專利名稱：鹽湖鹵水制備棒狀氫氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鹽湖資源綜合利用領(lǐng)域，尤其是以鹽湖鹵水為原料制得棒狀氫氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是ー個(gè)鹽湖資源大國(guó)，鹽湖中蘊(yùn)藏著豐富的鉀、鈉、鎂等資源。以青海東臺(tái)吉乃爾鹽湖為例，現(xiàn)已查明的氯化鉀儲(chǔ)量達(dá)到1828萬(wàn)噸、氯化鈉8400萬(wàn)噸、氯化鎂7000萬(wàn)噸。鉀、鈉資源開(kāi)發(fā)利用較好，技術(shù)成熟，而我國(guó)鹽湖鎂資源的開(kāi)發(fā)和利用尚處于初級(jí)階段，原料性產(chǎn)品和低檔產(chǎn)品多，高檔、功能化產(chǎn)品少，形成了低端產(chǎn)品出口、高端產(chǎn)品進(jìn)ロ的局面。氫氧化鎂作為一種綠色環(huán)保的阻燃劑產(chǎn)品，具有阻燃、消煙和填充等多重功能，日益受到人們的青睞。氫氧化鎂的形貌和尺寸對(duì)其應(yīng)用性能有很大影響，不同形貌的氫氧化鎂價(jià)格相差懸殊。相比于六角片狀氫氧化鎂阻燃劑，纖維狀氫氧化鎂可以增強(qiáng)高分子材料的耐沖擊性能，具有阻燃、補(bǔ)強(qiáng)、增韌于一體的特性。針狀或棒狀氫氧化鎂可以顯著提高纖維材料的軸向應(yīng)力。另外，棒狀氫氧化鎂還是制備棒狀氧化鎂的前驅(qū)體，棒狀氧化鎂是ー種高端的電子產(chǎn)品。因此利用鹽湖鹵水制備特殊形貌的氫氧化鎂是鎂資源高效利用的一條途徑，可以拓寬鎂資源的應(yīng)用領(lǐng)域，提高鎂資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。關(guān)于六角片狀氫氧化鎂的制備方法報(bào)道眾多，而棒狀氫氧化鎂的制備文獻(xiàn)報(bào)道很少。張波以堿式氯化鎂為前驅(qū)體，采用水熱法制備棒狀氫氧化鎂，該エ藝需要高溫高壓。李振興以氯化鎂和氫氧化鈉為原料，首先合成片狀氫氧化鎂，然后再分別用氯化鎂及氫氧化鈉溶液先后進(jìn)行處理得到棒狀氫氧化鎂，該エ藝エ序多，操作復(fù)雜，成本高。王寶和以棒狀堿式氯化鎂為原料，利用聚こニ醇為模板直接沉淀制備棒狀氫氧化鎂，經(jīng)煅燒得到棒狀氧化鎂；龍旭以醋酸鎂為原料，在PVP /こニ醇溶液中形成ー維納米膠束結(jié)構(gòu)，并利用該膠束結(jié)構(gòu)作為納米功能材料的軟模板，用低溫回流法合成了多晶、較高長(zhǎng)徑比的氫氧化鎂納米絲和納米棒。這些エ藝采用表面活性劑做模板劑，表面活性劑清洗困難，殘留會(huì)污染產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種由鹽湖鹵水制備棒狀氫氧化鎂的方法，本方法エ藝簡(jiǎn)單，所需的エ藝成本低、生產(chǎn)過(guò)程不需添加任何表面活性剤，整個(gè)エ藝過(guò)程可有效避免環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了鹽湖鹵水鎂資源的綜合利用。本發(fā)明的技術(shù)方案是以鹽湖提取鉀、鋰等元素后的鹵水為原料，濃縮結(jié)晶得到水氯鎂石，將結(jié)晶析出的水氯鎂石溶于水制成氯化鎂溶液，通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，當(dāng)PH值達(dá)到7-8時(shí)，停止通入氨 氣、在30-50°C下反應(yīng)O. 5-2小時(shí)后，再陳化，過(guò)濾得到堿式氯化鎂和沉鎂母液；將堿式氯化鎂分散在こ醇與水的混合溶液中得到堿式氯化鎂懸浮液，加入氫氧化鈉進(jìn)ー步沉淀得到棒狀氫氧化鎂；過(guò)濾分離得到沉鎂母液，通過(guò)補(bǔ)加水氯鎂石循環(huán)用于沉淀堿式氯化鎂，但隨著沉鎂母液中氯化銨的濃度富集，則需送至蒸氨エ序，用石灰蒸氨，產(chǎn)生的氨氣循環(huán)用于下一批沉淀堿式氯化鎂，并副產(chǎn)氯化鈣；本發(fā)明所述的鹵水鎂含量不低于93. 4g/L。本發(fā)明所述的水氯鎂石是由鹽湖鹵水濃縮，一次結(jié)晶得到。