在HCl回收回路中使用硫酸生产镁化合物和各种副产物的方法技术

本公开的摘要本说明书涉及一种从含镁矿石中提取镁化合物的方法，包括用稀HCl浸提蛇纹石尾矿以溶解镁和其它元素如铁和镍。除去残余二氧化硅，并将富集溶液进一步中和以除去杂质并回收镍。使氯化镁通过与硫酸反应被转化成硫酸镁和盐酸。硫酸镁可通过煅烧被进一步分解为氧化镁和二氧化硫。硫气体可被进一步转化为硫酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在HCl回收回路中使用硫酸生产镁化合物和各种副产物的方法相关申请的引用本申请要求2014年11月18日提交的美国临时申请序列号62/081,151的优先权。该优先权申请的全部内容并入本文。
本公开涉及在生产MgSO4和MgO的HCl回收回路中使用硫酸从含镁矿石中提取镁金属。
技术介绍
过去几十年来，在北美用于石棉纤维生产的重要的蛇纹石矿床的开采产生了大量尾矿。该材料主要由具有少量叶蛇纹石(Mg,Fe)3Si2O5(OH)4、水镁石Mg(OH)2、磁铁矿Fe3O4和铁镍矿(awarite)Ni8Fe3的利蛇纹石Mg3Si2O5(OH)4组成。石棉尾矿是具有可观的镍含量(约0.2％)的镁和二氧化硅的优良来源。通过湿法冶金处理，蛇纹石尾矿可转化为各种产物形式，例如MgCl2、MgSO4、MgO和无定形二氧化硅，这证实了该资源的潜力。正如它的名称所暗示的，湿法冶金工艺与水的使用密切相关。酸化的水介质允许溶解元素，但必须限制它们随后的蒸发。除水可能需要大量的能量，从而使工业运营的利润减少。使用盐酸作为浸出介质来提取蛇纹石中的镁是已知的，并已被证明是有效的。在美国专利号2,398,493中，在环境压力下用20％的HCl处理蛇纹石以产生氯化镁。通过添加煅烧的蛇纹石和氧化镁来纯化卤水，使pH升至7.6。将浆液过滤，并将富集镁的卤水蒸发以得到氯化镁盐。通过氯化镁的传统电解，通过在氯气和外部氢源之间的直接合成来再生盐酸。虽然已知的方法允许用稀盐酸提取镁和镍，但只有镁被回收。镍被认为是杂质，并与硅酸镁和铁一起被消除。此外，在升高的温度下加热大量的矿石连同蒸发水以回收镁盐需要高能量成本。由于金属价格的波动和市场竞争的压力，采矿工业正在寻求使其产品供应多样化并降低其生产成本的方法。灵活生产结合经济工艺是保持经济可行性的关键。因此，仍需要提供一种从诸如石棉尾矿的含镁矿石中提取镁的改进方法。
技术实现思路
根据本说明书，现在提供一种从含镁矿石中提取镁金属的方法，其包括以下步骤：(a)用HCl浸提含镁矿石，获得包含氯化物化合物的浆料；(b)过滤浆料以获得包含氯化物化合物和二氧化硅的液体，从液体中提取二氧化硅；(c)通过添加中和剂升高pH来纯化液体，产生包含沉淀的铁和杂质的富集镁的卤水氯化物溶液；(d)过滤卤水以提取包含在卤水中的沉淀的铁和杂质；(e)通过添加碱中和卤水以提取沉淀的镍成分(镍内容物，nickelcontent)；和(f)将氯化镁卤水添加至硫酸中，形成硫酸镁和再循环的盐酸。在一个实施方案中，本文所述的方法还包括步骤(g)，将硫酸镁热分解为二氧化硫气体和氧化镁。在另一个实施方案中，含镁矿石是硅酸镁矿石或尾矿。在另一个实施方案中，硅酸镁矿石是蛇纹石矿物、利蛇纹石、叶蛇纹石、橄榄石、滑石、海泡石或它们的混合物。在特定的实施方案中，在70-120℃下用4-9M的HCl浸提含镁矿石。在另一个实施方案中，通过固/液分离提取二氧化硅。在另外的实施方案中，通过使用压滤机或带式过滤器提取二氧化硅。在其它实施方案中，中和剂是蛇纹石尾矿。在另一个实施方案中，本文所述的方法还包括添加氧化剂以将溶液中的铁从二价形式转化为三价形式。在另一个实施方案中，氧化剂是氯气、过氧化氢、高锰酸钾、分子氧、空气或它们的混合物。在另一个实施方案中，在60-110℃的温度下进行中和步骤(e)。在另一个实施方案中，碱是氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾或它们的混合物。在另一个实施方案中，添加碱直到卤水的pH为2-4。在一个实施方案中，通过沉淀或可替换地在交换树脂上回收镍。