盐湖水氯镁石制取高纯氧化镁工艺研究

12 海湖盐与化工 第34卷第3期 盐湖水氯镁石制取高纯氧化镁研究 郭光远 (青海省化工研究院，青海西宁810008) 摘要： 以察尔汗盐湖的水氯镁石和氨为原料，通过工艺条件的选择，制备出过滤性 能良好的氢氧化镁沉淀物，该沉淀物经洗涤、干燥、煅烧就可以得到高纯度氧化镁。最佳工艺 条件为：反应液浓度1009，L，温度80℃，晶种添加量10％。 关键词：水氯镁石；氨法；高纯氧化镁；工艺条件 中图分类号：TQl32．2文献标识码：A文章编号：1001—2214(2005)03一0012一02 StudyonPrepar{ltionofHighPurityMagnesium Oxidef．romBischofiteinSaltLakes GUOGuang一、ruan (QinghaiProvincDesign&ResearchInstituteofChemicalIndustry， xiningQin曲ai810008，China) Abstract：UsingtheBischofiteand锄moniaasrawmaterials，theMg(OH)2precipitatewith goodfiltembilityisfirstlypreparedbysuitablepmcessconditions，thenthehighpurityMgOisob· tainedthmu曲washing，dr)ringandcalcine．TheoptiInumpmcessconditionsareasfollows：thecon— sistencyofmagIlesiumionis1009／L，thetemperatureofreactionis80℃，aJldthequ粕tityofcrystal seedis10％． K码7words：Bischofite；锄moniame山od；highpuritymagnesiumoxide；pmcesscondition 随着国家西部大开发战略的实施，青海柴达木 盐湖的资源开发日益受到关注，其资源特点是：储量 大、品位高、多组分共生(钾、钠、镁、锂、锶、硫等的 储量均位居全国首位)。长期以来，受技术经济限 制，该地区盐湖的开发主要以钾肥和制盐为主，其它 共生及伴生资源的利用程度较低，盐湖镁资源基本 未得到有效利用。青海盐湖工业集团的氯化钾年生 产能力已达100万t，占全国钾肥总产量的97％以 上，目前钾肥生产过程中产生的大量高镁卤水大多 采取远距离排放方式排回盐湖，形成“镁害”，既浪 费资源，又影响钾肥生产。如何处理副产的镁盐 (钾盐量的10倍)是一个迫在眉睫的问题。 因而进行盐湖卤水中镁资源的开发是盐湖资源 可持续开发的关键问题，从老卤或水氯镁石出发制 高纯镁砂是解决这一关键问题的有效途径之一。为 此，我们进行了水氯镁石制取高纯氧化镁的有关试 验研究。 1试验部分 1．1原料 本试验以察尔汗盐湖的水氯镁石为原料，水氯 镁石的组成见表1。 表1水氯镁石的化学组成 ％ l项目 M92+Ca2+Cl— soj— Na+ K+ B203 l含量 11．“ O．06334．98O．13 O．38 O．24 O．006 氨：钢瓶装液氨。 其它：分析纯或化学纯试剂。水：蒸馏水。 1．2原理及工艺流程 水氯镁石氨法制备氧化镁的反应： Mgcl2+2NH40H—Mg(OH)2J，+2NH4c1 ^ Mg(OH)2』≥MgO+H20 其工艺流程如图1所示。 收稿日期：2005一01—17 作者简介：郭光远(1967一)，男，工学学士，助理研究员，现主要从事无机盐化工科研工作。 万方数据 第34卷第3期 海湖盐与化工 13 水氯镁石 氨 回收氨 高纯氧化镁 图1 氨法制取哥纯氧化镁工艺流程图 1．3试验过程 首先将水氯镁石加水溶解配制成一定浓度的溶 液，过滤除去不溶性杂质，然后通入氨气进行反应， 所得的氢氧化镁料浆，经真空抽滤，测定氢氧化镁的 过滤性能，以过滤系数K值表示。分析滤液，计算 镁收率11M。。氢氧化镁滤饼用热水洗涤，再经烘干、 煅烧，得高纯氧化镁。 