一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法技术

一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法，属于矿物加工领域。该制备方法包括煅烧菱镁矿，得到活性氧化镁粉末；消化制备Mg(OH)2悬浮液；通入CO2制备前驱溶液Mg(HCO3)2；向前驱溶液Mg(HCO3)2中加入NaOH溶液，调节pH值，向Mg(HCO3)2溶液中加入十二烷基硫酸钠，结晶、保温、过滤、洗涤、干燥，即得到多孔球状碱式碳酸镁晶体。该方法菱以镁矿为原料，将菱镁矿煅烧获得高活性氧化镁，以十二烷基硫酸钠为晶形控制剂，在常压下采用水合法制备多孔球状碱式碳酸镁晶体。制备出的产物形貌为多孔球状、纯度高、晶型完整、形貌均匀。

Method for preparing porous spherical basic magnesium carbonate crystal from magnesite

A method for preparing porous spherical basic magnesium carbonate crystal from magnesite belongs to mineral processing field. The preparation method comprises the calcined magnesite, was prepared by digesting the Magnesium Oxide powder; Mg (OH) 2 suspension; pass into the preparation of CO2 precursor solution of Mg (HCO3) 2; Mg (HCO3) forward displacement solution 2 adding NaOH solution, adjusting the pH value to Mg (HCO3) by adding twelve sodium dodecyl sulfate 2 in the solution, crystallization, thermal insulation, filtration, washing and drying to obtain porous spherical magnesium carbonate crystal. The method uses magnesite as raw material, calcined magnesite to obtain high activity Magnesium Oxide, and uses twelve alkyl sodium sulfate as crystal form control agent to prepare porous spherical basic magnesium carbonate crystal at atmospheric pressure by hydration method. The morphology of the product is porous, high purity, complete crystal shape and uniform morphology.