(即所得的水氯鎂石無(wú)需經(jīng)凈化處理，不像現(xiàn)有技術(shù)中有些エ藝需要使用重結(jié)晶凈化水氯鎂石)。本發(fā)明通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)過(guò)程中，氨鎂的摩爾比控制為1:5至1:4。本發(fā)明通入氨氣進(jìn)行沉堿式氯化鎂反應(yīng)，所述的氯化鎂溶液的濃度為3-5mol/L。本發(fā)明中所述的陳化是45_55°C水浴中靜止陳化36-72小吋。沉鎂母液的氯化銨累積濃度> 218g/L時(shí)，需送入到蒸氨エ序。 所述こ醇和水體積比的范圍為3:1至10 :1。本發(fā)明具體的操作步驟如下I)將提取鉀、鈉、鋰后的鹽湖鹵水，其鎂含量93. 4g/L，比重I. 28g/mL，在118°C下蒸發(fā)濃縮至比重為2. 30g/mL，然后保溫2-3小時(shí)，趁熱過(guò)濾、冷卻至室溫、結(jié)晶析出水氯鎂
yR ο2)將步驟I)得到的水氯鎂石溶于水，配成氯化鎂濃度為3-5mol/L的溶液，通入氨氣攪拌下進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，氨鎂的摩爾比控制為1:5至1:4，當(dāng)pH值達(dá)到7-8時(shí)，停止通入氨水，在30-50°C下反應(yīng)O. 5-2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入50°C水浴中靜止陳化36-72小時(shí)，過(guò)濾得到堿式氯化鎂和沉鎂母液。3)配制こ醇與水的混合溶液，使こ醇與水的體積比為3:1。4)將步驟2)得到的堿式氯化鎂分散在步驟3)配制的こ醇與水的混合溶液中，啟動(dòng)攪拌，滴加3mol/L NaOH溶液，使堿式氯化鎂與氫氧化鈉摩爾比為1:1. 5，在30_40°C反應(yīng)1-2小時(shí)，過(guò)濾、洗滌、烘干得到棒狀氫氧化鎂。5)將步驟2)得到的沉鎂母液補(bǔ)加水氯鎂石，配成鎂離子濃度為3-5mol/L溶液，返回到步驟2)中沉淀堿式氯化鎂；當(dāng)步驟2)得到的沉鎂母液的氯化銨濃度> 218g/L吋，則需送入到蒸氨罐中用石灰蒸氨，產(chǎn)生的氨氣返回到步驟2)中沉鎂，氨氣得到循環(huán)利用。6)蒸氨后的母液經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶得到氯化鈣晶體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極作用在于本發(fā)明所采用的原料是生產(chǎn)鉀肥后排出的老鹵，經(jīng)離子交換吸附鋰后的鹵水，鎂離子濃度達(dá)到93. 4g/L，比重為1.28g/mL，原料來(lái)源廣泛。采用提取鋰后的鹽湖鹵水經(jīng)濃縮、冷卻結(jié)晶得到水氯鎂石，經(jīng)氨法沉淀、陳化后，水氯鎂石轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻顗A式氯化鎂，用氫氧化鈉進(jìn)ー步沉淀制備高附加值的棒狀氫氧化鎂，解決了鹽湖鹵水鎂資源的高效利用問(wèn)題，改善了鉀肥開(kāi)采地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。所得氫氧化鎂的顆粒大，過(guò)濾性能好，洗滌容易，有利于雜質(zhì)的分離與去除。本發(fā)明得到的沉鎂母液經(jīng)循環(huán)富集氯化銨，用石灰蒸氨法回收氨。本發(fā)明的沉鎂率達(dá)到90%以上，用廉價(jià)的石灰回收沉鎂母液中的氯化銨，氨循環(huán)利用，同時(shí)副產(chǎn)氯化鈣，經(jīng)濟(jì)效益好，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)環(huán)境污染。


為進(jìn)一歩理解本發(fā)明，下面以實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，給出以下附圖中還描述發(fā)明得到的氫氧化鎂和堿式氯化鎂的特征，其中
