一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法技术

本发明专利技术提供一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，包括如下步骤：1)将硫酸铵溶液和含镁碳酸盐矿粉反应，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉，或者，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体；2)将碳铵蒸汽冷凝，得到碳铵溶液；3)将硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉与硫酸溶液反应，得到硫酸镁溶液；或者，将硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体与硫酸溶液反应，过滤，分别得到硫酸镁溶液和硫酸钙固体；4)将硫酸镁溶液与碳铵溶液反应，得到碳酸镁产品和硫酸铵溶液。本发明专利技术通过引入硫酸，碳酸盐矿中镁的提取率和提取效率大幅度提高，产品品质提升。

【技术实现步骤摘要】
一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法
本专利技术属于化工生产
，具体涉及一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法。
技术介绍
金属镁及镁化合物产品在国民经济建设中有着举足轻重的作用和地位。我国的镁资源虽然丰富，但由于发展起点较低，生产方式较为粗放，得到的镁盐产品品质低端，应用领域受限。随着社会经济的发展，使得镁盐行业原有技术逐渐向精细化、高附加值、节能环保的技术工艺路线转型。生产镁化合物的固体矿主要以菱镁矿、白云石矿、水镁石矿。针对固体镁矿资源特别是以菱镁矿和白云石矿为代表的碳酸盐类矿石，为获得其中的镁，传统工艺首先是通过高温煅烧的方式将碳酸镁分解成氧化镁，然后依据不同的产品需求进入后续的处理工艺。一般含镁碳酸盐矿石的分解都需要较高的温度，如菱镁矿在650℃左右开始分解，完全分解则需约900℃，为得到不同类型的产品，有的煅烧温度甚至近2000℃。白云石由于含有碳酸钙，相应煅烧温度较菱镁矿会更高，工业上常规的煅烧温度在1100～1250℃。因此，含镁碳酸盐矿的煅烧过程是一个高能耗的工艺过程。另外，矿石中其它各类杂质如氧化钙、氧化硅、氧化铁、氧化铝、锰等在煅烧过程中容易被带入产品氧化镁中，这不仅增加了分离提纯的难度，也影响了产品品质。随着镁盐产品的精细化和市场对更多高附加价值的镁盐产品的需求，采用固相煅烧分离难以达到产品要求，研究者们试图通过液相分离的方式，得到高品质的镁盐产品。为了解决煅烧含镁碳酸盐矿工艺的高能耗及产品品质低的问题，专利CN104843756A提供了一种类似填料塔方案的液相碳酸盐矿的分解方法。该方法将一定粒径的碳酸盐矿石作为填料/反应物装填到反应塔中，然后用铵盐溶液从塔顶进入反应塔参与反应，在一个反应塔内实现碳酸盐矿的分解和氨的回收同步进行。但该方法铵盐及矿石的转化率偏低，并且作为填料的矿石在反应过程中由于反应生成物容易包裹在填料表面阻碍反应，导致固体板结成块，物料反应不彻底，运行效率低，卸料困难。为了解决上述这种湿法分解填料塔在分解矿石中出现的粒径大、反应接触面小、反应效率低、结块、卸料困难等方面的问题，专利CN105347703A介绍了一种采用铵盐溶液分解钙镁碳酸盐矿的方法。该方法将含镁碳酸盐矿粉与硫酸铵形成的浆料通入多级逆流串联的反应器中反应，解决了填料塔式液相分解运行效率和提取率低、单级反应釜水蒸发量大、碳铵浓度偏低且不稳定等问题。但该方法需采用三个及以上个数的反应釜串联才能达到较好的反应效果，设备投资大，工艺流程长。其次，由于该反应体系的反应温度有接近200℃，压力1.0Mpa，固液相体系，釜与釜之间很难找到合适的输送设备实现长期连续稳定的运行。申请号为2019111830530的专利技术专利提出了一种从钙/镁碳酸盐矿中提取镁和/或钙的塔式反应器生产碳酸镁和/或碳酸钙。所述反应塔在结构上带有搅拌、多层塔板和特殊气体分布器，从而实现含钙镁矿粉和铵盐溶液及蒸汽良好的气液传质效果，实现连续生产，同时由于蒸汽和物料逆向接触，塔顶可得到高浓度的碳铵蒸汽。但该方案在碳酸盐矿分解过程中出现“拖尾”现象，即随着碳酸盐矿转化率提升，反应速率快速下降，使碳酸镁很难完全分解转化为硫酸镁，因而导致得到的碳酸钙产品中夹带较多的镁，影响其品质。其次，为了实现将SO42-全循环，需要将得到的CaSO4用碳铵溶液置换，得到CaCO3和(NH4)2SO4，由于CaCO3产品相对CaSO4并未有明显的增值，因此，在此过程中，增加了工作量，消耗了碳铵，但没有起到增值增效的目的。综上所述，采用湿法技术从含镁碳酸盐中提取相比较传统高温煅烧技术已有很大的突破和技术改进，但目前已报道的湿法提取技术仍存在一些技术缺陷。结合上述液相提取镁的不同工艺特点，探索一种从碳酸盐矿中高效、低成本、高产出的提取镁的技术仍有很大的提升空间。
技术实现思路
