[发明专利]一种硼泥酸化法制得的轻质碳酸镁及其生产方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种硼泥酸化法制得的轻质碳酸镁及其生产方法和用途。

背景技术

轻质碳酸镁是一种重要的无机化工产品，广泛应用于橡胶、塑料、食品加工、医疗卫生、绝缘材料、玻璃等领域。轻质碳酸镁相对密度小，质轻而松，可用作橡胶制品的填充剂和补强剂，从而提高橡胶制品的质量。轻质碳酸镁具有不燃烧，高温分解后释放出二氧化碳和水，可用作建筑业中绝热、耐高温的防火保温材料。食品级轻质碳酸镁可用作添加剂、镁元素补充剂。轻质碳酸镁也可用于制造高级玻璃制品、镁盐、颜料、油漆、防火涂料、印刷油墨、陶瓷、化妆品、牙膏等日用化学品和医药制品等。

现有技术中多采用硼泥碳化法制备轻质碳酸镁，硼泥是硼镁矿生产硼砂的废渣，研究表明每生产一吨硼砂需排出4～5吨硼泥。随着对硼砂的需求量增大，硼泥的排放量也随之增长。硼泥的排放不但侵占土地，还会污染环境，破坏土壤性能，因此采用硼泥来制备轻质碳酸镁可以减少硼泥的排放，避免造成环境污染同时也可以节约原料成本。

专利CN1944259A公开了利用白云灰与硼泥生产工业氧化镁的方法，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。此方法中镁的提取率较低，废渣的减少量很少。

早前的研究报道中硼泥的回收利用都只是针对镁，镁的提取率较低，只提取了其中以MgO、MgCO₃形式存在的镁，对镁橄榄石中的镁并未回收，废渣的减少量也很低，未能达到完全综合回收利用。

由于硼泥中镁橄榄石、MgO和MgCO₃均不耐酸，因此，可用酸活化其结构而回收镁和活性SiO₂。

文献(硼泥的综合回收利用试验研究-刘建芬)报道了硼泥盐酸法制备碳酸镁。该方法的主要工艺是硼泥煅烧活化，将活化后的硼泥与定量盐酸反应、过滤，生产的氯化镁粗液进行除铁、锰，得到精镁液与碳酸钠反应制得碳酸镁。此工艺镁的提取率高，但此工艺利用盐酸浸出镁的同时钙也被浸出，而且后期除钙比较麻烦，导致所得产品纯度不够，且进一步使用碳酸钠制备轻质碳酸镁中碳酸钠成本高，导致产品成本增大。

发明内容

针对现有技术中对镁橄榄石中的镁回收率低，产品纯度低，废渣的减少量低，不能达到完全综合回收利用，成本高等问题，本发明提供了一种硼泥酸化法、碳化法制备高纯轻质碳酸镁的工艺，利用硫酸浸出镁，滤液硫酸镁用于制备高纯轻质碳酸镁，沉淀相制备无定型白炭黑。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种硼泥酸化法制备轻质碳酸镁的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)硼泥酸化：将硼泥、硫酸和水混合进行酸化反应，制得酸化浆液；

(2)浆液过滤、除杂：将制得的酸化浆液趁热进行过滤，沉淀相用碱浸出再酸化制得无定型白炭黑；将滤液进行除杂，由于酸法浸出过程中铁、锰、铝等以硫化物的形式与镁一起进入溶液中，因此，根据各物质的溶度积严格控制溶液的pH值，加入双氧水(H₂O₂)，使Mn²⁺氧化成Mn⁴⁺，使铁、锰、铝均被除去；

(3)消化、碳化和热解反应：除杂后的精镁液依次进行消化反应和碳化反应后进行过滤，滤液进行热解得半成品轻质碳酸镁，再经烘干、粉碎制得产品轻质碳酸镁，沉淀烘干得到石膏。

其中，在酸化反应阶段发生的主要反应为：

MgO+H₂SO₄＝MgSO₄+H₂O

MgCO₃+H₂SO₄＝MgSO₄+CO₂+H₂O

Mg₂SiO₄+H₂SO₄＝MgSO₄+SiO₂+H₂O

CaCO₃+H₂SO₄＝CaSO₄+CO₂+H₂O

在浆液过滤、除杂阶段主要反应为：