專利名稱：海水提取高純超細(xì)微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用海水淡化過(guò)程中的凈化海水，特別是一種海水提取高純超細(xì)微粉氫氧 化鎂的生產(chǎn)方法,采用納濾和反滲透膜產(chǎn)出的的濃鹽水，通過(guò)氫氧化鈉沉淀法可以生產(chǎn)出 高純超細(xì)粉無(wú)機(jī)阻燃劑氫氧化鎂。
技術(shù)背景氫氧化鎂作為重要的化工產(chǎn)品和中間體，已在陶瓷材料、環(huán)保、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛 的應(yīng)用。近年來(lái)，又由于其具有分解溫度較高、熱穩(wěn)定性高、無(wú)毒、無(wú)煙及具有抑煙等特 點(diǎn)(多數(shù)性能優(yōu)于氫氧化鋁)，在無(wú)機(jī)阻燃劑領(lǐng)域得到了較快的發(fā)展。目前,氫氧化鎂無(wú)機(jī)阻燃劑的生產(chǎn)方式有兩種， 一是利用化學(xué)合成法，即通過(guò)利用含 有氯化鎂的鹵水、鹵礦等原料與苛性堿類在水介質(zhì)中反應(yīng)，生成氫氧化鎂經(jīng)過(guò)濾、洗滌、 干燥得到；另一種方式是通過(guò)天然礦物水鎂石經(jīng)磨細(xì)到所需粒度制得。對(duì)于以鹵水為原料生產(chǎn)阻燃劑氫氧化鎂的文獻(xiàn)及專利已有多項(xiàng)，中國(guó)專利CN 01141787.0利用老鹵水或菱鎂礦得到的精制氯化鎂溶液和工業(yè)氨水或氨氣為原料，采用超 重力(旋轉(zhuǎn)填充床)技術(shù)，利用液一液相反應(yīng)或氣一液相反應(yīng)方式，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、 粉碎研磨制備納米氫氧化鎂阻燃材料。中國(guó)專利CN1361062 A采用液一液兩相共沉淀反 應(yīng)的全返混液膜反應(yīng)器進(jìn)行鎂鹽與堿液的共沉淀反應(yīng)，使成核、晶化隔離進(jìn)行，將品化后 的物質(zhì)經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、粉碎研磨得到納米氫氧化鎂。中國(guó)專利CN 1145875 A以含 鎂鹵水和硫化堿濃鹵為原料制取硫化氫和氫氧化鎂，連續(xù)制得純度高的硫化氫和易過(guò)濾洗 滌的粒狀氫氧化鎂。中國(guó)專利CN1542036A以可溶性鎂鹽和可溶性堿為原料，在高分子保 護(hù)劑的作用下，通過(guò)高剪切均質(zhì)乳化器強(qiáng)制乳化沉淀，過(guò)濾洗滌、干燥、粉碎研磨得到氫 氧化鎂納米粉體。目前檢索到的文獻(xiàn)和專利至今尚未見(jiàn)到以海水或海水淡化后濃鹽水為原料生產(chǎn)氫氧 化鎂的報(bào)道，而且氫氧化鎂在合成、分離和干燥過(guò)程中易團(tuán)聚，很難直接獲得小顆粒粒徑 產(chǎn)品，因而常采用過(guò)濾、洗漆、干燥后再粉碎研磨的工藝制成不同顆粒粒徑的氫氧化鎂產(chǎn) 品。如此不但工藝繁瑣、污染嚴(yán)重、收率相對(duì)較低。近年來(lái)，無(wú)機(jī)陶瓷超濾膜以其抗污染、膜通量高、膜使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，備受關(guān)注。 利用陶瓷優(yōu)異的材料特性和分離性能進(jìn)行氫氧化鎂溶液的過(guò)濾、洗滌，不但可獲得顆粒粒 徑小于3Mm的高純度的氫氧化鎂漿液，而且產(chǎn)品收率大大提高。因而陶瓷超濾膜在氫氧化 鎂制備中的使用，將使由海水或海水淡化后濃鹽水直接獲得50 2000nm微小尺度氫氧化鎂產(chǎn)品成為可能。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種海水提取高純超細(xì)微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，采用陶瓷超濾
