[发明专利]一种硼泥制备轻质碳酸镁工艺

说明书

技术领域

本发明涉一种硼泥制备轻质碳酸镁工艺，尤其涉及采用低温热解的方法用硼泥制备轻质碳酸镁的工艺。

背景技术

硼泥是工业上利用硼镁(铁)矿生产硼砂后排出的废渣，每生产一吨硼砂约排出4～5吨硼泥。目前我国硼砂生产厂较多，每年有大量硼泥排出并堆积野外，侵占土地，污染环境。硼泥的主要化学组成为MgO和SiO₂，并含有一定量的Fe₂O₃、B₂O₃和少量CaO、Al₂O₃等

轻质碳酸镁是一种重要的无机化工产品，其用途广泛，可用作橡胶、绝缘材料、玻璃等的添充剂和补强剂，绝热、耐高温的耐火材料，化工行业试剂，食品及化妆品添加剂等。因此，分析研究硼泥的性质，使用硼泥制备轻质碳酸镁对提高经济效益、减少环境污染、促进资源再生都有重要意义。

目前利用硼泥制备轻质碳酸镁的主要方法有：

酸法：在酸法反应工艺中，根据硼泥中镁橄榄石和碳酸镁都不耐强酸的特点，使其中的镁转化成可溶性镁盐，再经过滤、洗涤等制得轻质碳酸镁。采用此方法容易使硼泥中其它杂质也进入溶液中，不但增加酸用量，同时影响最终产品纯度，同样此方法对设备要求高，产品成本高；

物理活化法：将硼泥在600-700℃左右条件下烘10h左右，然后加水消化、碳化等制得轻质碳酸镁。此方法耗能大，硼泥中以硅酸镁形式存在的镁未能得到提取，镁的提取率较低；

碱法碳化法：将硼泥与一定量氧化钙(或氢氧化钠、氢氧化钾等)进行消化反应，再碳化等制得轻质碳酸镁。CN102424408A公开了谢新林、李广凡等人的题为“一种综合利用硼泥的方法”的专利，该方法的主要工艺为将硼泥与一定量氧化钙和水混合反应，使其中惰性碳酸镁转化为氢氧化镁，消化后的浆液经稀释、降温等再进行碳化反应，碳化液经过滤、热解、再过滤、干燥等步骤制得最终产品轻质碳酸镁。CN1944259A公开了高佳令等人的题为“利用白云灰与硼泥生产工业氧化镁的方法”的专利，该方法的主要工艺为白云灰经消化后(主要成份为氢氧化钙和氢氧化镁)与硼泥反应，氢氧化钙与硼泥中的惰性碳酸镁反应，使碳酸镁转化为氢氧化镁，再经碳化、热解、干燥(产品为轻质碳酸镁)、煅烧等工序获得工业氧化镁。此方法中碳酸氢镁溶液热解阶段能耗大，占整个工艺能耗50％以上，能耗的增加导致成本上升，不利于工业化生产。

由此可见，酸法与物理活化法都有无法克服的局限性，而碱法碳化法的技术问题在于热解阶段耗能大，本领域急于寻找一种硼泥制备轻质碳酸镁工艺，其能克服上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种优化硼泥碱法碳化法制备轻质碳酸镁的工艺，其使用低温热解的工艺条件，节能同时制得高纯轻质碳酸镁，其中碳化后的渣体用于制砖，从而实现零排放。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种硼泥制备轻质碳酸镁工艺，其包括以下步骤：

(A)消化：将硼泥、氧化钙和水混合并进行反应，制得消化浆液；

(B)碳化：补充水至消化浆液中，降温，持续通入二氧化碳，搅拌，溶液pH为7.2时为碳化终点；

(C)热解：将所述碳化溶液进行过滤，得滤液和渣体，所述滤液加入碱并进行热解；

(D)纯化：将热解后的混合液进行过滤、洗涤、烘干即得产品轻质碳酸镁。

本发明先将硼泥中碳酸镁转化为活性氢氧化镁，再经碳化、过滤、滤液加碱进行低温热解、再过滤、滤饼洗涤、干燥、粉碎等制得高纯轻质碳酸镁产品。其中碳化后的渣体用于制砖，从而实现零排放。

具体地，所述硼泥制备轻质碳酸镁的工艺为：

(A)消化：将硼泥、氧化钙和水以重量比为1：0.5-2：6-10混合，优选地，以重量比1：0.4-0.6：3-6混合，例如1：0.4：3，1：0.6：6，1：0.5：4。消化反应温度为85-100℃，反应时间2-3.5小时。该阶段发生的反应为：

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

Ca(OH)₂+MgCO₃＝CaCO₃+Mg(OH)₂

这一阶段，将碳酸镁转化为氢氧化镁，氢氧化镁利于后续碳化反应。

(B)碳化：额外补充重量为消化步骤中氧化钙重量的20-40倍，温度为0-30℃的水于消化浆液中，进行碳化反应，并持续通入0.2-0.5Mpa的二氧化碳，搅拌1-2小时。