一種利用重鎂水制備無結(jié)晶水碳酸鎂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種制備碳酸鎂的方法，特別是一種利用白云石碳化法、菱鎂礦碳化法工藝中的重鎂水制備無結(jié)晶水碳酸鎂的方法，屬于無機(jī)材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外市場上使用和銷售的“碳酸鎂產(chǎn)品”，除了天然菱鎂礦碳酸鎂產(chǎn)品外，人工合成的“碳酸鎂”產(chǎn)品均為水合堿式碳酸鎂:xMgC03.yMg(0H)2.2出0，其中1=1~4，7=0~1，ζ=0?8。據(jù)文獻(xiàn)報道作為碳酸鎂的水合物存在的形式有:MgC03.H20、MgC03.3H20,MgC03.2H2O 以及堿式碳酸鎂:4MgC03.Mg(0H)2.8H20、4MgC03.Mg(0H)2.6H20,4MgC03.Mg (OH) 2.5H20、4MgC03.Mg(0H)2.4H20^4MgC03.Mg(0H)2.7H20；3MgC03.Mg(0H)2.3H20^3MgC03.Mg(0H)2.4H20等形式。時銷產(chǎn)品中以4MgC03.Mg(0H)2.4H20產(chǎn)品為主。
[0003]工業(yè)上堿式碳酸鎂的制備方法大致分為:(l)MgCl2或MgS04純堿法；(2)MgCl2或MgS04小蘇打法或碳酸氫銨法;(3 )碳化法，分為白云石碳化法、菱鎂礦(輕燒氧化鎂粉)碳化法、石棉尾礦碳化法、苦鹵(水氯鎂石)石灰或白云灰碳化法等；(4)復(fù)分解法等。以上方法中由于工藝反應(yīng)體系性質(zhì)決定了不能或難以生產(chǎn)無結(jié)晶水碳酸鎂產(chǎn)品。堿式碳酸鎂又稱輕質(zhì)碳酸鎂，相對密度小，質(zhì)輕而松，可用作橡膠制品的優(yōu)良填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑。由于它具有不燃燒和質(zhì)地輕松的特點，可用于絕熱、耐高溫的防火保溫材料，也可用于制造玻璃制品、鎂鹽、顏料、油漆、防火涂料、印刷油墨、陶瓷、化妝品、牙膏等日用化學(xué)品和醫(yī)藥制品，食品級輕質(zhì)碳酸鎂可用于面粉添加劑，還可用于干燥劑、載體、抗結(jié)塊劑等等。隨著時代的進(jìn)步，對碳酸鎂需求也不斷發(fā)展。不僅需求輕質(zhì)碳酸鎂，有些行業(yè)需求重一些的碳酸鎂，如塑料行業(yè)。作為阻燃劑使用時，需要加工溫度高一些的產(chǎn)品。近年來，無結(jié)晶水碳酸鎂制備引起國內(nèi)外科技界關(guān)注。專利CN1362371A提供了一種在循環(huán)介質(zhì)中制備高純度氧化鎂或碳酸鎂的方法，以工業(yè)氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂和碳酸銨水溶液為原料制備中間產(chǎn)品四水碳酸銨鎂復(fù)鹽沉淀，經(jīng)過濾、低溫?zé)岱纸庵苽錈o結(jié)晶水碳酸鎂。大連交通大學(xué)王晶等人提出以氯化鎂為原料，尿素為沉淀劑，在檸檬酸鈉做表面活性劑的條件下，采用水熱法制備出無水碳酸鎂粉體，均未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種利用重鎂水制備無結(jié)晶水碳酸鎂的方法，其原料來源廣泛、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的方法以重鎂水為主要原料。在白云石碳化法或菱鎂礦碳化法生產(chǎn)工業(yè)堿式碳酸鎂工藝中，碳化液過濾分離出的濾液，稱為重鎂水，重鎂水中含有溶解碳酸氫鎂稀溶液，以MgO計，含量4?10g/L。
[0006]具體的，本發(fā)明的一種利用重鎂水制備無結(jié)晶水碳酸鎂的方法，包括以下步驟:
(1)向重鎂水中加入沉淀劑，沉淀劑的加入量為重鎂水中MgO摩爾數(shù)量的0.4?1.2倍，沉淀劑與重鎂水中的碳酸氫鎂進(jìn)行反應(yīng)，生成含結(jié)晶水的碳酸鎂沉淀產(chǎn)物懸濁液； 所用沉淀劑是:氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氧化鎂、輕燒氧化鎂粉，其中的一種或幾種的混合物；
(2 )將懸濁液過濾，進(jìn)行固液分離，收集濾餅，濾液綜合利用；
(3)將步驟(2)所得濾餅送入低溫干燥和高溫干燥組成的二級干燥系統(tǒng)，其中，低溫干燥在二氧化碳?xì)夥罩羞M(jìn)行，控制溫度70?150°C，低溫干燥階段除去濾餅中90%以上自由水份;含有10%以下自由水份和全部結(jié)晶水的碳酸鎂送入高溫干燥系統(tǒng)，控制溫度150?300°C，制得無結(jié)晶水碳酸鎂產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明的方法，步驟(3)中，二氧化碳質(zhì)量濃度10%?60%，含有⑶2氣體可以是凈化后各種煅燒窯爐的窯氣或凈化后鍋爐煙道氣或干凈空氣中混配有C02的混合氣體等。低溫干燥和高溫干燥階段時間分別為2?6 ho
[0008]本發(fā)明的方法，二級干燥設(shè)備，低溫干燥在實驗室中可選干燥箱，工業(yè)生產(chǎn)中可選用箱式干燥機(jī)、帶式干燥機(jī)、鏈層式干燥機(jī)、隧道窯式干燥窯等；高溫干燥在實驗室中可選用不銹鋼管自制干燥器，工業(yè)生產(chǎn)中可選用回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)、強(qiáng)力干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)等。