为了解决上述申请号为2019111830530的专利提到的含镁碳酸盐矿出现的“拖尾”现象，及产物品质低，效益差等问题，本专利技术提供了一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，该方法通过引入硫酸，碳酸盐矿中镁的提取率和提取效率大幅度提高，产品品质也得到提升，同时优化产品结构，提升经济效益。本专利技术通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，包括如下步骤：1)将硫酸铵溶液和含镁碳酸盐矿粉反应，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉，或者，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体；MgCO3+(NH4)2SO4→MgSO4+(NH4)2CO3/和CaCO3+(NH4)2SO4→CaSO4+(NH4)2CO32)将步骤1)得到的碳铵蒸汽冷凝，得到碳铵溶液；3)将步骤1)得到的硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉与硫酸溶液反应，得到硫酸镁溶液；或者，将步骤1)得到的硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体与硫酸溶液反应，过滤，分别得到硫酸镁溶液和硫酸钙固体；MgCO3+CaCO3+H2SO4→MgSO4+CaSO4+CO2↑+H2O4)将步骤3)得到的硫酸镁溶液与步骤2)得到的碳铵溶液反应，得到碳酸镁产品和硫酸铵溶液。MgSO4+(NH4)2CO3→MgCO3+(NH4)2SO4优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：1)步骤1)在反应塔中进行，反应塔塔顶得到碳铵蒸汽，反应塔塔底得到硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉/和硫酸钙固体；2)步骤3)在硫酸反应釜中进行；3)步骤4)在碳酸镁合成釜中进行；4)将步骤3)得到的硫酸镁溶液除杂处理后再与步骤2)得到的碳铵溶液反应。更优选地，特征4)中，除杂处理为：调节pH值后过滤，或者，调节pH值，加入氧化剂后过滤。有些低价的金属离子需要氧化为高价后沉淀，加入氧化剂的作用是将这些低价金属离子氧化为高价金属离子，例如二价铁、二价锰等，现有技术中能实现此作用的氧化剂均可适用。进一步更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：1)pH值为7～9，如7～8、8～8.5或8.5～9；2)氧化剂加入的量为步骤3)得到的硫酸镁溶液的0.5～10wt‰，如0.5～2wt‰、2～5wt‰或5～10wt‰。优选地，步骤1)中，还包括如下技术特征中的至少一项：1)所述含镁碳酸盐矿粉选自白云石和菱镁石中的至少一种；2)所述硫酸铵溶液的浓度为20～50wt％，如20～35wt％、35～40wt％或40～50wt％；3)硫酸铵与含镁碳酸盐矿粉中镁/和钙的摩尔比为1：1.8～2，如1：1.8～1.9或1：1.9～2；4)控制镁的转化率在50～60％之间，如50～55％或55～60％；5)反应温度为130～250℃，如130～183℃、183～200℃或200～250℃；6)反应压力为0.4～1.6Mpa，如0.4～1Mpa、1～1.2Mpa或1.2～1.6Mpa；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)将硫酸铵溶液和含镁碳酸盐矿粉反应，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉，或者，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体；/n2)将步骤1)得到的碳铵蒸汽冷凝，得到碳铵溶液；/n3)将步骤1)得到的硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉与硫酸溶液反应，得到硫酸镁溶液；或者，将步骤1)得到的硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体与硫酸溶液反应，过滤，分别得到硫酸镁溶液和硫酸钙固体；/n4)将步骤3)得到的硫酸镁溶液与步骤2)得到的碳铵溶液反应，得到碳酸镁产品和硫酸铵溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将硫酸铵溶液和含镁碳酸盐矿粉反应，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉，或者，分别得到碳铵蒸汽，以及，硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体；
2)将步骤1)得到的碳铵蒸汽冷凝，得到碳铵溶液；
3)将步骤1)得到的硫酸镁溶液和未反应的含镁碳酸盐矿粉与硫酸溶液反应，得到硫酸镁溶液；或者，将步骤1)得到的硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉和硫酸钙固体与硫酸溶液反应，过滤，分别得到硫酸镁溶液和硫酸钙固体；
4)将步骤3)得到的硫酸镁溶液与步骤2)得到的碳铵溶液反应，得到碳酸镁产品和硫酸铵溶液。


2.如权利要求1所述的从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)步骤1)在反应塔中进行，反应塔塔顶得到碳铵蒸汽，反应塔塔底得到硫酸镁溶液、未反应的含镁碳酸盐矿粉/和硫酸钙固体；
2)步骤3)在硫酸反应釜中进行；
3)步骤4)在碳酸镁合成釜中进行；
4)将步骤3)得到的硫酸镁溶液除杂处理后再与步骤2)得到的碳铵溶液反应。


3.如权利要求2所述的从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，其特征在于，特征4)中，除杂处理为：调节pH值后过滤，或者，调节pH值，加入氧化剂后过滤。


4.如权利要求3所述的从含镁碳酸盐矿中提取镁/和联产硫酸钙的方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)pH值为7～9；
2)氧化剂加入的量为步骤3)得到的硫酸镁溶液的0.5～10wt‰。


5.如权利要求1所述的从含镁碳酸盐矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟劲光，吴明，
申请(专利权)人：龙岩紫云化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35