圖I是本發(fā)明的エ藝流程圖。圖2是堿式氯化鎂的X-射線衍射譜圖；圖3是堿式氯化鎂的掃描電鏡圖；圖4是氫氧化鎂的X-射線衍射譜圖；圖5是氫氧化鎂的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式鹽湖鹵水經(jīng)鹽田蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶出硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀，吸附提取鋰后，得到含有鎂和硼的老鹵鹵水，成分見(jiàn)表I。 I)濃縮結(jié)晶水氯鎂石 在反應(yīng)罐中加入IOL ^7jC, 118°C加熱濃縮，當(dāng)齒水體積減少到6. 5L時(shí)，停止加熱，密封保溫2-3小時(shí)后趁熱過(guò)濾，將濾液冷卻至室溫，結(jié)晶析出水氯鎂石(成分見(jiàn)表2)，重量為 2. 6kg。2)氨法沉淀制備堿式氯化鎂將得到的水氯鎂石溶于水，配成鎂離子濃度為3. 5mol/L的溶液，體積為3. 5L，將容積為30L的蒸氨罐中加入15L氯化銨母液，3. 8kg的石灰，加熱，將產(chǎn)生的氨氣通入到沉鎂罐中，開(kāi)啟攪拌，當(dāng)氨/鎂比達(dá)到1:5吋，pH值為7. 8，停止通入氨氣，在35°C下攪拌反應(yīng)
1.5小吋，然后轉(zhuǎn)入水浴中在50°C靜止陳化48小時(shí)，過(guò)濾得到堿式氯化鎂140g和沉鎂母液
2.45L(鎂離子濃度2. 65mol/L)。堿式氯化鎂的X-射線衍射圖如圖2，掃描電鏡如圖3。3)沉鎂反應(yīng)配制こ醇與水的混合溶液5. 25L，使こ醇與水的體積比為3:1。將140g堿式氯化鎂分散在こ醇與水的混合溶液中，滴加3mol/L NaOH溶液263mL，使堿式氯化鎂與氫氧化鈉摩爾比為1:1.5。35°C反應(yīng)I小時(shí)，過(guò)濾、洗滌、烘干得到棒狀氫氧化鎂91. 85g，其X-射線衍射圖如圖4，掃描電鏡如圖5。4)沉鎂母液的再利用在步驟2)中得到沉鎂母液加入水氯鎂石I. 17kg，配成鎂離子濃度為3. 5mol/L溶液3. 5L，返回到步驟2)中沉淀堿式氯化鎂。經(jīng)過(guò)4次循環(huán)沉鎂母液的氯化銨濃度達(dá)到218g/L吋，不再加入水氯鎂石，而直接送入到蒸氨罐中用石灰蒸氨，產(chǎn)生的氨氣用于下ー批沉淀堿式氯化鎂。5 )回收副產(chǎn)品氯化鈣蒸氨后的母液含氯化鈣50-60%，經(jīng)過(guò)濾除雜后，用蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶的方法生產(chǎn)副產(chǎn)品氯化鈣。表I鹽湖鹵水的ICP-AES分析結(jié)果(mg/L)表中的英文請(qǐng)改成中文
權(quán)利要求
1.鹽湖鹵水制備棒狀氫氧化鎂的方法，以鹽湖提取鉀、鋰等元素后的鹵水為原料，濃縮結(jié)晶得到水氯鎂石，將結(jié)晶析出的水氯鎂石溶于水制成氯化鎂溶液，通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，當(dāng)pH值達(dá)到7-8時(shí)，停止通入氨氣、在30-50°C下反應(yīng)0. 5-2小時(shí)后，再陳化，過(guò)濾得到堿式氯化鎂和沉鎂母液；將堿式氯化鎂分散在乙醇與水的混合溶液中得到堿式氯化鎂懸浮液，加入氫氧化鈉進(jìn)一步沉淀得到棒狀氫氧化鎂；過(guò)濾分離得到沉鎂母液，通過(guò)補(bǔ)加水氯鎂石循環(huán)用于沉淀堿式氯化鎂，但隨著沉鎂母液中氯化銨的濃度富集，則需送至蒸氨工序，用石灰蒸氨，產(chǎn)生的氨氣循環(huán)用于下一批沉淀堿式氯化鎂，并副產(chǎn)氯化鈣；所述的鹵水鎂含量不低于93. 