在另一个实施方案中，本文包括的方法还包括步骤(e’)，从中和的卤水中沉淀所含的锰。在特定的实施方案中，本文包括的方法还包括添加氧化剂以将溶液中的锰从二价形式转化为四价形式。在另一个实施方案中，氧化剂是氯气、过氧化氢、高锰酸钾、分子氧、空气或它们的混合物。在另一个实施方案中，添加氧化剂直到氧化/还原电位达到650mV。在另一个实施方案中，将中和的卤水保持在约80℃。在另一个实施方案中，本文包括的方法还包括步骤(e”)，通过使用干燥的气态氯化氢结晶富集镁的氯化物的卤水中所含的氯化镁的沉淀，获得氯化镁晶体和氯化镁溶液，并且过滤以从氯化镁溶液中分离氯化镁晶体，将过滤的氯化镁晶体添加到硫酸中以形成硫酸镁和盐酸。在其它实施方案中，将干燥的气态氯化氢喷射或鼓泡通过富集镁氯化物的卤水。在另外的实施方案中，将干燥的气态氯化氢喷射或鼓泡直到浓度为32-37％。在另一个实施方案中，将氯化镁晶体添加到硫酸中。在另一个实施方案中，通过使用产生气态盐酸和湿盐酸的气体汽提与硫酸镁混合的盐酸，气态盐酸被再循环。在另外的实施方案中，气体是空气或氮气。在另一个实施方案中，在与浓盐酸溶液接触的脱水装置中将湿盐酸和过滤的氯化镁溶液进一步脱水，产生被再循环的干燥的气态盐酸和在浸提步骤(a)中被再使用的稀盐酸溶液。在一个实施方案中，本文所述的方法还包括步骤(f’)，通过电解将富集镁氯化物的卤水中所含的镁氯化物转化为镁金属。还提供了一种从含镁矿石中提取硫酸镁的方法，其包括以下步骤：(a)用HCl浸提含镁矿石，获得包含氯化物化合物的浆料；(b)过滤浆料以获得包含氯化物化合物和二氧化硅的液体，从液体中提取二氧化硅；(c)通过添加中和剂升高pH来纯化液体，产生包含沉淀的铁和杂质的富集镁的卤水氯化物溶液；(d)过滤卤水以提取包含在卤水中的沉淀的铁和杂质；(e)通过添加碱中和卤水以提取沉淀的镍成分；(e”)通过使用干燥的气态氯化氢结晶镁氯化物卤水中所含的氯化镁进行沉淀，获得氯化镁晶体和氯化镁溶液；(e”’)过滤以从氯化镁溶液中分离氯化镁晶体；和(e””)将氯化镁晶体添加到硫酸中以形成硫酸镁和被再循环的盐酸。附图说明现在参考附图，以例示的方式示出其优选实施方案，并且其中：图1示出了用于提取镁金属的根据一个实施方案的方法的框图。图2示出了用于提取镁金属的根据包括在本专利技术中的另一个实施方案的方法的框图。具体实施方式提供了一种从含镁矿石中提取镁金属的方法。更具体地，本文所述的方法提供了一种从硅酸镁矿石生产各种镁产物、无定形二氧化硅和氢氧化镍的方法，包括使用硫酸再生盐酸。该方法通常包括用稀HCl浸提蛇纹石尾矿以溶解镁和其它元素如铁和镍。除去残余二氧化硅，并将富集溶液进一步中和以除去杂质并回收镍。氯化镁通过与硫酸反应被转化成硫酸镁和盐酸。硫酸镁可通过煅烧被进一步分解为氧化镁和二氧化硫。硫气体可被进一步转化为硫酸。因此，与国际申请号PCT/CA2015/050670(其内容以它的全部内容并入本文)中所述的方法相反，MgSO4的生产是有利的，然后将MgSO4煅烧以回收MgO。可将溶液中的氯化镁结晶，然后脱水，并且随后电解无水氯化镁以产生纯的镁金属和盐酸。本公开的方法可被有效地用于处理各种硅酸镁矿石，像例如但不限于可用作起始原料的蛇纹石矿物、利蛇纹石、叶蛇纹石、橄榄石、滑石、海泡石或它们的混合物的组。矿物加工允许从矿石的不经济部分(脉石)中分离有价值的部分。在回收期望的矿物后，尾矿被剩余。尾矿也被称为矿渣、碳质页岩渣、矿泥、尾矿、矸石或浸出残渣，是可通过本文方法处理的剩余的材料。本文描述的方法允许从在处理含镁矿石之后获得的诸如石棉矿尾矿的尾矿中处理和提取镁。盐酸是一种昂贵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含镁矿石提取硫酸镁的方法，包括以下步骤：(a)用HCl浸提所述含镁矿石，获得包含氯化物化合物的浆料；(b)过滤所述浆料以获得包含所述氯化物化合物和二氧化硅的液体，从所述液体提取所述二氧化硅；(c)通过添加中和剂升高pH来纯化所述液体，产生包含沉淀的铁和杂质的富集镁的卤水氯化物溶液；(d)过滤所述卤水以提取包含在所述卤水中的所述沉淀的铁和杂质；(e)通过添加碱中和所述卤水以提取沉淀的镍成分；(f)将富集氯化镁的卤水添加至硫酸，形成硫酸镁和再循环的盐酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.18 US 62/081,1511.