用镁尾矿制备轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法技术

用镁尾矿制备轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法，所用原料为含氧化钙以重量百分比占１８％～３６％的镁尾矿。将镁尾矿破碎、煅烧得到煅烧粉末和ＣＯ２；煅烧粉末与氯化钙溶液在ＣＯ２气氛、搅拌条件下消化、碳化、氯化反应得到含ＭｇＣｌ２的溶液和轻质ＣａＣＯ３沉淀；ＭｇＣｌ２与沉淀剂反应生成Ｍｇ（ＯＨ）２沉淀。本发明专利技术是为了利用大量排放的镁尾矿和其它原料制备轻质碳酸钙和氢氧化镁，以解决环境污染和充分利用钙和镁资源的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种化学品的制备方法，特别是涉及一种用镁尾矿制备轻 质碳酸钙和氢氧化镁的方法。
技术介绍
镁资源是我国的优势矿产资源，也是重要的出口矿 产品之一。随着镁矿资源开采 量的增加，优质资源的数量不断减少，低品位贫矿和尾矿等废弃物不断堆积，如不利用，不 仅浪费资源，而且污染环境，因此镁尾矿的利用已势在必行。镁尾矿的主要成分为钙和镁的 化合物，目前对其利用的主要途径为采空区填料、酸性土壤改良剂、高炉造渣剂等低附加值 利用，另外，镁尾矿属于生料，在高炉造渣过程中吸收大量的热，能耗高。如何消除镁尾矿对 环境的污染、同时能够很好地利用钙和镁资源，是目前急需解决的课题。氢氧化镁是一种用途极广的化工原料及多功能材料，广泛应用于医药、食品添加 剂与保鲜剂、催化剂、水处理药剂、排烟脱硫剂、电子元件、橡胶、塑料、人造纤维、油漆、玻 璃、搪瓷、陶瓷、耐火材料和阻燃材料等，特别是氢氧化镁作为阻燃、抑烟、无毒、热稳定性高 的环境友好型无机阻燃剂正日益引起人们的广泛关注。轻质碳酸钙是造纸工业填料、橡胶、 塑料、玻璃、医药、涂料、建材、冶金、化工、颜料和石棉等工业的原料。传统制备氢氧化镁的工艺主要有4种①利用氢氧化钠和过量卤水/卤块反应，可 制备高纯度氢氧化镁，但成本太高，而且产物颗粒小，难以过滤洗涤。②利用氨水和过量卤 水/商块经高压水热反应，制备氢氧化镁，并副产大量低浓度氯化铵溶液，但氢氧化镁产率 偏低，同时，低浓度氯化铵溶液无法回收利用，亦无利用价值，因此产生废液，并且由于氨水 的强挥发性，导致操作环境比较恶劣，环境污染问题突出。工艺①和②均因卤水/卤块成分 复杂，氢氧化镁易吸附过量的卤水/卤块，反应后需要大量水洗涤氢氧化镁，故产生大量废 水，难以处理。③利用菱镁矿(碳酸镁含量占86% 96%，其余为杂质)煅烧产物(主要成 分为氧化镁)和氯化铵溶液反应得到氯化镁和氨气，再由氨气的水溶液——氨水和氯化镁 反应，制备氢氧化镁，但菱镁矿中的杂质在反应过程中形成残渣，即存在新的废弃物，同时， 部分氯化镁和氯化铵在反应过程中形成副产物MgCl2 -NH4Cl ·6Η20，对镁的提取造成不利影 响；而且加入氨水以后，反应体系形成NH3-NH4Cl的缓冲体系，使体系的ρΗ值长时间保持在 9 10左右，而Mg2+在ρΗ为11左右方可完全形成氢氧化镁沉淀，因此沉淀速度慢，Mg2+不 易沉淀完全，导致氢氧化镁产率低，一般在70% 80%，浪费了部分镁资源；另外，由于形 成NH3-NH4Cl的缓冲体系，惟有提高氨水的加入量方能使体系的ρΗ值达到11左右，故该方 法氨的实际消耗量大(一般为按化学反应方程式计算出的理论量的4 6倍)，氨循环量 大，且由于氨的挥发性，氨泄露也会造成氨的损失及环境污染，亦危害操作者的安全；同时， 菱镁矿为不可再生资源。