【技术实现步骤摘要】
一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法
本专利技术属于矿物加工领域，具体涉及一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法。
技术介绍
碱式碳酸镁(4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O)是一种重要的无机矿物粉体材料，因具有良好的填充性、流动性、分散性，以及界面性质优异、强度高、耐高温、阻燃防火抑烟、无毒、质轻、疏松等性能特点，被广泛应用于橡胶、涂料、化工、医药、机械、冶金、建筑、环保等各种领域，因此在国内外受到极大关注。由于受生产工艺和技术成本的制约，碱式碳酸镁的制备尚未实现大规模生产，因而寻求适宜大规模工业化生产的低成本原料和工艺迫在眉睫。常见的碱式碳酸镁晶体制备方法有两种。一种是以MgCl2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgSO4·7H2O等可溶性镁盐和Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等碳酸盐为原料直接沉淀法，采用将一种原料滴入另一种原料的方式混合，得到不同形貌碱式碳酸镁晶体；该法由于速度慢，会产生含盐废水、制备成本高，难以实现工业化生产，广泛应用受到限制。另一种是以白云石、菱镁矿、水镁石等天然矿物为原料，采用水合法制备碱式碳酸镁。与直接沉淀法相比，此法原料廉价易得，制备条件温和，成本大幅度降低，较易实现工业化生产。我国菱镁矿资源丰富且质量优良，其中，辽宁查明资源储量35.16亿吨，约占全国菱镁矿总储量的86.39％，是辽宁省优势特种矿产资源之一。过去由于采富弃贫、乱采滥掘，使得优质矿产资源急剧减少，且大量低品位菱镁矿被废弃并占地堆放，造成资源极大浪费。矿产资源是我国不可再生的优势的资源，如何实现对其高效利用是一项重要研究课题。以天然菱镁矿为原料，研究碱式碳酸镁的制备方法，对降低产品成本，高效高值利用矿产资源具有重要的现实意义。本项专利技术采用菱镁矿为原料，高效利用储量比较丰富的优质菱镁矿矿物，其主要成分是碳酸镁(MgCO3)，采用合理工艺制备多孔球状碱式碳酸镁晶体。经过系统的试验研究和优化设计，最终专利技术了工艺简单、成本低、形貌尺寸均匀的多孔球状碱式碳酸镁晶体制备方法。用本方法制备出的多孔球状碱式碳酸镁晶体纯度高、白度好且微球平均直径为4.0～10.0μm。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法。该方法以菱镁矿为原料，将菱镁矿煅烧获得高活性氧化镁，以十二烷基硫酸钠为晶形控制剂，在常压下采用水合法制备多孔球状碱式碳酸镁晶体。经过多次试验，最终专利技术了多孔球状碱式碳酸镁的制备方法，用本方法制备出的产物纯度高、晶型完整、形貌均匀，其结构不同于现有的报道中的轻质碳酸镁。为实现上述目的而采用的技术方案是：一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法，包括下述步骤：(1)煅烧菱镁矿将菱镁矿进行煅烧，使菱镁矿分解率≥98％，得到活性氧化镁，采用柠檬酸法对其活性进行检测，变色时间≤30s；将活性氧化镁进行粉碎，得到粒度≤-74μm的活性氧化镁粉末；(2)消化制备Mg(OH)2悬浮液以得到的活性氧化镁粉末为原料，加入去离子水，充分搅拌配制成MgO初始料浆；其中，按质量比，活性氧化镁粉末：去离子水＝1：(12～50)；将MgO初始料浆在55～65℃下搅拌1.0～5.0h，空冷至室温，制得Mg(OH)2悬浮液；(3)制备前驱溶液Mg(HCO3)2在0～10℃条件下，向Mg(OH)2悬浮液中通入CO2气体，同时进行搅拌，当溶液pH值为7.0～7.5时，停止通气和搅拌，进行过滤，得到透明澄清前驱溶液Mg(HCO3)2；其中，通入CO2气体的通气速率为0.10～0.16m3/h；(4)前驱溶液Mg(HCO3)2热解向前驱溶液Mg(HCO3)2中加入NaOH溶液，调节pH值，得到pH值为8.0～10.5的Mg(HCO3)2溶液；将pH值为8.0～10.5的Mg(HCO3)2溶液置于结晶器中，以1℃/min～5℃/min的升温速率进行升温，同时，以100～500r/min的搅拌速率进行搅拌，当结晶器温度达到60～80℃时，向Mg(HCO3)2溶液中加入十二烷基硫酸钠，其中，十二烷基硫酸钠加入量为Mg(HCO3)2溶液质量分数的1‰～5‰；加入完毕后，恒温保温30～120min，然后停止加热和搅拌，过滤、洗涤、干燥，即得到多孔球状碱式碳酸镁晶体。所述的步骤(1)中，所述的煅烧，煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为1.0～3.0h。所述的步骤(2)中，所述的去离子水的温度为70～100℃。所述的步骤(3)中，所述的搅拌，其搅拌速率为200～500r/min。所述的步骤(4)中，所述的NaOH溶液的摩尔浓度为0.5～2.0mol/L。本专利技术制备的多孔球状碱式碳酸镁晶体，其分子式为4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O，其形貌为多孔球状，多孔球的平均直径为4.0～10.0μm。多孔球表面为由纳米片一层一层堆积而成的“玫瑰花”结构，因纳米片之间存在空洞而形成多孔结构。对上述技术方案的进一步说明：在实施本项专利技术制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的过程中，影响产物质量的主要参数包括菱镁矿的分解率及MgO活性、固液比、CO2流速、通入CO2时的温度、反应温度、反应时间、Mg(HCO3)2溶液pH值、十二烷基硫酸钠用量、搅拌速度等因素。(1)菱镁矿的分解率及MgO活性。菱镁矿的分解率及MgO活性对碱式碳酸镁晶体的形成有着关键性的影响，其中选取菱镁矿分解率≥98％时所煅烧得到的活性氧化镁(变色时间≤30s)制备出的碱式碳酸镁晶体比较理想。(2)固液比。MgO与H2O的质量比影响反应体系中Mg(HCO3)2溶液过饱和度，低过饱和度有利于晶核生长，晶体成核速率相对降低，高过饱和度有利于晶体成核，生长速率降低。为了使晶体形貌达到最佳，本专利技术采用的MgO/水的质量比为1/50～1/12。(3)CO2的流速及通入CO2时的温度。CO2流速影响反应体系中Mg(HCO3)2溶液Mg2+溶出率以及过饱和度，Mg2+溶出率高，产物产率高；低过饱和度有利于晶核生长，晶体成核速率相对降低，高过饱和度有利于晶体成核，生长速率降低，为了获得理想形貌和较高产率的碱式碳酸镁晶体，本专利技术将CO2流速控制在0.10m3/h～0.16m3/h。通入CO2时，温度影响Mg2+离子在溶液中的存在状态，当温度超过10℃时，已生成的Mg(HCO3)2溶液会热解生成MgCO3·5H2O、MgCO3·3H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O等水合碳酸镁沉淀，这样将导致溶液中Mg2+浓度降低，最终影响产品的产率，因此，本专利技术温度控制在0～10℃。(4)反应温度。在热解Mg(HCO3)2溶液制备多孔球状碱式碳酸镁晶体过程中，反应温度应严格控制在一定范围内，温度过低易生成三水碳酸镁，而不利于碱式碳酸镁的形成，温度过高影响碱式碳酸镁的分散和疏松性，同时也造成了能源的浪费。本专利技术中反应温度在60～80℃时所获得的碱式碳酸镁晶体形貌比较理想，为多孔球状，粒径均匀，微球平均直径为4.0～10.0μm。(5)反应时间。反应时间对合成产物形貌和物相组成均有直接的影响，反应时间不能过短，碱式碳酸镁的形成需要充足反应时间，但反应时间过长产物形貌的均匀性有所降低，团聚现象明显。在65～85℃下，当反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)煅烧菱镁矿将菱镁矿进行煅烧，使菱镁矿分解率≥98％，得到活性氧化镁，采用柠檬酸法对其活性进行检测，变色时间≤30s；将活性氧化镁进行粉碎，得到粒度≤‑74μm的活性氧化镁粉末；(2)消化制备Mg(OH)2悬浮液以得到的活性氧化镁粉末为原料，加入去离子水，充分搅拌配制成MgO初始料浆；其中，按质量比，活性氧化镁粉末：去离子水＝1：(12～50)；将MgO初始料浆在55～65℃下搅拌1.0～5.0h，空冷至室温，制得Mg(OH)2悬浮液；(3)制备前驱溶液Mg(HCO3)2在0～10℃条件下，向Mg(OH)2悬浮液中通入CO2气体，同时进行搅拌，当溶液pH值为7.0～7.5时，停止通气和搅拌，进行过滤，得到透明澄清前驱溶液Mg(HCO3)2；其中，通入CO2气体的通气速率为0.10～0.16m