一种用于从含镁矿石提取硫酸镁的方法，包括以下步骤：(a)用HCl浸提所述含镁矿石，获得包含氯化物化合物的浆料；(b)过滤所述浆料以获得包含所述氯化物化合物和二氧化硅的液体，从所述液体提取所述二氧化硅；(c)通过添加中和剂升高pH来纯化所述液体，产生包含沉淀的铁和杂质的富集镁的卤水氯化物溶液；(d)过滤所述卤水以提取包含在所述卤水中的所述沉淀的铁和杂质；(e)通过添加碱中和所述卤水以提取沉淀的镍成分；(f)将富集氯化镁的卤水添加至硫酸，形成硫酸镁和再循环的盐酸。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤(g)，将所述硫酸镁热分解为二氧化硫气体和氧化镁。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述含镁矿石是硅酸镁矿石或尾矿。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述硅酸镁矿石是蛇纹石矿物、利蛇纹石、叶蛇纹石、橄榄石、滑石、海泡石或它们的混合物。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中在70-120℃下用4-9M的HCl浸提所述含镁矿石。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中通过固/液分离提取所述二氧化硅。7.根据权利要求8所述的方法，其中通过使用压滤机或带式过滤器提取所述二氧化硅。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述中和剂是蛇纹石尾矿。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，进一步包括添加氧化剂以将溶液中的铁从二价形式转化为三价形式。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氧化剂是氯气、过氧化氢、高锰酸钾、分子氧、空气或它们的混合物。11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中在60-110℃之间的温度下进行中和步骤(e)。12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述碱是氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾或它们的混合物。13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中添加所述碱直到所述卤水的pH为2-4。14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中通过沉淀或在交换树脂上回收所述镍。15.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，进一步包括步骤(e’)，从所述中和的卤水沉淀所含的锰。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括添加氧化剂以将溶液中的锰从二价形式转化为四价形式。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述氧化剂是氯气、过氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔·富尼耶，洛里·戈捷，
申请(专利权)人：联盟镁公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA