以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法技术

本发明专利技术公开了一种以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法，以经过净化处理的盐湖卤水为原料，采用氨、碳酸氢铵两段沉镁反应，分别制取高纯氢氧化镁和高纯碱式碳酸镁，镁的总转化效率达到97％～98％。高纯氢氧化镁通过进一步加工生产高纯超细氢氧化镁、高纯重质氧化镁、高纯超细氧化镁，高纯烧结镁砂和高纯电熔镁砂等产品；高纯碱式碳酸镁通过进一步加工生产高纯轻质氧化镁产品。二段沉镁分离碱式碳酸镁后得到的氯化铵母液，采用石灰乳反应蒸氨方法得到氨蒸汽，氨蒸汽经波纹管冷凝器冷却、氨压机压缩增压后，输送到一段沉镁反应生产氢氧化镁系统中，实现氨的循环利用。蒸氨废液用于回收高品质的无水氯化钙副产品。

Method of producing high purity magnesium hydroxide, high purity magnesium oxide and high purity magnesia series magnesium products from salt lake brine

【技术实现步骤摘要】
以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法
本专利技术涉及化学产品制备
，尤其涉及生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂等系列镁产品的方法。
技术介绍
我国是一个盐湖资源大国，据不完全统计，面积大于1km2的内陆盐湖有813个，主要分布于内蒙古、新疆、青海、西藏等地，富含丰富的钾、钠、镁、锂、硼等盐湖资源，资源储量十分巨大。据有关资料报道，钠盐储量达数千亿吨，镁储量盐数十亿吨，钾盐储量数亿吨，硼酸盐、锂盐储量数千万吨。近年来在盐湖资源开发中，最引人瞩目和关注的是青海察尔汗盐湖，目前察尔汗盐湖钾肥产量达到近800万吨，占全国氯化钾总产量的90％以上，已经成为我国最重要的钾肥生产基地。但是，按照现有工艺，氯化钾生产过程中要产生大量富集了镁盐的废弃物老卤。据测算，每生产1吨钾肥要产生约40m3老卤，利用青海得天独厚的自然蒸发条件，通过盐田滩晒浓缩结晶可得到约10吨的水氯镁石(MgCl2·6H2O)。据此推算，青海察尔汗盐湖钾肥生产过程中，每年产生的老卤折合成水氯镁石将达到近8000万吨，而且资源质量好，适合于开发各种高纯度、高品质的镁产品。但长期以来，由于技术等各方面原因，一直没有得到很好的开发和利用，一方面造成了镁资源的浪费，另一方面对盐湖钾肥生产也会带来严重的不利影响(过去称之为“镁害”)。因此，在国家日益重视发展循环经济的今天，积极开展该废弃物卤水镁资源综合开发利用研究，变废为宝，并解决产业化过程中重大关键技术难题，已成为我国科技工作者的当务之急，这不仅关系到我国盐湖资源开发的可持续发展，而且对于我国盐湖生态环境的改善及社会经济的发展均具有十分重要的意义。从全球镁产品市场需求情况来看，需求量最大的是作为钢铁、有色冶金、水泥、玻璃等高温行业耐火材料原料的镁砂(包括烧结镁砂和电熔镁砂)，年需求量达千万吨以上；其次是用作化工、电子、陶瓷、橡胶、塑料及医药和食品等领域的氢氧化镁、碱式碳酸镁、重质氧化镁、轻质氧化镁等，年需求量约数百万吨；第三是用于制造各种镁合金材料的金属镁，年需求量约100万吨。如前所述，青海察尔汗盐湖钾肥生产过程中产生的废弃物老卤折合成水氯镁石达数千万吨，当然其综合开发利用方案应该重点瞄准钢铁、有色冶金、水泥、玻璃等高温行业耐火材料原料镁砂这一最大的市场需求，开发生产高品质的镁砂产品即高纯镁砂，同时覆盖化工、电子、陶瓷、橡胶、塑料及医药和食品等其他非耐材领域对氢氧化镁、碱式碳酸镁、重质氧化镁、轻质氧化镁等系列高端镁产品的市场需求。为解决钢铁冶炼高温炉耐火材料镁砂原料的来源问题，原国家冶金部组织技术力量，并投资数千万元，在青海格尔木和辽宁辽南地区分别利用盐湖卤水镁资源和矿石菱镁矿镁资源进行开发生产镁砂工业试验，由于技术等方面的原因，青海盐湖卤水镁砂工业试验失败了，而辽宁菱镁矿二步煅烧法生产镁砂工业试验取得了成功，并快速发展，以至于在此后的几十年里，辽宁辽南地区一直是我国镁砂生产的重要基地，乃至世界镁砂制造中心，各种规格型号的镁砂产量占到全球总产量的60％以上。几十年过去了，由于过度开采以及滥采滥挖，导致目前辽宁辽南地区优质的菱镁矿资源几近枯竭，生产的镁砂产品纯度越来越低(MgO含量一般为95％～96％，采用选矿方法最高也只能达到97.5％)，产品质量越来越差。目前辽南地区镁砂氧化镁含量一般只能达到95％～96％，体积密度也只能达到3.20g/cm3～3.25g/cm3，采用选矿方法富集提纯后生产出来的所谓高纯镁砂，氧化镁含量最高也只能达到97％～97.5％，体积密度也只能达到3.30g/cm3，而耐火材料原料镁砂氧化镁含量的高低及体积密度大小直接关系到高温炉的炉龄和使用寿命，远不能满足钢铁、有色冶金、水泥及玻璃等行业对高端耐火材料原料的需求。