卤水-碳铵法制备特级轻质氧化镁的新工艺技术研究

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氧化镁(MgO)是镁化合物的核心,因为它产量大,应用面广,品种规格多,并且还是其他高纯镁化合物的原料。我国是一个产镁大国,仅菱镁矿资源贮量约占世界总贮量的1/3,也是一个镁盐出口大国,但主要是以出口低值镁矿为主,这种只顾眼前利益,长期廉价出卖资源,不符合我国经济持续发展的政策。 我国有漫长的海岸线,有取之不尽的海水资源,又是世界上生产海盐最多的国家,每年约副产卤水2000万m3。卤水是浓缩了的海水,其中可溶性无机盐浓度是海水的40~50倍,其主要成分是镁,以卤水为原料生产镁产品,不仅价格便宜,而且卤水含杂质少,成分均匀,易处理,容易制备高纯镁制品。同时又减少了卤水中Mg2+给制盐工业带来的二次污染,是一举两得的事,但是长期以来未能引起重视,90%以上的卤水没有被利用,大量镁资源白白浪费了,实在可惜! 随着科学技术的飞速发展,镁产品的用途日益广泛,特别是高新科技领域内的应用,就需要高品质的镁产品。我国的镁产品工业,生产工艺落后,生产成本高,能耗大,产品品种单一,无法同工业发达国家竞争,失去了市场竞争力。 本研究就是根据我国国情(有大量碳酸氢铵的生产)以卤水(或地下卤水)为原料,以碳酸氢铵和氨水为沉淀剂生产特级轻质氧化镁的新工艺研究。这种生产工艺技术在国外很少有报道,国内近年来虽有些试验研究,但大多停留在试验阶段,在山东省虽有些小厂用碳酸氢铵作沉淀剂(以期代替纯碱)生产轻质氧化镁,但工艺不合理,能耗高,经济效益差,大多处于开开停停的困境中。所以研究高附加值的特级轻质氧化镁及其新工艺技术,节能降耗,增大经济效益和社会效益就是本研究的目的。 本研究所述的工艺是采用卤水、碳酸氢铵和氨水为原料,生产特级轻质氧化镁的方法。首先,将部分碳酸氢铵和氨水配成一定浓度的溶液,并将该溶液逐滴加入到卤水中,并在一定温度下反应。反应后,分批添加固体碳酸氢铵,直到沉淀完全。然后经陈化、热解、过滤、洗涤、干燥、粉碎、煅烧等工序制成轻质氧化镁。通过对碳酸氢铵和氨水的消耗量,反应温度对视比容、回收率的影响等工艺条件的研究和探讨,找到其最佳工艺条件。从而达到节能降耗并生产出特级轻质氧化镁产品的目的。在此基础上进行了工业放大试验,效果也非常理想。此方法的优点是工艺简单、易于操作控制、产品质量稳定、附加值高、经济效益显著。 尽管卤水杂质含量少,为确保产品质量,本研究对其进行了净化处理。加入少量次氯酸钠和与5042一等摩尔的氯化钙以去掉铁、锰、50扩等杂质。并按反应原理,实验中紧紧抓住碳酸氢钱的离解式反应中生成的HCO3.或放出的CO:的利用和循环利用这一关键,进行了实验条件的探索。通过试验找出了:氨水的用量与卤水(浓度一定)用量,以及碳酸氢按用量与氨水之间的用量比。选出了最佳的三者之间用量关系,为:卤水用量:氨水用量=卜0.221(质量比);氨水用量:碳酸氢馁用量=1:0.61(质量比)。 按此用量比,可使碳酸氢馁的耗量(生产一吨轻质氧化镁)由原来的4一6吨降低到2吨左右,从而大大降低了生产成本。 通过对反应温度、热解温度对轻质氧化镁的产率与视比容关系的试验,得出在反应温度较低时,尽管热解温度较高,轻质氧化镁的视比容和产率都较低,随着反应温度的升高,视比容和产率也相应升高。综合考虑得到了较适宜工艺条件:反应温度为:60士5℃;热解温度为:70士5℃;热解时间为1小时。 在小试、重复试验及放大试验的基础上,在山东潍坊地区天盛氧化镁厂进行了工业试生产,制备出特级轻质氧化镁产品,同时大大降低了生产成本,改善了操作环境。本工艺具有工艺简单,流程短,改善了操作环境,Mg2+回收率高等特点,特别适合中小规模生产,另外减少了原料消耗,降低了生产成本,生产出高附加值的特级轻质氧化镁,达到了节能降耗,增加经济效益的目的。
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