硫酸鎂的制作方法
【專利摘要】本發明提供了硫酸鎂產品的制造方法，和包含可通過實施該方法得到的呈晶體或顆粒形式的硫酸鎂的結晶產品。所述方法包括以下步驟：（a）提供硫酸產品，該硫酸產品是作為在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中的副產物獲得的；（b）濃縮所述硫酸產品以獲得具有較高硫酸濃度的濃縮的產品；（c）將鎂基中和劑與所述濃縮的產品組合且使所述鎂基中和劑與所述硫酸反應，以在溶液中生成硫酸鎂；和（d）使硫酸鎂從所述溶液中結晶出來，以得到結晶硫酸鎂產品和剩余的液體。由此得到的所述硫酸鎂可與農業上可接受的載體或稀釋劑和/或其他肥料材料混合來生產肥料。
【專利說明】硫酸鎂
[0001]本發明涉及適合作為肥料使用的硫酸鎂產品的制造方法。
[0002]硫酸鎂在自然界中廣泛分布，例如，它可以作為以硫鎂礬礦(MgSO4.H2O)形式的地質鹽沉積物而存在，或者作為也被稱作瀉鹽的七水合瀉鹽(MgSO4.7H20)存在。它也可以以復鹽無水鉀鎂帆(K2SO4.2MgS04)的形式和以鹵水的形式存在。
[0003]硫酸鎂也可以通過將碳酸鎂或氫氧化鎂與硫酸反應來生產。
[0004]在生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝中，鈦基原材料，如鈦鐵礦和/或礦渣直接與硫酸反應生成硫酸鈦和硫酸亞鐵加上作為副產物的廢硫酸。所述硫酸鈦經選擇性熱水解產生水合二氧化鈦。將其進一步洗滌和煅燒來生產二氧化鈦顏料。 [0005]本發明提供硫酸鎂產品的制造方法，其涉及在制造二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中產生的所述廢硫酸副產物的使用。因此得到的硫酸鎂產品可以用作肥料。
[0006]該方法因此是有益的，因為它能夠從廢硫酸中得到有用的產品。特別地，最終的硫酸鎂產品含有其他有益的微量營養元素，例如硫酸鐵，這使得它作為肥料特別有用。
[0007]另外，來自制造二氧化鈦的硫酸鹽工藝的所述廢硫酸目前通常濃縮到約60%-64%w/w(例如65%w/w)，例如，在有襯里的容器中借助高溫蒸汽以及容器中的真空濃縮。所述60%-64%w/w的硫酸然后可被原樣使用或者會被蒸發(例如在蒸餾步驟中，或在另一系列的有襯里的容器中在真空和高溫蒸汽下)以得到約89%-92%w/w (例如96%w/w)的硫酸，其然后可以重復用于鈦鐵礦或鈦鐵渣的消化。在所述廢硫酸的該濃縮過程中得到鹽，稱作二次濾鹽。這些通常是Al、Ca、Cr、Fe、Mg、Mn、Na、Ti和/或V的硫酸鹽,且必須被適當地處理掉。
[0008]在每一種情況下，存在與所述廢產物的這個后續利用相關的高成本和高能量消費。本方法避免了與所述廢硫酸料流相關的這樣的大范圍濃縮步驟的需要，而是允許它在低成本和低能量密集度的方法中使用。
[0009]本發明在第一方面提供了硫酸鎂產品的制造方法，所述方法包括以下步驟:
[0010](a)提供硫酸產品，該硫酸產品是在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中作為副產物獲得的；
[0011](b)濃縮所述硫酸產品以獲得具有更高硫酸濃度的濃縮的產品；
[0012](C)將鎂基中和劑與所述濃縮的產品組合且使所述鎂基中和劑與所述硫酸反應，以在溶液中生成硫Ife續；和
[0013](d)使硫酸鎂從所述溶液中結晶出來，以得到結晶硫酸鎂產品和剩余的液體。
[0014]在優選的實施方案中，所述方法還包括以下步驟:
[0015](e)將所述結晶的硫酸鎂產品與所述剩余的液體分離開。
[0016]在一個實施方案中，所述方法還包括以下步驟:
[0017](f)干燥所述結晶的硫酸鎂產品。
[0018]在一個實施方案中，在步驟(e)之后，所述方法包括以下步驟:
[0019](g)將所述剩余的液體再循環到步驟(b)和/或步驟(C)和/或步驟(d)中。
[0020]該任選的步驟(g)可以在不管任選的步驟(f)是否實施的情況下實施。如果實施任選的步驟(f)，其可以在步驟(g)之前、與步驟(g)同時、或者在步驟(g)之后。