在沉镁试验中，分别就温度、浓度、游离氨、晶种 量等进行单因素试验，确定各因素对沉镁过程的影 响程度。综合分析试验结果，确定试验的优惠条件。 2结果与讨论 2．1溶液浓度的影响 溶液浓度影响见表2。表2中所列过滤系数， 分为大于1000、大于500而小于1000、小于500三 个等级。前者容易过滤，中间次之，后者难过滤。由 表2可见，反应液镁离子浓度低时，镁收率稍高，随 着镁离子浓度的增加，过滤性能变差，这是由于镁离 子浓度大，溶液粘度大，离子扩散速度减小，不利于 结晶的长大。 表2溶液浓度的影响 编号 M92+(g，L) 11Mg(％) K(×10一7cm／s) 1 40 86．93 >1000 2 60 87．25 >1000 3 80 86．11 >1000 4 100 86．03 >1000 5 110 85．94 <500 6 120 84．80 <500 注：试验条件为反应温度80℃，晶种量10％，游离氨409，L～ 509，L 2．2温度的影响 试验条件为：反应液镁离子浓度1009／L，晶种 添加量10％，不同温度对镁收率影响结果见图2。 由图2看出镁收率和温度呈直线关系，镁收率 随温度提高而显著增加，温度是加速反应进行的主 要因素。另外在过滤性能的测试中，当温度高于 70℃时，氢氧化镁料浆的过滤性能很好，过滤系数大 于1000；当温度过低时，过滤系数小于1000，过滤性 能较差。 图2温度对镁收率的影响 2．3游离氨的影响 试验条件为：反应液镁离子浓度1009／L，反应 温度80℃，晶种量lo％。游离氨对镁收率影响的试 验结果见图3。 图3游离氨对镁收翠的影响 图3中游离氨对镁收率影响为曲线关系，镁收 率开始随游离氨的增加而显著提高，随后逐渐趋于 稳定。因此，游离氨要选择适当，既要保证有较好的 镁收率，又要有较高的氨转化率。游离氨过高，镁收 率增加不明显，但氨的利用率却大大降低；过低的游 离氨，虽然氨的利用率高，但镁收率太低，单位产品 的物料流量大，单位设备产能小。 试验证明，游离氨过高或过低，都不利于过滤， 而游离氨在159／L～409／L之间，料浆过滤和洗涤 时，过滤性能都很好。 2．4晶种量的影响 通过试验证明，氯化镁溶液与氨反应，如果不添 加晶种，生成的氢氧化镁为胶状，过滤困难。本试验 添加晶种，获得的氢氧化镁呈松散颗粒状，过滤性能 很好。试验结果见表3。 表3晶种量的影响 晶种量 川Mg K(×10—7cm，s) 编号 (％) (％) 过滤 洗涤 1 0 70．55 <500 <500 2 5 73．13 <1000>500<500 3 10 76．71 >1000 >1000 4 20 78．09 >1000 >1000 注：试验条件为反应液镁离子浓度1009／L，反应温度80℃ (下转第16页) 万方数据 16 海湖盐与化工 第34卷第3期 从图可看出：氢氧化镁在用硬脂酸改性后，在2921． 84cm“(甲基不对称伸缩振动)和2851．91cm_(亚 甲基的对称伸缩振动)处出现了甲基和亚甲基的吸 收峰，在1466．67cm‘1也出现了甲基和亚甲基的有 机官能团吸收峰。这表明硬脂酸分子在氢氧化镁表 面发生了吸附键合，形成了化学键。 术50 一一40 丑§30 蟊．霍翟 一目0 一富一10 300020001000 WavenⅢ【Iben(cm。) (波数) a未改性的氢氧化 b改性后的氢氧化镁 图4改性前后样品的红外光谱图 5结论 纵上所述：氢氧化镁改性后，硬脂酸能较好的覆 盖在表面，使氢氧化镁由亲水疏油变为亲油疏水。 最佳的改性条件是用氢氧化镁质量4％的硬脂酸在 90℃充分搅拌30min。通过红外谱图可知：硬脂酸 与氢氧化镁之间形成了牢固的化学键。 [参考文献] [1]向兰，吴会军，等．阻燃型氢氧化镁制备技术评述[J]．海湖盐与 化工，2004，30(5)：1—4． [2]杜高翔，郑水林，李杨．阻燃用氢氧化镁及水镁石粉体的表面改 性研究现状[J]．非金属矿，2002，25(9)：11—13． 心∽E砖鲥￡越E．s缄E心鲥E心E心缄!越撤撤铽缄∽缄撤∞E砖“S“S￡砖“S缄E硝hS￡．