本发明专利技术是一种利用菱镁矿合成碱式碳酸镁及氧化镁晶须的方法及设备，利用菱镁矿非酸解、非加碱而合成前驱物再煅烧成氧化镁晶须，可利用菱镁矿自动合成碱式碳酸镁与氧化镁晶须，是以菱镁矿为原料，将其进行煅烧、粉料、碳化、除渣，而得到重镁水，将其重镁水进行解析得到前驱物，将前驱物干燥则得碳酸镁晶须。本方法无酸、碱，可使菱镁矿自动合成前驱物及氧化镁晶须，将来工业化操作更安全，设备、管线可实现材料碳钢化；而且本方法工艺中产生的二氧化碳和水循环使用，可实现工艺绿色化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机盐制备领域，具体说是一种利用菱镁矿合成碱式碳酸镁及氧化镁晶须的方法及设备。
技术介绍
晶须是一种长径比大于10的单晶纤维材料，晶须在结晶时原子结构排列有序，内部缺陷少，因此其强度和模量均接近完整晶体材料的理论值，是一种性能十分优越的复合材料的补强剂。氧化镁晶须具有良好的耐热性、耐酸碱性、绝缘性、热传导性、稳定性与补强增韧性，导热率是氧化铝的三倍，耐热温度高达1600℃，拉伸强度为980MPa，热导率260W/M.K，可用于复合材料。氧化镁与聚氯乙烯配合使用，可提高制品的机械强度和热稳定性；与水泥配合使用时，可提高制品的抗弯曲强度和抗冲击强度；可用作耐火材料原料；还可用作吸附剂、吸音材料、阻燃材料、耐腐蚀材料等。氧化镁晶须制备方法有：一是含镁矿物为原料加入工业酸溶解、除杂、添加碱，然后将反应液放入高压容器内，通入氧气，在98-147MPa压力下进行热处理，生成物经洗涤脱水在1100-1200℃烧成，得到氧化镁晶须；二是以镁盐和卤化物为原料，将其混合，在650-900℃下加热熔融1-6hr，生成熔盐，再将其加热至700-900℃，同时通入水蒸气，氧化镁晶须析出并成长，经洗涤分离得到较纯氧化镁晶须；三是以硫酸镁和卤化物组成的混合物，在550℃下脱水，加热时间0.5-5h，然后在水蒸汽的气相下700-900℃的溶液中烧成，得到氧化镁晶须；四是薛冬峰、王晓丽的专利技术专利CN 1676682利用菱镁矿酸解、除杂、加碱生成前驱物MgCO3·3H2O，将其前驱物煅烧生成氧化镁晶须。上述氧化镁晶须的制备方法加入了工业酸、碱，容易腐蚀设备管线，无法实现材料碳钢化；且生产工艺复杂，操作困难，生产成本高，且生产过程中产生大量废料废气，亦不利于环境保护。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无需酸、碱类作为原料利用菱镁矿直接合成前驱物及氧化镁晶须的方法及设备，通过该方法，实现了工业化设备及管线阀门材质的碳钢化，且生产工艺中的二氧化碳、废水可以循环使用。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种利用菱镁矿生产碱式碳酸镁与氧化镁晶须的方法，其中，该方法是以菱镁矿为原料，将其进行煅烧、粉料、碳化、除渣，而得到重镁水，将其重镁水进行解析得到前驱物，将前驱物干燥则得碳酸镁晶须：将其前驱物煅烧则得氧化镁晶须，其制备步骤是：a、煅烧：将菱镁矿煅烧成轻烧矿，即熟矿粉；b、粉料：将上述熟矿粉成轻烧粉；c、碳化：将轻烧粉与水混合入罐，将煅烧菱镁矿产生的CO2经降温、除尘、空压机增压送到碳化罐中进行碳化，将难溶的氧化镁转化为可溶氧化镁溶液；d、滤渣：将上述碳化液送到过滤机中，除渣后得到重镁水；e、解析：将上述重镁水送到解析罐中，解析而得到前驱物MgCO3·3H2O水溶液，生成的CO2返回到压缩机入口，循环使用；f、分离：将上述含MgCO3·3H2O水溶液打入离心机中，离心分离，其水返到碳化工序，用于混料；g、干燥与煅烧：将上述得到的前驱物MgCO3·3H2O晶体放到干燥机中，在120-180℃以下干燥两个小时，就可得到碱式碳酸镁晶须；将它放入马弗炉或不锈钢转炉中煅烧，煅烧温度在750-850℃，时间2-3小时可得到MgO晶须。