④将工艺③的氯化铵替换为盐酸或硫酸，但此方法耗酸量大，成本 太高，而且设备腐蚀严重，亦存在安全问题。上述4种方法的共同缺点对外购辅料的需求 量大，耗水量大，并有废液排放，污染环境。专利号为ZL200310117851. 6的专利公开了由钙镁矿石(低品位含钙矿石)和浓 海水制备氢氧化镁的方法，但该方法存在以下问题①该方法对海水浓度要求高，很多地区(如陕西、山西)仅同时具有钙镁矿石和浓海水中的一种资源，原料运输成本太高；②该方 法消化水合反应过程耗水量大，且钙镁矿石中的杂质在消化水合反应过程中形成残渣，即 存在新的废弃物；③钙镁矿石中的氧化钙在工艺过程中与海水中的MgCl2反应生成氢氧化 镁沉淀和CaCl2, CaCl2与海水的成分共同进入母液，由于海水成分复杂，因此母液成分亦 复杂，进而导致母液的下游产品——盐(NaCl)的纯度较低；④钙镁矿石中的氧化钙在工艺 过程中与海水中的MgSO4反应生成CaSO4沉淀，CaSO4混入氢氧化镁，导致氢氧化镁的纯度 较低；⑤海水中真正参加反应的主要成分为MgCl2，但MgCl2浓度低，因此消耗海水量大，从 而要求设备容积大；⑥该工艺以海水洗涤氢氧化镁，因此，海水中的NaCl、MgSO4, MgCl2和 CaCl2易被氢氧化镁吸附，导致氢氧化镁的纯度较低；⑦仅利用了钙镁矿石中的镁资源，而 钙资源未得到充分利用。 专利号为ZL99118918. 3的专利公开了由菱镁矿经煅烧、消化水合制备氢氧化镁 的方法，但煅烧、消化水合时间长(分别为8h以上、15 20h)，且液固比高达40 1，每吨 产品耗水量高达30 60吨；另外，菱镁矿中的杂质在反应过程中形成残渣，即存在新的废 弃物；为去除残渣，需分离15 20次，操作繁琐；该工艺生产能力低，难以实现工业化。天然存在的石灰石虽主要成分为碳酸钙，但镁、铁、锰、硅等杂质含量高，且其纯 度、密度等指标达不到相应标准，不能满足工业要求，因此不能直接利用；另外，石灰石为不 可再生资源。传统制备轻质碳酸钙大都是以中、低品位含钙矿石为原料，经煅烧、消化水合、单 级加压碳化法生产，该方法存在以下缺点①该方法设备投资大，能耗太高；②该方法消化 水合反应过程液固比高达40 1，每吨产品耗水量高达30 60吨，且采用间歇式操作，因 此生产能力低；③反应推动力小，消化水合、碳化速度慢，反应时间长达3 5h，生产效率 低；④产品轻质碳酸钙中的杂质氧化镁含量偏高，一般在10% 20%，因此碳酸钙纯度低， 一般在60% 70%，利用价值低，应用范围受限制。将单级加压碳化法改为多级加压碳化 法虽能降低产品碳酸钙中的杂质氧化镁含量，但杂质氧化镁含量仍在5% 7%，碳酸钙纯 度一般在85%左右；另外，该方法除了上述单级加压碳化法的前3条缺点外，还存在工艺复 杂、流程长、工艺参数(如二氧化碳压力、流量等)控制难度大等缺点。欲采用单级加压碳 化法制备杂质氧化镁含量在2%以下、纯度98%以上的轻质碳酸钙，要求矿物原料为碳酸 钙含量94%以上的高品位石灰石，即对原料的要求高，故中、低品位含钙矿石得不到有效利 用，而满足此要求的高品位石灰石资源为数不多。