[发明专利]一种菱镁矿除钙工艺

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工和无机化工技术领域，具体涉及到以菱镁矿为原料，经化学加工除去其中的钙质，制取高纯镁质化工材料的生产工艺。

背景技术

菱镁矿是一种主要含碳酸镁非金属矿物，它是金属镁和镁质材料的重要来源。以菱镁矿为原料用硅铁在电炉中进行还原反应可制得金属镁。也可将菱镁矿进行其他的热加工或化学加工制取各种镁质材料。如菱镁矿经800-1200℃煅烧得氧化镁粉末，俗称轻烧粉。轻烧粉可直接用于冶金、建材、环保等领域。轻烧粉经进一步的高温煅烧可制得电工级氧化镁或高纯镁砂，而用于绝缘材料或冶金耐火材料。轻烧粉经消化、碳化、热解、过滤、干燥、煅烧等化学加工可制取轻质氧化镁和轻质碳酸镁，轻质氧化镁和轻质碳酸镁可广泛应用于塑料、橡胶、医药、食品、造纸、农业、电子等领域。也可将轻烧粉与硫酸、盐酸等反应可制取硫酸镁、氯化镁等化工产品。

中国是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家。总保有储量矿石30亿吨，居世界第1位。我国已探明的菱镁矿矿区27处，分布于9个省(区)，以辽宁菱镁矿储量最为丰富，占全国的85.6％，主要分布在辽宁海城、大石桥、凤城、宽甸等地；山东、西藏、新疆、甘肃次之。

菱镁矿中除含主要成分碳酸镁外，还常含有钙、铁、硅、铝、锰等杂质，当杂质含量较高时，就会相应生成钙菱镁矿、铁菱镁矿、硅菱镁矿、铝菱镁矿、锰菱镁矿等。近年来，由于对镁质材料需求量的迅猛增加及对镁质材料质量要求的提高，菱镁矿的开发速度迅猛增加，使矿山开发的合理性遭到破坏，矿石质量迅速下降，优质资源的数量不断减少。而另一方面，市场对高纯度的镁质材料需求却在迅速增加。仅依靠高品位的菱镁矿原矿生产镁质耐火材料和化工材料已不能满足需求。如何充分利用低品位的菱镁矿制备高质量的含镁产品是一个亟待解决的问题。

菱镁矿中的钙杂质主要以碳酸钙形式存在，与碳酸镁性质非常接近，钙镁分离非常困难。而钙杂质的存在会严重影响制得产品的纯度，进而影响其使用效果，如镁砂中钙含量增加会大大降低其耐火度。目前菱镁矿除钙的方法主要有浮选法和碳化法等。浮选法工艺简单、流程短、成本低，但对于含钙量高的菱镁矿，除钙不彻底，很难将CaO含量降至1.5％以下。碳化法对钙的脱除率较高，但存在过程复杂、流程长、成本高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种菱镁矿除钙工艺，通过一定热处理和化学处理过程，将氧化钙含量降至1.5％以下。除钙后所得氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品可直接应用于阻燃剂、油品添加剂和水处理中和剂等领域。也可进一步加工生产工业氧化镁、电工氧化镁、电熔氧化镁、轻质碳酸镁等其他高附加值镁质化工材料。与现有菱镁矿除钙工艺相比本工艺具有工艺流程短、成本低、产品方案灵活、除钙彻底等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的思路是，将菱镁矿在一定温度下煅烧生成轻烧氧化镁粉，该过程中菱镁矿中的碳酸镁和碳酸钙分别脱去二氧化碳生成氧化镁和氧化钙，将轻烧氧化镁粉用一定温度的水进行消化反应生成氢氧化镁和氢氧化钙浆液，向浆液中加入除钙剂(可溶性镁盐)，使氢氧化钙与除钙剂反应生成可溶性钙盐而进入溶液，浆液过滤后得到氢氧化镁滤饼和含钙盐溶液，实现钙镁分离。氢氧化镁滤饼经洗涤、干燥后得氧化钙含量低于1.5％的氢氧化镁产品，含钙溶液可经蒸发结晶副产钙盐产品。整个过程所涉及的化学反应如下：

CaO+MgO+2H₂O→Mg(OH)₂↓+Ca(OH)₂↓    (2)

Ca(OH)₂+Mg²⁺→Mg(OH)₂↓+Ca²⁺         (3)

本发明一种菱镁矿除钙工艺，它包括以下步骤：

①将菱镁矿在800～1100℃煅烧，脱去二氧化碳生成含氧化镁和氧化钙的轻烧氧化镁粉。

②将所述轻烧氧化镁粉与水混合进行消化反应，生成含氢氧化镁和氢氧化钙的浆液，所述消化反应中所用水的温度为20～60℃，水与轻烧氧化镁粉的质量比为2～8∶1，消化反应时间为0.2～2h。

③向所述步骤②所得浆液中加入除钙剂进行除钙反应，除钙反应温度为20～90℃，反应时间为0.5～2h，所述除钙剂加入量为除钙剂中的镁离子与浆液中氢氧化钙的摩尔比为1.01～2∶1。

④将所述步骤③除钙后的浆液进行过滤，得氢氧化镁滤饼和含钙盐溶液，将滤饼用水进行洗涤，洗涤用水量为滤饼质量的1～5倍。