膜分離技術(shù)，對(duì)于以任意濃度的海水、鹵水為原料合成的氫氧化鎂漿液，添加適量分散劑 聚乙二醇1000后，通過(guò)陶瓷超濾膜分離、洗滌都可獲得高純度、小顆粒粒徑的氫氧化鎂產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，操作容易，成本低，利潤(rùn)高，克服以往工藝采用常 規(guī)過(guò)濾無(wú)法控制氫氧化鎂顆粒團(tuán)聚、細(xì)小顆粒無(wú)法截流造成收率低的問(wèn)題，且濃縮、洗滌 在陶瓷超濾膜單元中實(shí)現(xiàn)，徹底解決因大量氯離子的存在導(dǎo)致氫氧化鎂顆粒團(tuán)聚問(wèn)題。本發(fā)明提供的微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法包括下述步驟-采用海水淡化后的海水為原料，加入沉淀劑碳酸鹽，攪拌下反應(yīng)完全，形成碳酸鈣沉 淀，靜止，沉降、澄清、離心分離(或陶瓷膜分離)，完全除去碳酸鈣后，向含鎂的濾液添 加適量分散劑聚乙二醇后，經(jīng)離心泵打入射流器與由堿溶液罐經(jīng)計(jì)量泵打入的堿溶液在靜態(tài)混合器中充分混合反應(yīng)完全，再經(jīng)10 100nm的陶瓷超濾膜濃縮，氫氧化鎂漿液濃縮至 固含量〉15%,反復(fù)洗滌濃縮，第一次洗水放掉，以后洗水可重復(fù)利用，最終洗水電導(dǎo)率< 20(^s/cm，氫氧化鎂漿液固含量％〉15%,再經(jīng)噴霧干燥機(jī)干燥獲得50 2000nm的氫氧化 鎂微粉產(chǎn)品。本發(fā)明提供的微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法包括下述步驟向除鈣反應(yīng)器中通入海水淡化后 的海水，加入沉淀劑碳酸鈉，轉(zhuǎn)速為50 200r/min的速度攪拌下反應(yīng)0. 5 5 h,形成碳酸 鈣沉淀，靜止3 48h ，沉降、澄清、(離心分離或陶瓷膜分離)，完全除去碳酸鈣后，含鎂 的濾液(或上清液)進(jìn)入鎂原料罐，向鎂原料罐中加入理論氫氧化鎂生成量2%的分散劑 聚乙二醇IOOO，攪拌混合均勻后，經(jīng)離心泵打入射流器與由堿溶液罐經(jīng)計(jì)量泵打入的氫氧 化鈉溶液在靜態(tài)混合器中充分混合反應(yīng)完全，反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鎂漿液經(jīng)過(guò)10 100nm的陶 瓷超濾膜反復(fù)濃縮，洗滌至透過(guò)液電導(dǎo)率〈20(^s/cm，濃縮液固含量〉15%，再經(jīng)噴霧千燥 機(jī)干燥，得到高純超細(xì)粉氫氧化鎂產(chǎn)品。所述的海水淡化后的海水(海水淡化預(yù)處理后凈化海水或海水淡化后的濃海水)中鎂 離子的含量2.0 10. Og/L。所述的碳酸鈉與海水淡化后的海水中鈣的濃度的摩爾比是1.2 2.0:1。碳酸鈉的 濃度是0. 5 2. 5mol/L。所述的氫氧化鈉溶液濃度1. 0 10.Omol/L。氫氧化鈉加入量為理論量U倍本發(fā)明采用海水淡化預(yù)處理后凈化海水包括采用常規(guī)處理、微濾、超濾、納濾處理后 海水。本發(fā)明采用海水淡化后濃海水可以是納濾處理后的濃縮液，還可是反滲透產(chǎn)出的濃 縮液。凈化海水是采用超濾、微濾系統(tǒng)產(chǎn)出的凈化海水的工藝方法是將凈化海水放入納濾原料 罐，納濾原料罐液體經(jīng)高壓泵打入納濾膜系統(tǒng)循環(huán)濃縮，將濃縮液放入納濾濃縮液罐，分 析濃縮液中鈣離子濃度，再按照Na2C03/Ca^的摩爾比，加入碳酸鈉溶液，在攪拌下反應(yīng) 2 3h，靜止30h，上清液供氫氧化鎂合成。所述的除鈣之后的鎂原料液，應(yīng)加入分散劑聚乙二醇1000，加入量為理論氫氧化鎂