因此，如何降低碳酸钙中的杂质氧化镁含 量，提高碳酸钙的纯度，成为目前急需解决的问题。综上所述，目前急需解决的问题有①消除镁尾矿对环境的污染、同时高附加值综 合利用钙和镁资源；②研究产率高、耗水量小、原料来源广泛、对外购辅料的需求量小、成本 低、无污染、操作安全、简单易行的氢氧化镁制备工艺；③研究以来源广泛的中、低品位含钙 矿石制备高纯度轻质碳酸钙的工艺。本专利技术以镁尾矿为原料，通过镁尾矿的破碎、与添加剂的混合和煅烧、消化、碳化、 氯化反应、沉淀反应及干燥等工艺步骤，制备轻质碳酸钙和氢氧化镁，避开了上述缺点，特 别是解决了传统工艺产品碳酸钙中的杂质氧化镁含量高，碳酸钙纯度低等问题。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术提供了一种，是为 了利用大量排放的镁尾矿和其它原料制备轻质碳酸钙和氢氧化镁，并实现中间产物循环利 用，减少工艺对外购辅料和水的消耗，以解决环境污染问题和充分利用钙和镁资源的目的。技术方案本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种，其特征在于所用镁尾矿为含 氧化钙以重量百分比占18% 36%的镁尾矿；其工艺步骤(1)镁尾矿的破碎和煅烧将大块的镁尾矿破碎得到直径0. 1 20毫米的小块， 与以重量百分比为0. 2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用镁尾矿制备轻质碳酸钙和氢氧化镁的方法，其特征在于：所用镁尾矿为含氧化钙以重量百分比占１８％～３６％的镁尾矿；其工艺步骤：（１）镁尾矿的破碎和煅烧：将大块的镁尾矿破碎得到直径０．１～２０毫米的小块，与以重量百分比为０．１％～２％的添加剂混合均匀，其中添加剂为氯化钙、氯化镁中任意一种或两种以任意比例的混合物，之后将上述小块镁尾矿与添加剂的混合物在６２０～１０２０℃煅烧１０～１５０ｍｉｎ得到煅烧粉末和二氧化碳备用；（２）消化、碳化、氯化反应：将上述煅烧粉末与氯化钙溶液在二氧化碳气氛、１５～８０℃搅拌条件下进行消化、碳化、氯化反应２０～１５０ｍｉｎ后固液分离，得到含ＭｇＣｌ↓［２］的溶液和ＣａＣＯ↓［３］沉淀；其中氯化钙与煅烧粉末中ＭｇＯ的摩尔比为１～１．２∶１，二氧化碳与煅烧粉末中ＭｇＯ和游离态ＣａＯ总量的摩尔比为１～１．２∶１；将ＣａＣＯ↓［３］沉淀在７０～１１０℃干燥得到产物轻质ＣａＣＯ↓［３］；（３）沉淀反应：向含ＭｇＣｌ↓［２］滤液中加入沉淀剂，ＭｇＣｌ↓［２］与沉淀剂反应生成Ｍｇ（ＯＨ）↓［２］沉淀和ＣａＣｌ↓［２］，反应后固液分离，得到含ＣａＣｌ↓［２］的溶液和Ｍｇ（ＯＨ）↓［２］沉淀；且沉淀剂中ＣａＯ与煅烧粉末中ＭｇＯ的摩尔比为１～１．４∶１；（４）氢氧化镁的干燥：将Ｍｇ（ＯＨ）↓［２］沉淀在８０～１６０℃干燥得到产物Ｍｇ（ＯＨ）↓［２］。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛向欣，张悦，朱世玲，杨合，单琪堰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]