2裝置， 11裝有釩觸媒的反應(yīng)器，12濃硫酸吸收SO3裝置，13氧氣氣瓶。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)將純度大于99%的七水硫酸鎂在500°C下脫水4小時(shí)，得到無(wú)水硫酸鎂，然后將其磨細(xì)，篩分，-120目占80%;
(2)將所述步驟1中制備的無(wú)水硫酸鎂IOOg裝入到反應(yīng)器中，升溫到900°C；
(3)將天然氣(甲烷含量大于98%)通入到裝有無(wú)水硫酸鎂的反應(yīng)器中進(jìn)行還原熱解，控制天然氣的流量為160ml/min，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 h ；
(4)打開(kāi)開(kāi)關(guān)1，同時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)2、3，將還原熱解反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫氣體通入到反應(yīng)器11中，同時(shí)打開(kāi)氧氣氣瓶開(kāi)關(guān)，在釩觸媒的催化氧化下轉(zhuǎn)化為三氧化硫，將三氧化硫通入到98. 3%的濃硫酸吸收瓶12中，濃硫酸的濃度可以提高0. 3%-0. 5%，獲得的硫酸可以用水稀釋制成不同濃度的硫酸，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w通入到裝有石灰水的吸收瓶8中，得到碳酸鈣，過(guò)量的天然氣收集到收集瓶9中；
反應(yīng)式 2S02+02=2S03
so3+h2o=h2so4
Ca (OH) 2+C02=CaC03 I +H2O
(5)還原熱解反應(yīng)完之后得到的固相轉(zhuǎn)化率為99. 9% ；
實(shí)施例2
(1)將純度大于99%的七水硫酸鎂在550°C下脫水3小時(shí)，得到無(wú)水硫酸鎂，然后將其磨細(xì)，篩分，-150目占80%;
(2)將所述步驟1中制備的無(wú)水硫酸鎂300g裝入到反應(yīng)器中，升溫到950°C ；
(3)將天然氣(甲烷含量大于98%)通入到裝有無(wú)水硫酸鎂的反應(yīng)器中，控制天然氣的流量為480ml/min，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 h ；
(4)打開(kāi)開(kāi)關(guān)2，同時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)1、3，將還原熱解反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫通入到裝有軟錳礦漿的吸收瓶10中，將所得吸附液進(jìn)行除雜、過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得到硫酸錳，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w用石灰水吸收，過(guò)濾得到碳酸鈣，過(guò)量的天然氣收集到收集瓶9中；
反應(yīng)式
MnO2+ SO2= MnSO4
Ca (OH) 2+C02=CaC03 I +H2O
(5)還原熱解反應(yīng)完之后得到的固相產(chǎn)物為氧化鎂，純度為99.9%，硫酸鎂的轉(zhuǎn)化率為 99. 9% ；實(shí)施例3
(1)將純度大于99%的七水硫酸鎂在600°C下脫水2小時(shí)，然后將其磨細(xì)，篩分，-180目占 80% ；
(2)將所述步驟1中制備的無(wú)水硫酸鎂600g裝入到反應(yīng)器中，升溫到1000°C；
(3)將天然氣(甲烷含量大于98%)通入到反應(yīng)器中，控制天然氣的流量為960ml/min， 反應(yīng)時(shí)間為0.5 h ；
(4)打開(kāi)開(kāi)關(guān)3，同時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)1、2，將還原熱解反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫通入到裝有氫氧化鈉溶液的吸收瓶7中，生成亞硫酸鈉溶液，將亞硫酸鈉溶液凈化后蒸發(fā)結(jié)晶、干燥得到無(wú)水亞硫酸鈉，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w用石灰水吸收，過(guò)濾之后得到碳酸鈣，過(guò)量的天然氣收集到收集瓶9中；
反應(yīng)式
2Na0H+S02=Na2S03+H20
Ca (OH) 2+C02=CaC03 I +H2O
(5)還原熱解反應(yīng)完之后得到的固相產(chǎn)物為氧化鎂，純度為99.9%，硫酸鎂的轉(zhuǎn)化率為 99. 9%ο
權(quán)利要求
1.一種利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將純度大于99%的七水硫酸鎂在500 600°C煅燒2 5小時(shí)，得到無(wú)水硫酸鎂， 然后將其磨細(xì)；(2)將步驟(1)所得產(chǎn)物加入到反應(yīng)器中，升溫到800 1100°C，通入天然氣，進(jìn)行還原熱解得到高純氧化鎂；(3)將步驟(2)產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物分別進(jìn)行吸收得到碳酸鈣、硫酸或亞硫酸鈉或硫酸錳。
2.如權(quán)利要求1所述利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，其特征在于硫酸鎂還原熱解時(shí)所用溫度為900 1000°C。
3.如權(quán)利要求1所述利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法，其特征在于硫酸鎂還原熱解時(shí)所用還原劑為天然氣，純度大于99%，氣固(ml/g)比為47:1 50:1。
全文摘要
本發(fā)明屬于高純氧化鎂生產(chǎn)領(lǐng)域，提供了利用天然氣還原熱解硫酸鎂生產(chǎn)高純氧化鎂的方法。步驟如下1)以純度大于99%的七水硫酸鎂為原料，在500～600℃煅燒2～4小時(shí)，得到無(wú)水硫酸鎂，磨細(xì)備用；2)將無(wú)水硫酸鎂在反應(yīng)器中用天然氣還原熱解，轉(zhuǎn)化率大于99%，得到固相產(chǎn)物氧化鎂，純度大于99%，氣相產(chǎn)物主要為二氧化碳和二氧化硫；3)將尾氣進(jìn)行吸收得到有價(jià)值的副產(chǎn)品(碳酸鈣、硫酸或亞硫酸鈉或硫酸錳)。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)高純氧化鎂生產(chǎn)，提高熱解效率的同時(shí)，充分利用熱解產(chǎn)生的尾氣生產(chǎn)有價(jià)值的副產(chǎn)品，避免環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01F5/12GK102173439SQ20111003290
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者馮雅麗, 張萍, 李浩然, 馬玉文 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)