与此同时，菱镁矿资源的大规模开发，还带来了严重的环境污染问题。另一方面，随着青海察尔汗盐湖地区钾肥工业的快速发展，钾肥产量已由过去的几十万吨发展到数百万吨，产生的废弃物卤水镁资源越来越多，已经成为“镁害”。因此，青海盐湖镁资源的综合开发利用变得越来越迫切，已经引起国家各级政府部门的高度重视。本世纪初，青海省科技厅为解决青海察尔汗盐湖镁资源综合开发利用的技术难题，以“盐湖水氯镁石制取高纯镁砂生产技术开发研究”作为青海省重大科技攻关课题，在全国进行公开招标，中南大学中标后，经过几年的科技攻关，很好的解决了盐湖水氯镁石制取高纯镁砂的重大关键性技术难题，并获得到名称为一种以盐湖水氯镁石为原料制取高纯镁砂的方法，专利号为ZL200310119212.3的专利技术专利。经过多年的努力，目前青海西部镁业有限公司已在青海建成国内外第一套年产15万吨规模的高纯氢氧化镁连续反应装置，并配套建成国内第一套年产8万吨/年高纯氧化镁、国内第一套年产5万吨/年卤水高纯烧结镁砂及国内第一套3万吨/年卤水高纯电熔镁砂的生产装置，并形成了一整套完整的盐湖卤水镁资源大规模开发生产高纯氢氧化镁(包括高纯超细氢氧化镁)、高纯碱式碳酸镁、高纯氧化镁(包括高纯重质氧化镁和高纯轻质氧化镁)及高纯镁砂(包括高纯烧结镁砂和高纯电熔镁砂)产业化新技术。但是，目前国内除了中南大学及青海西部镁业有限公司外，尚未见到其他单位或部门采用类似方法和技术进行盐湖镁资源开发制取高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂的研究和生产的报道。国外以色列上世纪六七十年代曾以死海卤水为原料，采用高温热解法生产高纯镁砂，该方法是将高浓度的卤水在1100℃的高温下先直接热解得到粗氧化镁(含氯化钠、氯化钾、氯化钙及为热解完全的氯化镁等杂质)，主要反应式为：MgCl2+H2OMgO+2HCl，然后将粗氧化镁进行水化及过滤分离，以除去其中的可溶性杂质，得到的氢氧化镁滤饼，再经干燥、轻烧、压球、烧结或电熔得到烧结镁砂或电熔镁砂。该方法的特点是产品纯度高、质量好，生产过程中无需外加化学试剂，但存在热解法设备腐蚀严重，生产能耗高、成本高等问题，再加上粗氧化镁水化后生成的氢氧化镁过滤性能差，生产效率低，因此在2000年前后，以色列死海卤水镁砂开始逐步退出耐火材料行业。此外，日本、荷兰以及美国和墨西哥，以海水或地下卤水为原料，采用石灰乳沉淀法生产镁砂，年生产规模曾达到数十万吨。该方法是先将卤水与石灰乳直接反应得到氢氧化镁，主要反应式为：MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaCl2再将氢氧化镁通过轻烧、压球、烧结或电熔得到烧结镁砂或电熔镁砂。该方法看似工艺简单，但对石灰乳的质量要求非常高。石灰中过烧的氧化钙、欠烧的碳酸钙以及铁、铝、硅等其他杂质成分都会进入产品中。再者，还需对原料海水或地下卤水进行脱硼、脱碳处理，否则将严重影响产品质量。更严重的是海水及地下卤水原料与石灰乳直接反应得到的氢氧化镁颗粒细，过滤性能很差，因而生产效率低。因此，目前日本海水镁砂及荷兰、美国、墨西哥地下卤水镁砂产量已经大大萎缩。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种可实现大规模、连续化、自动化工业生产，具有镁转化率(回收率)高、产品质量好、生产成本低、生产过程无环境污染、产品纯度高、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法，其特征在于：以卤水为原料，以按以下步骤进行，/n1)卤水在进入生产反应系统前先进行过滤净化处理，以除去卤水中的泥沙及其它不溶性悬浮物杂质；/n2)氨法一段沉镁反应与分离：采用压缩增压后的氨蒸汽在一连续反应系统中进行卤水-氨法一段沉镁反应，生成平均粒径为50～60μm的氢氧化镁反应料浆；/n3)将氢氧化镁料浆用连续分离洗涤设备分离得到氢氧化镁滤饼和含镁氯化铵母液，氢氧化镁滤饼干燥后得到高纯氢氧化镁成品；/n4)含镁氯化铵母液先加入碳酸氢铵除钙后，然后再加入适量碳酸氢铵进行二段沉镁反应，生成碱式碳酸镁料浆；/n5)碱式碳酸镁料浆分离洗涤得到碱式碳酸镁滤饼和氯化铵母液，碱式碳酸镁滤饼通过干燥煅烧得到高纯轻质氧化镁；/n6)氯化氨母液进蒸氨塔进行石灰蒸氨，得到氨蒸汽和以氯化钙为主要成分的蒸氨废液，氨蒸汽经波纹管冷凝器冷却及氨压机压缩增压后进入一段沉镁反应系统中，与卤水进行生成氢氧化镁的反应，从而实现氨的循环，蒸氨废液用于生产优质的无水氯化钙产品；/n7)氢氧化镁滤饼经悬浮炉轻烧后得到高纯重质氧化镁，经细磨后得到高纯超细氧化镁，再经高压压球、高温竖窑烧结或电弧炉熔炼后，分别得到氧化镁含量大于99.5％、体积密度大于3.40g/cm...