生成量的2%。所述的氫氧化鎂漿液經(jīng)過(guò)陶瓷超濾膜濃縮至固含量>15%時(shí)再用去離子洗滌。所述的陶瓷超濾膜膜面流速為0. 1 ~ 4米/秒，回流量為15 60%。除鈣單元，是通過(guò)控制碳酸鈉的加入速度和反應(yīng)沉降時(shí)間，控制鈣離子的去除率，碳酸鈣的反應(yīng)時(shí)間不少于2小時(shí),沉降時(shí)間可根據(jù)氫氧化鎂產(chǎn)品純度或后續(xù)工藝要求控制在3 48小時(shí)之間。氫氧化鎂合成單元采用射流器使除鈣后濾液(或上清液)與計(jì)量泵打入的1.0 3.0mol/L的氫氧化鈉溶液混合，然后在靜態(tài)混合器中進(jìn)一步快速混合反應(yīng)，合成細(xì)小顆粒 的氫氧化鎂槳液。本發(fā)明對(duì)氫氧化鎂的產(chǎn)品質(zhì)量分析采用氫氧化鎂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 3607-2000。 本發(fā)明的海水提取高純超細(xì)粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法具有以下優(yōu)越性-1) 鈣離子的去除，充分保證了后續(xù)合成氫氧化鎂產(chǎn)品的純度。同時(shí)為提取氫氧化鎂產(chǎn) 品后母液的進(jìn)一步利用提供了低雜質(zhì)原料。2) 射流器、靜態(tài)混合器、計(jì)量泵的組合使用，使氫氧化鎂的合成在管道上得以實(shí)現(xiàn)， 極大地簡(jiǎn)化了工藝流程，減少占地面積。3) 陶瓷超濾膜的采用，使?jié)饪s、洗滌變得簡(jiǎn)單易操作，有效控制因大量氯離子的存在 導(dǎo)致氫氧化鎂顆粒團(tuán)聚問(wèn)題，洗滌的程度決定了產(chǎn)品的純度與粒度，通過(guò)該工藝可直接獲 得試劑級(jí)、納米級(jí)氫氧化鎂產(chǎn)品。4) 陶瓷超濾膜洗滌、濃縮后漿液可直接用泵打入噴霧干燥機(jī)干燥，使工藝更加簡(jiǎn)化。


圖1氫氧化鎂生產(chǎn)流程示意圖。圖2超濾后海水及反滲透濃海水生產(chǎn)氫氧化鎂工藝流程圖。 圖3采用納濾技術(shù)的氫氧化鎂生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，1-凈化海7jC罐，2-高壓泵，3-除鈣反應(yīng)器，4-碳,高位槽，5-鎂原料罐，6-離心泵，7_針流器，8-堿液(NaOH)罐，9-i憎泵，l(h靜態(tài)混合器，11-陶娜，12-噴霧干 燥機(jī)，13-氫氧化,品，14-去離子水，15-聚乙二醇1000， 16-碳m^丐，17-排放，18-納濾 膜，19-排放，2(HraHCl調(diào)PH值。本發(fā)明所用陶瓷超微濾膜、納濾膜均為市售產(chǎn)品。實(shí)施例1取0.lMm中空纖維超濾膜處理后海水160L,分析鈣、鎂離子濃度后，按照1.4: 1Na2CCVCa^的摩爾比，加入lmol/L碳酸鈉溶液，在攪拌轉(zhuǎn)速60r/min的條件下反應(yīng)2h， 靜止24h， pH=ll，將上清液打入鎂原料罐中。向鎂原料罐中加入理論氫氧化鎂生成量2 %的分散劑聚乙二醇1000,攪拌混合均勻后，鎂原料液經(jīng)離心泵打入射流器與由氫氧化 鈉罐經(jīng)計(jì)量泵打入的2mol/L氫氧化鈉溶液混合，經(jīng)靜態(tài)混合器充分反應(yīng)完全，直接進(jìn)
入50nm陶瓷超濾膜單元，陶瓷超濾膜膜面流速為0. 9米/秒，回流量為40%。經(jīng)陶瓷超濾 膜濃縮至固含量為15%時(shí)，用離心泵打入去離子水濃縮液中，經(jīng)反復(fù)濃縮、洗滌至用AgN03 溶液檢驗(yàn)無(wú)Cr檢出或洗滌液電導(dǎo)率〈18(^s /cm，繼續(xù)將洗滌后氫氧化鎂漿液濃縮至固含 量>15%，將氫氧化鎂漿液用泵打入噴霧干燥機(jī)干燥，得到80 150nm分析純氫氧化鎂產(chǎn)0口 o流程框圖如圖2所示。圖2超濾后海水生產(chǎn)氫氧化鎂流程圖。實(shí)施例2取0.2pm中空纖維微濾膜處理后海水300L,經(jīng)高壓泵打入納濾膜系統(tǒng)循環(huán)濃縮，濃縮至原料液體積的1/3，將濃縮液放入納濾濃縮液罐。分析濃縮液中鈣離子濃度，按照1.38: 1Na2C03/Ca^的摩爾比，加入lmol/L碳酸鈉溶液，在攪拌轉(zhuǎn)速80r/min的條件下反應(yīng)3h，靜止24h，上清液打入氫氧化鎂原料桶中。向鎂原料罐中加入理論氫氧化鎂生成量2%的分散劑聚乙二醇1000，攪拌混合均勻后，鎂原料液經(jīng)離心泵打入射流器與由氫氧化鈉罐經(jīng)計(jì)量泵打入的1.8 mol/L氫氧化鈉溶液混合，經(jīng)靜態(tài)混合器充分反應(yīng)完全，直接進(jìn)入50nm陶瓷超濾膜單元，陶瓷超濾膜膜面流速為1.5米/秒，回流量為50%。經(jīng)過(guò)陶瓷超濾膜濃縮至固含量為18%時(shí)，用離心泵將去離子水打入濃縮液中，經(jīng)反復(fù)濃縮、洗滌至用AgN03溶液檢驗(yàn)無(wú)Cl—檢出或洗漆液電導(dǎo)率〈16(Vs /cm，繼續(xù)將洗滌后氫氧化鎂漿液濃縮至固含量〉18%，將氫氧化鎂漿液用泵打入噴霧干燥機(jī)干燥，得到75 120nm分析純氫氧化鎂產(chǎn)品。圖3是納濾技術(shù)的氫氧化鎂生產(chǎn)流程圖。實(shí)施例3取反滲透膜產(chǎn)出的濃海水160L,分析鈣、鎂離子濃度后，按照1.42: 1Na2CCVCa^的摩爾比，加入1.5mol/L碳酸鈉溶液，在攪拌轉(zhuǎn)速100r/min的條件下反應(yīng)30min，改變攪拌轉(zhuǎn)速40r/min反應(yīng)4h，靜止24h，經(jīng)離心分離濃縮后，濾液放入氫氧化鎂原料桶中。向鎂原料罐中加入理論氫氧化鎂生成量2%的分散劑聚乙二醇1000，攪拌混合均勻后，鎂原料液經(jīng)離心泵打入射流器與由氫氧化鈉罐經(jīng)計(jì)量泵打入的1.5mol/L氫氧化鈉溶液混合，經(jīng)靜態(tài)混合器充分反應(yīng)完全，直接進(jìn)入50nm陶瓷超濾膜單元，陶瓷超濾膜膜面流速為0.8米/秒，回流量為30%。經(jīng)陶瓷超濾膜濃縮至固含量為20%時(shí)，用離心泵打入去離子水于濃縮液中，經(jīng)反復(fù)濃縮、洗滌至用AgNCb溶液檢驗(yàn)無(wú)Cr檢出或洗滌液電導(dǎo)率<120us /cm，繼續(xù)將洗滌后氫氧化鎂漿液濃縮至固含量〉20%，將氫氧化鎂漿液用泵打入噴霧干燥機(jī)干燥，得到70 145nm分析純氫氧化鎂產(chǎn)品。流程框圖如圖2所示。圖2超濾后海水及反滲透濃海水生產(chǎn)氫氧化鎂工藝流程圖。本發(fā)明公開(kāi)和提出的氫氧化鎂生產(chǎn)方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過(guò)借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變工藝路線等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，盡管本發(fā)明的方法已通過(guò)較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法進(jìn)行改動(dòng)或重新組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)最終結(jié)果。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，它們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1、一種微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括下述步驟采用海水淡化后的海水為原料，加入沉淀劑碳酸鹽，攪拌下反應(yīng)完全，形成碳酸鈣沉淀，靜止，沉降、澄清、離心分離(或陶瓷膜分離)，完全除去碳酸鈣后，向含鎂的濾液添加適量分散劑聚乙二醇后，經(jīng)離心泵打入射流器與由堿溶液罐經(jīng)計(jì)量泵打入的堿溶液在靜態(tài)混合器中充分混合反應(yīng)完全，再經(jīng)10～100nm的陶瓷超濾膜濃縮，氫氧化鎂漿液濃縮至固含量＞15％，反復(fù)洗滌濃縮，第一次洗水放掉，以后洗水可重復(fù)利用，最終洗水電導(dǎo)率＜200μs/cm，氫氧化鎂漿液固含量％＞15％，再經(jīng)噴霧干燥機(jī)干燥獲得50～2000nm的氫氧化鎂微粉產(chǎn)品。
2、 一種微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括下述步驟 向除鈣反應(yīng)器中通入海水淡化后的海水，加入沉淀劑碳酸鈉，轉(zhuǎn)速為50 200r/min的速度攪拌下反應(yīng)0.5 5 h，形成碳酸鈣沉淀，靜止3 48h ，沉降、澄清、離心分離或陶瓷 膜分離，完全除去碳酸鈣后，含鎂的濾液或上清液進(jìn)入鎂原料罐，向鎂原料罐中加入理論 氫氧化鎂生成量2%的分散劑聚乙二醇1000，攪拌混合均勻后，經(jīng)離心泵打入射流器與由 堿溶液罐經(jīng)計(jì)量泵打入的氫氧化鈉溶液在靜態(tài)混合器中充分混合反應(yīng)完全，反應(yīng)產(chǎn)物氫氧 化鎂漿液經(jīng)過(guò)10~100nm的陶瓷超濾膜反復(fù)濃縮，洗滌至透過(guò)液電導(dǎo)率〈200ns/cm，濃縮 液固含量〉15%，再經(jīng)噴霧干燥機(jī)干燥，得到高純超細(xì)粉氫氧化鎂產(chǎn)品。
3、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的海水淡化后的海水中鎂離子 的濃度是2.0 10. Og/L。
4、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的碳酸鈉與海水淡化后的海水 中鈣的濃度的摩爾比是1.2 2.0:1，碳酸鈉的濃度是0. 5 2. 5mol/L。
5、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的氫氧化鈉溶液濃度1.0 10.Omol/L。
6、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的海水淡化后的海水是超濾、 微濾系統(tǒng)產(chǎn)出的凈化海水，是叫凈化海水放入納濾原料罐，納濾原料罐液體經(jīng)高壓泵打入納 濾膜系統(tǒng)循環(huán)濃縮，將濃縮液放入納濾濃縮液罐，分析濃縮液中鈣離子濃度，再按照Na2C03 /C^+的摩爾比，加入碳酸鈉溶液，在攪拌反應(yīng)2 3h，靜止30h,上清液供氫氧化鎂合成。
7、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的除鈣之后的鎂原料液，應(yīng)加 入分散劑聚乙二醇1000，加入量為理論氫氧化鎂生成量的2%。
8、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的氫氧化鎂漿液經(jīng)過(guò)陶瓷超濾 膜濃縮至固含量〉15%時(shí)再用去離子洗滌。
9、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的氫氧化鎂漿液濃縮至與凈化 海水的體積比為1: 50 100，再進(jìn)行洗滌、濃縮。
10、 按照權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的陶瓷超濾膜膜面流速為0.1 ~ 4米/秒，回流量為15 60%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海水提取高純超細(xì)微粉氫氧化鎂的生產(chǎn)方法。采用海水淡化后的海水為原料，加入沉淀劑碳酸鹽形成碳酸鈣沉淀，分離，含鎂的濾液作為原料液，添加適量分散劑聚乙二醇1000后，經(jīng)離心泵打入射流器與由堿溶液罐經(jīng)計(jì)量泵打入的堿溶液在靜態(tài)混合器中反應(yīng)，再經(jīng)10～100nm的陶瓷超濾膜濃縮至固含量大于15％，洗滌至透過(guò)陶瓷膜的洗水電導(dǎo)率＜200.0μs/cm，再將氫氧化鎂漿液經(jīng)噴霧干燥機(jī)干燥。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，操作容易，成本低，利潤(rùn)高，克服以往工藝采用常規(guī)過(guò)濾無(wú)法控制氫氧化鎂顆粒團(tuán)聚、細(xì)小顆粒無(wú)法截流造成收率低的問(wèn)題，且濃縮、洗滌在陶瓷超濾膜單元中實(shí)現(xiàn)，徹底解決因大量氯離子的存在導(dǎo)致氫氧化鎂顆粒團(tuán)聚問(wèn)題。
文檔編號(hào)C09K21/02GK101125669SQ20071005802
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者馬敬環(huán) 申請(qǐng)人:馬敬環(huán)