[发明专利]一种通过碳铵循环法经三水碳酸镁生产高纯氧化镁的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机盐化工生产领域，特别涉及一种通过碳铵循环法经三水碳酸镁生产高纯氧化镁的方法。

背景技术

我国卤水镁资源丰富，大量的镁主要是以氯化物的形式存在于海水、盐湖水和井卤中。卤水经提钠、钾后得到富含氯化镁水溶液或者氯化镁水合物。而利用该镁资源可以生产高附加值的氧化镁产品。

高纯氧化镁作为一种重要的无机化工产品，广泛应用于硅钢片的表面涂层、橡胶、油漆、纸张生产的填充料、钢球磨光剂、玻璃钢用的增塑剂等。我国高纯氧化镁需每年需求缺口在9万吨左右，占到总需求量的90％，而且需求量还将进一步扩大。

目前国内生产高纯氧化镁采用的是煅烧菱镁矿制得的轻烧氧化镁，再经过电熔凝结或重烧制取高纯氧化镁。此法只能生产含量在95％左右的氧化镁，很少能达到MgO含量在98％以上的高纯氧化镁，即使生产出高纯氧化镁，能耗量也很大。

利用卤水氯化镁生产氧化镁的主要技术路线有直接分解法和沉淀法。直接分解法对于水氯镁石原料的纯度要求很高，煅烧过程温度高，副产物氯化氢气体对生产设备有严重的腐蚀。沉淀法的中间体主要是氢氧化镁和碱式碳酸镁。氢氧化镁中间体很容易团聚，过滤性能差，并且需要的洗涤用水量大。而碱式碳酸镁中间体的制备温度高，因此能耗高。鉴于此，开发一种以卤水氯化镁为原料，可以在较低温度下得到晶形良好且易于过滤的中间体，该中间体可以在较低的温度下煅烧得到高纯氧化镁，并且副产物可以循环使用的方法，不仅解决了氯化铵母液排放造成的环境污染和二氧化碳排放造成的温室效应问题，而且实现了镁资源的高值化利用，产生明显的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过碳铵循环法经三水碳酸镁生产高纯氧化镁的方法，以卤水氯化镁为原料，通过碳铵循环法，制备晶形良好且易于过滤的三水碳酸镁中间体，经进一步煅烧生产高纯氧化镁，同时实现煅烧三水碳酸镁过程中产生的二氧化碳和沉镁的氯化铵母液蒸氨后的氨气循环利用。

本发明的技术方案是利用三水碳酸镁中间体煅烧产生的二氧化碳和氯化铵母液蒸氨后的氨气作为沉淀剂，与净化后的卤水氯化镁在较低的温度下反应，得到晶形良好且易于过滤的三水碳酸镁中间体，经进一步煅烧得到高纯氧化镁，煅烧产生的二氧化碳和氯化铵母液蒸氨后的氨气循环利用。氨气、二氧化碳和氯化镁反应原理如下：

2NH₃+CO₂+H₂O＝(NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃+MgCl₂+3H₂O＝MgCO₃·3H₂O↓+2NH₄Cl

符号：↓是结晶析出(沉淀)

本发明利用煅烧三水碳酸镁中间体过程中产生二氧化碳和沉镁的氯化铵母液蒸氨后的氨气作为沉淀剂，以卤水氯化镁为原料，可以在较低的温度下得到晶形良好且易于过滤的三水碳酸镁中间体，整个工艺过程实现的氨气和二氧化碳的循环利用。不仅解决了氯化铵母液排放造成的环境污染和二氧化碳排放造成的温室效应问题，而且实现了镁资源的高值化利用，产生明显的经济效益。

本发明是通过碳铵循环法，以卤水氯化镁为原料，经三水碳酸镁中间体生产高纯氧化镁，工艺包括三水碳酸镁中间体的结晶、过滤洗涤、煅烧、二氧化碳回收、氯化铵母液蒸氨工序。工艺步骤为：

(1)制备三水碳酸镁中间体

将卤水氯化镁配置成浓度为0.5～4.5mol/L的氯化镁溶液，加入反应结晶釜中，温度控制在20～40℃，在搅拌条件下向反应结晶釜中通入氨气和二氧化碳；镁和氨的当量比为1∶2、氨流量为0.5～1.5升/分、二氧化碳的流量为0.25～1.0升/分；当溶液中氯化镁浓度达到0～0.05mol/L时停止加料，继续搅拌30～120分钟。过滤后的固体为三水碳酸镁中间体；过滤后得到的滤液则用作蒸氨的原料；生产的三水碳酸镁中间体的纯度大于98.5％。

(2)三水碳酸镁过滤和洗涤

将(1)得到的三水碳酸镁中间体用去钙离子水洗涤两次，去钙离子水与滤饼的质量比为1.5∶1～3∶1，过滤后得到的三水碳酸镁的自由水含水率为15％～25％(质量百分含量)。

(3)三水碳酸镁煅烧