【技术特征摘要】
1.一种利用菱镁矿制备多孔球状碱式碳酸镁晶体的方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)煅烧菱镁矿将菱镁矿进行煅烧，使菱镁矿分解率≥98％，得到活性氧化镁，采用柠檬酸法对其活性进行检测，变色时间≤30s；将活性氧化镁进行粉碎，得到粒度≤-74μm的活性氧化镁粉末；(2)消化制备Mg(OH)2悬浮液以得到的活性氧化镁粉末为原料，加入去离子水，充分搅拌配制成MgO初始料浆；其中，按质量比，活性氧化镁粉末：去离子水＝1：(12～50)；将MgO初始料浆在55～65℃下搅拌1.0～5.0h，空冷至室温，制得Mg(OH)2悬浮液；(3)制备前驱溶液Mg(HCO3)2在0～10℃条件下，向Mg(OH)2悬浮液中通入CO2气体，同时进行搅拌，当溶液pH值为7.0～7.5时，停止通气和搅拌，进行过滤，得到透明澄清前驱溶液Mg(HCO3)2；其中，通入CO2气体的通气速率为0.10～0.16m3/h；(4)前驱溶液Mg(HCO3)2热解向前驱溶液Mg(HCO3)2中加入NaOH溶液，调节pH值，得到pH值为8.0～10.5的Mg(HCO3)2溶液；将pH值为8.0～10.5的Mg(HCO3)2溶液置于结晶器中，以1℃/min～5℃/min的升温速率进行升温，同时，以100～500r/min的搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：王余莲，印万忠，于洪浩，赵晖，唐宏欣，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21