S∽缄E砖缄￡心￡心缄缄∽缄缄撼缄缄黼E心￡ (上接第13页) 试验结果表明，添加晶种对镁收率及过滤性能 均有好的影响。随着晶种量的增加，过滤性能大大 改善，这是因为晶种的存在，减少了新晶核的形成， 有利于结晶的长大。 2．5氧化镁产品质量 不同试验条件所得氧化镁的杂质含量分析结果 列于表4。 表4氧化镁的杂质含量分析结果 ％ 编 氧化镁的杂质含量 号 B203Ca0K20Na20soi—Cl一 其它 杂质总和 1 0．0()250．115O．06l0．033O．087O．0670．0220．3875 2 0．00270．103O．0540．021O．0840．0590．0350．3587 3 O．00200．182O．085O．022O．0780．0440．022O．4350 由表4看出，氧化镁中杂质总和小于0．5％，试验所 得的氧化镁属高纯、低硼产品。 3结论 (1)通过试验研究确认该工艺的可行性，并对 反应过程中的各影响因素进行了较为充分的研究， 初步确定了反应的优惠条件：反应液镁离子浓度 1009／L，反应温度80℃，晶种添加量以10％为宜。 在上述反应条件下，反应镁收率可达85％，氨回收 率75％，过滤系数大于1000×10～cm／s，产品MgO 含量大于99．50％。 (2)通过试验得到的氧化镁产物含量高、杂质 含量低，尤其是硼的含量低，以该产物作为生产高纯 镁砂的原料，可制成高纯、低硼的优质镁砂。 (3)本试验中未进行有关副产物回收利用的研 究，使得试验研究内容不够完善。副产物回收利用 的研究应作为今后进一步补充和完善该研究的重点 研究内容之一。 [参考文献] [1]张宝全．柴达木盆地盐湖镁工业的发展及对策[J]．海湖盐与化 工，2001，30(3)：17—21． [2]李克民，张莉．氨法制取氢氧化镁阻燃剂实验报告[J]．无机盐 工业，2001，33(2)：14—16． [3]许荣辉，李海民．高纯氧化镁制备原理初探[J]．盐湖研究， 2003，11(4)：39—41． [4]王路明．Mg(0H)2料浆沉降过滤性能的改善[J]．海湖盐与化 工，2002，31(6)：22—25． [5]王路明．加速氢氧化镁沉降速度的工艺条件研究[J]．海湖盐与 化工，2002，31(2)：17—19． 万方数据 盐湖水氯镁石制取高纯氧化镁工艺研究 作者： 郭光远， GUO Guang-yuan 作者单位： 青海省化工设计研究院,青海,西宁,810008 刊名： 海湖盐与化工 英文刊名： SEA-LAKE SALT & CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 2005,34(3) 被引用次数： 5次 参考文献(5条) 1.王路明 加速氢氧化镁沉降速度的工艺条件研究[期刊论文]-海湖盐与化工 2002(02) 2.王路明 Mg(OH)2料浆沉降过滤性能的改善[期刊论文]-海湖盐与化工 2002(06) 3.许荣辉;李海民 高纯氧化镁制备原理初探[期刊论文]-盐湖研究 2003(04) 4.李克民;张莉 氨法制取氢氧化镁阻燃剂实验报告[期刊论文]-无机盐工业 2001(02) 5.张宝全 柴达木盆地盐湖镁工业的发展及对策[期刊论文]-海湖盐与化工 2001(03) 引证文献(5条) 1.刘腾云.叶秀深.刘海宁.卿彬菊.郭敏.吴志坚 以不完全脱水氯化镁电解制备稀土镁合金的相关技术问题[期刊论 文]-盐湖研究 2008(3) 2.陈侠.陈丽芳 用六水氯化镁工业化生产高纯氧化镁的新工艺[期刊论文]-盐业与化工 2008(3) 3.宋彬.杨保俊.郝建文.柴多里.胡章文 蛇纹石尾矿制备高纯氧化镁工艺条件的研究[期刊论文]-合肥工业大学学报 （自然科学版） 2008(1) 4.陆慧丽 铁尾矿综合开发利用的研究[学位论文]硕士 2007 5.胡章文.饶丹丹.杨保俊.单承湘.陶庭先 高纯纳米氧化镁制备工艺研究[期刊论文]-矿冶工程 2006(5) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hhyyhg200503004.aspx