[发明专利]白云石海水卤水制取轻质碳酸镁和氧化镁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化工领域中轻质碳酸镁和氧化镁的制取技术，特别涉及利用白云石和海水卤水制取轻质碳酸镁和氧化镁的方法。

背景技术

轻质碳酸镁和氧化镁是重要的化工原料，轻质碳酸镁被广泛用于橡胶制品的填充剂和补强剂、绝热耐高温材料、日用化学品、医药用品及抗结块剂等；氧化镁主要用于陶瓷、搪瓷、耐火材料、橡胶的促进剂和催化剂等。

目前，轻质碳酸镁和氧化镁的生产中，主要采用白云石为原料，将煅烧白云石获得的轻烧白云石加水消化制得氢氧化镁，将氢氧化镁经二氧化碳气体碳化制得重镁水(碳酸氢镁)，再将重镁水热解制得轻质碳酸镁，然后煅烧轻质碳酸镁制得氧化镁。

采用白云石为原料生产轻质碳酸镁和氧化镁的方法，包括有白云石碳化法、卤水碳化法。

在白云石碳化法中，将轻烧白云石加水消化制得氢氧化镁时，同时生成有氢氧化钙，二氧化碳气体碳化制取重镁水时副产大量含镁碳酸钙，每生产1吨轻质碳酸镁副产含镁碳酸钙约2.5吨，含镁碳酸钙含有较高镁、硅等杂质，降低了含镁碳酸钙的产品质量。而且，白云石碳化法能耗高、耗水量大，重镁水热解能耗占总能耗的48.3％，每吨轻质碳酸镁耗水量达80吨，从而使轻质碳酸镁的生产成本更大。

卤水碳化法是对上述白云石碳化法的改进，将轻烧白云石加水消化制得的氢氧化镁和氢氧化钙的混合乳液与含镁卤水反应，增加氢氧化镁的制取量，再经二氧化碳气体碳化制取重镁水时基本不产生含镁碳酸钙。但是，卤水碳化法也是由重镁水热解制得轻质碳酸镁，能耗很大，而且，每吨轻质碳酸镁耗水量约40吨，耗水量依然较大。

现有技术的采用白云石为原料生产轻质碳酸镁和氧化镁的方法，无论是白云石碳化法还是卤水碳化法，存在能耗高、耗水量大、生产成本高等诸多弊端，影响工业化规模生产。

发明内容

针对现有技术的生产轻质碳酸镁和氧化镁中存在的能耗高、耗水量大、生产成本高等问题，本发明在改进卤水碳化法的基础上，推出制取轻质碳酸镁和氧化镁的新方法，通过采用重镁水加入碱性物质的方法，替代传统白云石碳化法和卤水碳化法的重镁水热解制取轻质碳酸镁工艺，降低产品的能耗。

本发明提出的白云石海水卤水制取轻质碳酸镁和氧化镁的方法，其工艺步骤包括白云石煅烧、消化反应、氢氧化镁合成、氢氧化镁碳化、碳酸镁合成结晶、洗涤分离、烧制氧化镁等。

1、白云石煅烧

MgCO₃·CaCO₃→MgO·CaO+CO₂↑

白云石在900～1000℃下煅烧，制得轻烧白云石和窑气，窑气为含有较高浓度二氧化碳的高温气体。

2、消化反应

MgO·CaO+2H₂O→Mg(OH)₂+Ca(OH)₂

轻烧白云石加水消化得含有氢氧化钙和氢氧化镁的白云石乳，氢氧化镁以固相形式存在，少量的氢氧化钙电离为钙离子和氢氧根离子，大部分氢氧化钙以固相形式存在。

3、氢氧化镁合成

Ca(OH)₂+Mg²⁺→Mg(OH)₂↓+Ca²⁺

将消化后的白云石乳与海水卤水混合，按白云石乳中氢氧化钙和海水卤水中镁离子摩尔比0.6～0.8∶1的比例混合。白云石乳中氢氧化钙和海水卤水中镁离子反应，反应时间30分钟，生成氢氧化镁。再将反应完成液压滤得氢氧化镁滤饼。

4、氢氧化镁碳化

Mg(OH)₂+CO₂→Mg(HCO₃)₂

氢氧化镁滤饼与水或后续工序产生的析镁母液混合制浆，氢氧化镁浆浓度为含氢氧化镁4～6％。再将氢氧化镁浆泵入碳化塔，与通入碳化塔的净化压缩的窑气反应，控制反应温度不高于30℃，获得含碳酸氢镁的重镁水。

5、碳酸镁合成结晶

氢氧化镁与窑气在碳化塔碳化反应后获得的重镁水过滤后，加入碱性物质结晶生成碱式碳酸镁沉淀，结晶沉淀的温度范围为20～60℃。所述的碱性物质为氢氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾、氧化镁中的一种或两种的混合物。碱性物质加入量为：重镁水中碳酸氢镁与碱性物质的摩尔比为1∶1～3。