【技术特征摘要】
1.一种以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法，其特征在于：以卤水为原料，以按以下步骤进行，
1)卤水在进入生产反应系统前先进行过滤净化处理，以除去卤水中的泥沙及其它不溶性悬浮物杂质；
2)氨法一段沉镁反应与分离：采用压缩增压后的氨蒸汽在一连续反应系统中进行卤水-氨法一段沉镁反应，生成平均粒径为50～60μm的氢氧化镁反应料浆；
3)将氢氧化镁料浆用连续分离洗涤设备分离得到氢氧化镁滤饼和含镁氯化铵母液，氢氧化镁滤饼干燥后得到高纯氢氧化镁成品；
4)含镁氯化铵母液先加入碳酸氢铵除钙后，然后再加入适量碳酸氢铵进行二段沉镁反应，生成碱式碳酸镁料浆；
5)碱式碳酸镁料浆分离洗涤得到碱式碳酸镁滤饼和氯化铵母液，碱式碳酸镁滤饼通过干燥煅烧得到高纯轻质氧化镁；
6)氯化氨母液进蒸氨塔进行石灰蒸氨，得到氨蒸汽和以氯化钙为主要成分的蒸氨废液，氨蒸汽经波纹管冷凝器冷却及氨压机压缩增压后进入一段沉镁反应系统中，与卤水进行生成氢氧化镁的反应，从而实现氨的循环，蒸氨废液用于生产优质的无水氯化钙产品；
7)氢氧化镁滤饼经悬浮炉轻烧后得到高纯重质氧化镁，经细磨后得到高纯超细氧化镁，再经高压压球、高温竖窑烧结或电弧炉熔炼后，分别得到氧化镁含量大于99.5％、体积密度大于3.40g/cm3的高纯烧结镁砂及氧化镁含量大于99.5％、体积密度大于3.56g/cm3的高纯电熔镁砂。


2.根据权利要求1所述的以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法，其特征在于：所述卤水为盐湖钾肥生产过程中排放的老卤或者该老卤经盐田蒸发、浓缩、结晶析出的水氯镁石再加水溶解后得到的卤水，卤水主要成分组成如下：MgCl230％～35％，NaCl0.30％～0.60％，KCl0.25％～0.50％，CaCl20.01％～0.1％，SO42-0.015％～0.03％，B2O35ppm～20ppm。


3.根据权利要求1或2所述的以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法，其特征在于：经过过滤净化后的卤水与氨蒸汽按照110～120m3/h：24～25t/h的比例，连续进入氢氧化镁反应系统中，氨蒸汽来源于蒸氨塔及氨压机系统，反应过程中进行充分搅拌，温度控制在85～105℃之间，该反应为自放热反应，无需另外加热；反应产生的氢氧化镁料浆含固量为15％；生产过程中，将该料浆连续泵入提浓罐，提浓罐上部溢流出来的上清液进二段沉镁工序，底部浓缩料浆含固量为50％～60％，通过泵连续泵入真空过滤机进料罐中。


4.根据权利要求3所述的以盐湖卤水生产高纯氢氧化镁、高纯氧化镁及高纯镁砂系列镁产品的方法，其特征在于：提浓罐上部溢流出来的上清液为含镁氯化铵母液，为获得较高纯度的碱式碳酸镁，在二段沉镁之前需加入适量的碳酸氢铵除去其中的氯化钙杂质，然后再加入一定量的碳酸氢铵进行二段沉镁，反应生成的碱式碳酸镁料浆，通过过滤机系统进行过滤、洗涤和脱水，脱水后的碱式碳酸镁滤饼，经干燥煅烧后得到高纯轻质氧化镁；碱式碳酸镁过滤机系统产生的母液和洗涤水主要成分为氯化铵，进石灰蒸氨塔系统进行蒸氨，蒸氨塔产出的氨蒸汽经氨压机压缩增压后进卤水-氨法一段沉镁反应系统用于生产氢氧化镁，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐徽，盛玉永，李建宏，张洪帮，宋磊，贾发云，严虎，贺三章，陈友兵，李增顺，明步栋，王建平，张海峰，
申请(专利权)人：西部矿业股份有限公司，青海西部镁业有限公司，
类型：发明
国别省市：青海;63