[发明专利]一种白云石在稀土萃取分离中的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白云石综合利用的方法。具体的说是以白云石为原料，制备纯净碳酸氢镁溶液，用于萃取分离混合稀土料液，同时综合回收钙和镁产品，属于白云石综合利用领域。

背景技术

白云石系碳酸钙与碳酸镁结合的天然矿物，一般呈白色、灰白色、黄色。化学分子式为CaMg(CO₃)₂，理论钙和镁的摩尔比例大致是1:1；另含有少量的方解石CaCO₃及极少量的石英SiO₂等。我国白云石资源非常丰富，分布广，产地遍布全国各省，主要产地在山东、辽宁、山西、河北和两湖等地，保有储量82.2亿吨，原料便宜易得。

白云石用途十分广泛，可以用于炼镁工业、耐火材料、建材行业、玻璃陶瓷、农业、环保、化工等各个领域。由于白云石是一种含镁碳酸盐矿，是镁矿的主要存在形式，因此在化工行业主要采用碳化法、酸解法、复分解法等用于生产碱式碳酸镁、氧化镁、氢氧化镁、含镁碳酸钙、硫酸镁、硫酸钙等钙镁化合物产品。其中碳化法生产工艺主要有白云石直接碳化法和卤水-石灰碳化法两种，制备碳酸镁和氧化镁等系列镁化合物，具体工艺如下所述：

（1）白云石碳化法：先将白云石在石灰窑中煅烧生成轻烧白云石，再加水消化生成含有Mg(OH)₂和Ca(OH)₂的灰乳，将灰乳送至碳化塔中进行碳化，反应生成碳酸氢镁溶液和碳酸钙固体，经过滤除去含镁碳酸钙（含镁约11%左右）后的母液称为重镁水，进而经过热解、过滤生产碳酸镁产品，再经过焙烧生产氧化镁产品。该工艺存在的主要问题：①产生大量低附加值的含镁碳酸钙，若不回收则每吨轻质氧化镁有约净重5.5吨的含镁碳酸钙形成膏状物（近10吨废渣）排出，必然造成环境污染。②白云石碳化法所得重镁水中氧化镁含量偏低，只有7g/L左右，耗水量大，造成热解能耗占总能耗的40%以上，生产成本高。如中国发明专利201010149986.0公开了一种利用白云石生产高纯氧化镁的方法，中国发明专利20061003154.1公开了多级喷雾碳化、溶盐析出制备高纯纳米氧化镁工艺，均是采用白云石碳化法生产精细镁化工产品。

（2）卤水-石灰碳化法：将海水或卤水和精制石灰乳（白云石灰乳）送至中和釜生成Mg(OH)₂沉淀，经过滤、洗涤，将湿Mg(OH)₂加水调整后，送至碳化塔，用石灰窑气进行碳化得到碳酸氢镁溶液，再经过滤除去杂质，经过热解、过滤生产碳酸镁产品，再经过焙烧生产氧化镁产品。该工艺存在的主要问题：①若不遵守特定的沉淀条件，制得的氢氧化镁将成为结晶非常细小的胶体析出（通常小于1μm），料浆极难沉降与过滤分离；而且过滤性能愈差，洗涤用水量就愈多。目前通过控制反应条件，循环晶种法获得一定粒度的氢氧化镁沉淀，再以PAM等添加剂聚沉以改进其过滤性能，但存在工艺过程复杂，产品能耗高、生产能力低等缺陷。如中国发明专利200310117851.6公开了一种轻烧白云石浓海水制取氢氧化镁的工艺方法，在轻烧白云石消化时，加入含有一定量的氢氧化镁晶种，以改善后续氢氧化镁的过滤性能。②卤水除含有MgCl₂成分外，还含有溶性的SO₄^2-、CO₃^2-、HCO₃^-、B(OH)₄^-、Fe²⁺、Al³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺以及非溶性的有机物、泥砂等，通常需加入灰乳、CaCl₂溶液进行脱碳和脱硫预处理，然后再进行过滤得到净化卤水，该过程不但工艺繁琐，而且产生大量废渣造成污染。③由于整个工艺为单流程，需要消耗白云石和卤水两种资源，不利于工业布局；即使采用工业氯化镁替代卤水，也会因原材料成本高，而无法实现大规模生产。如中国发明专利200810053967.0公开了白云石海水卤水制取轻质碳酸镁和氧化镁的方法，是采用卤水碳化法生产镁盐产品。

发明内容

本发明在改进白云石碳化工艺的基础上，制备纯净碳酸氢镁溶液，用于萃取分离混合稀土料液，进而将过程中产生的钙和镁全部转化为高附加值产品。既实现了萃取分离稀土过程中无氨氮排放，又实现了白云石的综合利用，具有良好的经济和社会效益。