[0009]本發(fā)明取得的有益效果如下:本發(fā)明的方法投資費用低，克服了碳化法生產(chǎn)能耗高的弊病，生產(chǎn)過程節(jié)能減排效果顯著，為市場提供了阻燃劑新產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0010]以下實施例用于說明本發(fā)明。
[0011]實施例1
在反應(yīng)器內(nèi)加入含6g/L MgO的重鎂水1000mL，溫度為30°C，將濃度為2mol/L氨水150mL緩慢加入反應(yīng)器重鎂水中，開啟攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速控制在50?60轉(zhuǎn)/min，攪拌3h，停止攪拌，靜置沉淀3h，觀察沉淀，并進(jìn)行抽濾，用蒸餾水每次加500mL打漿洗滌抽濾2次，濾餅送干燥箱，在120°C進(jìn)行低溫干燥3h，其中自由水約含5%;再將其置于不銹鋼管內(nèi)，在200°C恒溫2h，制得無水碳酸鎂產(chǎn)品11.5g，鎂回收率92%。濾液和洗水分別儲存在濾液槽和洗水槽，可作為消化和碳化用水。
[0012]實施例2
在反應(yīng)器內(nèi)盛入含7g/L MgO的重鎂水1000mL，溫度為40°C，將濃度為2mol/L NaOH溶液180mL緩慢加入反應(yīng)器重鎂水中，開啟攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速控制在50?60轉(zhuǎn)/min，攪拌2.5h，停止攪拌，靜置沉淀2.5h，觀察沉淀，并進(jìn)行抽濾，用蒸餾水每次加500mL打漿洗滌抽濾2次，濾餅送干燥箱，在110°C進(jìn)行低溫干燥3.5h，其中自由水約含6%;再將其置于不銹鋼管內(nèi)在190°C恒溫2.5h，制得無水碳酸鎂產(chǎn)品13.5g，鎂回收率91.84%。濾液和洗水分別儲存在濾液槽和消化槽，綜合利用。
[0013]實施例3
在反應(yīng)器內(nèi)盛入含8g/L MgO的重鎂水1000mL，溫度為50°C，將濃度為lmol/L Mg(0H)2懸濁液100mL緩慢加入反應(yīng)器重鎂水中，開啟攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速控制在50?60轉(zhuǎn)/min，攪拌2h，停止攪拌，靜置沉淀2h，抽濾，濾餅送干燥箱，在105°C、30% C02氣氛下低溫干燥3h，其中自由水約含6%以下;再將其置于不銹鋼管內(nèi)在200°C恒溫2h，制得無水碳酸鎂產(chǎn)品28.9g，鎂回收率96.94%。
【主權(quán)項】
1.一種利用重鎂水制備無結(jié)晶水碳酸鎂的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)向重鎂水中加入沉淀劑，沉淀劑的加入量為重鎂水中MgO摩爾數(shù)量的0.4?1.2倍，沉淀劑與重鎂水中的碳酸氫鎂進(jìn)行反應(yīng)，生成含結(jié)晶水的碳酸鎂沉淀產(chǎn)物懸濁液； 所用沉淀劑是:氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氧化鎂、輕燒氧化鎂粉，其中的一種或幾種的混合物； (2 )將懸濁液過濾，進(jìn)行固液分離，收集濾餅，濾液綜合利用； (3)將步驟(2)所得濾餅送入由低溫干燥和高溫干燥組成的二級干燥系統(tǒng)，其中，低溫干燥在二氧化碳?xì)夥罩羞M(jìn)行，控制溫度70?150°C，低溫干燥階段除去濾餅中90%以上自由水份;含有10%以下自由水份和全部結(jié)晶水的碳酸鎂送入高溫干燥系統(tǒng)，控制溫度150?300°C，制得無結(jié)晶水碳酸鎂產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中，二氧化碳質(zhì)量濃度10%?60%，含有C02氣體是凈化后各種煅燒窯爐的窯氣或凈化后鍋爐煙道氣或干凈空氣中混配有C02的混合氣體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于低溫干燥階段和高溫干燥階段時間分別為2?6h0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用重鎂水制備無結(jié)晶水碳酸鎂的方法：包括以下步驟：（1）在常溫下向重鎂水中加入一定量的沉淀劑，生成含結(jié)晶水的碳酸鎂沉淀懸濁液；（2）將上述懸濁液過濾分離，收集濾餅，濾液儲存，綜合利用；（3）濾餅經(jīng)二級干燥，首先在含有二氧化碳?xì)夥罩羞M(jìn)行低溫干燥，干燥溫度控制在70~150℃，脫除90%以上自由水，然后送入高溫干燥，干燥溫度控制在150~300℃，脫除其余自由水和結(jié)晶水，制得無結(jié)晶水碳酸鎂產(chǎn)品。本發(fā)明的方法投資費用低，克服了碳化法生產(chǎn)能耗高的弊病，較輕質(zhì)碳酸鎂生產(chǎn)節(jié)能減排效果顯著，提供了阻燃劑新產(chǎn)品。
【IPC分類】C01F5/24
【公開號】CN105460961
【申請?zhí)枴緾N201610023080
【發(fā)明人】宋麗英, 胡澤銘, 胡曉波, 胡慶福
【申請人】宋麗英
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月14日