进一步地，煅烧窑预热段温度控制在150-200℃，煅烧段温度控制在700-900℃，冷却段温度控制在100-150℃，煅烧时间24-32小时，熟矿活性≤200S。进一步地，轻烧粉为120目90％通过，粉料后测定其MgO含量，优选大于82％以上，氧化钙小于1％。进一步地，碳化过程中矿粉与水优选按MgO13-17g/L的比例混合入罐，碳化温度小于20°，碳化压力3-4个大气压，碳化时间1.5-2.5小时。进一步地，碳化终点的MgO溶液中，可溶性MgO达到11-15g/L；滤渣后优选达到可溶
性MgO11-15g/L的纯净液。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种利用菱镁矿生产碱式碳酸镁与氧化镁晶须的设备，其中，该设备对菱镁矿实现煅烧、碳化、解析、干燥及煅烧的过程，从而生成碱式碳酸镁与氧化镁晶须，包括煅烧窑、粉料机、碳化罐、过滤机、解析罐、压缩机、离心机、干燥机、以及马弗炉或不锈钢转炉，其中煅烧窑产生的CO2经过降温、除尘、压缩设备与碳化罐相连，解析罐中生成的CO2与压缩设备入口相连，离心机产生的水与碳化罐相连。进一步地，煅烧窑的预热段温度控制在150-200℃，煅烧段温度控制在700-900℃，冷却段温度控制在100-150℃，煅烧时间24-32小时，熟矿活性≤200S。进一步地，粉料机将熟矿粉成120目90％通过的轻烧粉。进一步地，矿粉与水按MgO 13-17g/L的比例混合入碳化罐，煅烧菱镁矿产生的CO2经降温、除尘、增压送到碳化罐进行碳化，碳化终点是溶液中可溶性MgO达到11-15g/L。进一步地，过滤机中除渣后得到可溶性MgO11-15g/L的纯净液：将可溶性MgO11-15g/L的纯净液送入解析罐，解析而得到前驱物MgCO3·3H2O水溶液；经离心分离后，将前驱物MgCO3·3H2O晶体放到干燥机中，在120-180℃以下干燥两个小时，可得碱式碳酸镁晶须；将前驱物MgCO3·3H2O晶体放入马弗炉或不锈钢转炉中煅烧，煅烧温度在750-850℃，时间2-3小时可得MgO晶须。与现有的方案相比，本专利技术所获得的技术效果是：1、本方法无酸、碱参与，可使菱镁矿自动合成前驱物及氧化镁晶须，将来工业化操作更安全，设备、管线可实现材质碳钢化。2、本方法工艺中产生的二氧化碳循环使用，可实现工艺绿色化。3、本方法溶液可循环使用，无废水处理与排放，可实现人与自然环境的友好化。4、本方法前驱物形成简单、快捷，易实现项目工业化与规模化。附图说明图1是本专利技术实施例1的碱式碳酸镁(样1)D50＝4.1μm的电镜图和粒径分布图；图2是本专利技术实施例2的碱式碳酸镁(样2)D50＝3.3μm的电镜图和粒径分布图。具体实施方式本专利技术所涉及的利用菱镁矿自动合成碱式碳酸镁与氧化镁晶须的方法，是以菱镁矿为原料，将其进行煅烧、粉料、碳化、除渣，而得到重镁水，将其重镁水进行解析得到前驱物，将前驱物干燥则得碳酸镁晶须；将其前驱物煅烧则得氧化镁晶须，其化学原理为：a)煅烧：MgCO3→MgO+CO2↑ ①b)碳化：MgO+H2O+CO2→Mg(HCO3)2 ②c)解析：Mg(HCO3)2→MgCO3.3H2O↓+CO2↑ ③d)干燥：4MgCO3.3H2O→3MgCO3.Mg(OH)2.3H2O+CO2↑+3H2O↑ ④e)煅烧：MgCO3·3H2O→MgO+CO2↑+3H2O↑ ⑤本专利技术优选的制备步骤包括：1)煅烧：将菱镁矿煅烧成轻烧矿，煅烧窑预热段温度控制在150-200℃，煅烧段温度控制在700-900℃，冷却段温度控制在100-150℃，煅烧时间24-32小时，熟矿活性≤200S。2)粉料：将上述熟矿粉成120目90％通过的轻烧粉，并测定其MgO含量，要求大于82％以上。