4g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，氨鎂摩爾比控制為1:5至1:4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所使用的氯化鎂濃度為3-5mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，所述的陳化是45-55°C水浴中靜止陳化36-72小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，所采用的溶液為乙醇與水體積比為3:1-101的混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，當(dāng)沉鎂母液中的氯化銨累積濃度>218g/L則送蒸氨工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括如下步驟 1)鹽湖鹵水經(jīng)鹽田蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶出硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀，吸附提取鋰后，所述的鹵水鎂含量不低于93. 4g/L，比重I. 28g/mL，在118°C下蒸發(fā)濃縮至比重為2. 30g/mL，然后在118°C保溫2-3小時(shí)，趁熱過(guò)濾、將濾液冷卻至室溫、結(jié)晶析出水氯鎂石； 2)將結(jié)晶析出的水氯鎂石溶于水,配成氯化鎂濃度為3-5mol/L的溶液,通入氨氣攪拌進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，氨鎂的摩爾比控制為1:5至1:4，當(dāng)pH值達(dá)到7-8時(shí)，停止通入氨氣，在30-50°C下反應(yīng)0. 5-2小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入50°C水浴中靜止陳化36-72小時(shí)，過(guò)濾得到堿式氯化鎂和沉鎂母液； 3)配制乙醇與水的混合溶液，使乙醇與水的體積比為3:1; 4)將步驟2)得到的堿式氯化鎂分散在步驟3)配制的乙醇與水的混合溶液中，啟動(dòng)攪拌，滴加3mol/L NaOH溶液，使堿式氯化鎂與氫氧化鈉摩爾比為I: I. 5，在30_40°C反應(yīng)1-2小時(shí)，過(guò)濾、洗滌、烘干得到棒狀氫氧化鎂； 5)將步驟2)得到的沉鎂母液補(bǔ)加一定量水氯鎂石，配成鎂離子濃度為3-5mol/L溶液，返回到步驟2)中用于沉淀堿式氯化鎂；步驟2)中的沉鎂母液中的氯化銨濃度富集> 218g/L時(shí)送入蒸氨罐中用石灰蒸氨，產(chǎn)生的氨氣返回到步驟2)中沉鎂，氨氣得到循環(huán)利用； 6)經(jīng)5)步蒸氨后的母液經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶得到氯化鈣晶體。
全文摘要
鹽湖鹵水制備棒狀氫氧化鎂的方法，以鹽湖提取鉀、鋰等元素后的鹵水為原料，濃縮結(jié)晶得到水氯鎂石，將結(jié)晶析出的水氯鎂石溶于水制成氯化鎂溶液，通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，當(dāng)pH值達(dá)到7-8時(shí)，停止通入氨氣、在30-50℃下反應(yīng)0.5-2小時(shí)后，再陳化，過(guò)濾得到堿式氯化鎂和沉鎂母液；將堿式氯化鎂分散在乙醇與水的混合溶液中得到堿式氯化鎂懸浮液，加入氫氧化鈉進(jìn)一步沉淀得到棒狀氫氧化鎂；過(guò)濾分離得到沉鎂母液，通過(guò)補(bǔ)加水氯鎂石循環(huán)用于沉淀堿式氯化鎂，但隨著沉鎂母液中氯化銨的濃度富集，則需送至蒸氨工序，用石灰蒸氨，產(chǎn)生的氨氣循環(huán)用于下一批沉淀堿式氯化鎂，并副產(chǎn)氯化鈣；所述的鹵水鎂含量不低于93.4g/L。本發(fā)明產(chǎn)品純度高，經(jīng)濟(jì)效益好，無(wú)環(huán)境污染，可操作性強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01F5/20GK102674409SQ201210176360
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者于培峰, 徐徽, 楊喜云, 石西昌, 陳白珍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)