3)碳化：将矿粉与水按MgO13-17g/L的比例混合入罐，将窑煅烧菱镁矿产生的CO2(窑气)经降温、除尘、增压送到碳化罐中进行碳化，碳化终点是溶液中可溶性MgO达到11-15g/L。4)滤渣：将上述碳化液送到过滤机中，除渣后得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用菱镁矿生产碱式碳酸镁与氧化镁晶须的方法，其特征在于：该方法是以菱镁矿为原料，将其进行煅烧、粉料、碳化、除渣，而得到重镁水，将其重镁水进行解析得到前驱物，将前驱物干燥则得碳酸镁晶须；将其前驱物煅烧则得氧化镁晶须，其制备步骤是：a、煅烧：将菱镁矿煅烧成轻烧矿，即熟矿粉；b、粉料：将上述熟矿粉成轻烧粉；c、碳化：将轻烧粉与水混合入罐，将煅烧菱镁矿产生的CO2经降温、除尘、压缩设备增压送到碳化罐中进行碳化；d、滤渣：将上述碳化液送到过滤机中，除渣后得到重镁水；e、解析：将上述重镁水送到解析罐中，解析而得到前驱物MgCO3·3H2O水溶液，生成的CO2返回到压缩机入口，循环使用；f、分离：将上述含MgCO3·3H2O水溶液打入离心机中，离心分离，其水返到碳化工序，用于混料；g、干燥与煅烧：将上述得到的前驱物MgCO3·3H2O晶体放到干燥机中，在120‑180℃以下干燥两个小时，就可得到碱式碳酸镁晶须；将它放入马弗炉或不锈钢转炉中煅烧，煅烧温度在750‑850℃，时间2‑3小时可得到MgO晶须。
【技术特征摘要】
1.一种利用菱镁矿生产碱式碳酸镁与氧化镁晶须的方法，其特征在于：该方法是以菱镁矿为原料，将其进行煅烧、粉料、碳化、除渣，而得到重镁水，将其重镁水进行解析得到前驱物，将前驱物干燥则得碳酸镁晶须；将其前驱物煅烧则得氧化镁晶须，其制备步骤是：a、煅烧：将菱镁矿煅烧成轻烧矿，即熟矿粉；b、粉料：将上述熟矿粉成轻烧粉；c、碳化：将轻烧粉与水混合入罐，将煅烧菱镁矿产生的CO2经降温、除尘、压缩设备增压送到碳化罐中进行碳化；d、滤渣：将上述碳化液送到过滤机中，除渣后得到重镁水；e、解析：将上述重镁水送到解析罐中，解析而得到前驱物MgCO3·3H2O水溶液，生成的CO2返回到压缩机入口，循环使用；f、分离：将上述含MgCO3·3H2O水溶液打入离心机中，离心分离，其水返到碳化工序，用于混料；g、干燥与煅烧：将上述得到的前驱物MgCO3·3H2O晶体放到干燥机中，在120-180℃以下干燥两个小时，就可得到碱式碳酸镁晶须；将它放入马弗炉或不锈钢转炉中煅烧，煅烧温度在750-850℃，时间2-3小时可得到MgO晶须。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，煅烧窑预热段温度控制在150-200℃，煅烧段温度控制在700-900℃，冷却段温度控制在100-150℃，煅烧时间24-32小时，熟矿活性≤200S。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，轻烧粉为120目90％通过，粉料后测定其MgO含量，优选大于82％以上，氧化钙小于1％。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，碳化过程中矿粉与水优选按MgO13-17g/L的比例混合入罐，碳化温度小于20°，碳化压力3-4个大气压，碳化时间1.5-2.5小时。5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李治涛，张蕊，
申请(专利权)人：李治涛，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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