[0021]該方法的好處是能減少或避免固體廢物的產生。這與產生隨后需要處理的大量的廢物的現有技術方法形成對比。
[0022]讀者可以領會到，在生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝中，鈦基原材料，如鈦鐵礦和/或鈦礦渣直接與硫酸反應生成硫酸鈦和副產物硫酸亞鐵(通常以七水合硫酸亞鐵的形式)加稀硫酸。這種副產物可稱為廢酸或廢硫酸。
[0023]在本方法的步驟(a)中提供的硫酸產品，可以在它作為在生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝中的副產物得到之后直接使用，例如，它可能在其生成一個小時內或更短的時間內使用。替代性地，在生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝中作為副產物得到的硫酸產品可以在它生成后儲存在容器中，例如，在溫和攪拌下存儲為一小時到數天，例如12小時或更多，或者24小時或更多的時間段。
[0024]可以將所述廢硫Ife收集在儲iiS中且在使用如存儲在該te中。所述濃縮步驟(b)可以在這個儲罐中進行，或者所述廢硫酸可以轉移到在其中能夠進行所述濃縮步驟(b)的另一個容器中。 [0025]讀者將領會到，在生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝中得到的廢硫酸中可存在一系列的硫酸濃度。例如，所述濃度可以是約24%w/w或更少(特別是約23%w/w或更少)，例如范圍為從約17%到24%w/w，例如從約17%到23%w/w或從約18%到23%w/w或從約19%到22%w/w或從約20%到22%w/w。在生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中作為副產物得到的且在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產品可以具有這些濃度中的任意一個。在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產品最優選具有范圍在從約21%到22%w/w的硫酸濃度。然而，其他的濃度不會致使所述廢硫酸不適合用于本發明中。
[0026]在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產品可任選地包括硫酸亞鐵。通常地，來自生產二氧化鈦的硫酸鹽工藝中的廢硫酸副產物將包含硫酸、水和亞鐵離子(Fe2+)，通常以硫酸亞鐵的形式。
[0027]在步驟(a)中提供的所述硫酸產品在一個實施方案中可包括量從0.1%到8%w/w,優選地從0.5%到6%w/w，例如1%到5%，例如從2%到5%或從2%到4%w/w的硫酸亞鐵。
[0028]在一個實施方案中，在步驟(a)中提供的所述硫酸產品還可包含其他的痕量組分，例如各自以5%w/w或更少(優選4%w/w或更少)的量。這些可以是金屬鹽；這些可以任選地是選自鋁鹽、鈣鹽、鉻鹽、鎂鹽、錳鹽、鈉鹽、鈦鹽和釩鹽中的一種或多種金屬鹽。在一個優選的實施方案中，存在金屬硫酸鹽作為痕量組分；這些可以，例如選自A12(S04)3、CaSO4,Cr2 (SO4) 3、MgSO4' MnSO4' Na2SO4' TiOSO4 和 VOSO4。
[0029]Al2 (SO4) 3可以以4%w/w或更少，例如從0.1%到3.5%,例如從0.5%到2.5%w/w的量存在。
[0030]CaSO4可以以2%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.03%到0.5%w/w的量存在。
[0031]Cr2 (SO4) 3可以以2%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.03%到0.5%w/w的量存在。
[0032]MgSO4可以以5%w/w或更少，例如從0.5%到4%，例如從1.5%到3.5%w/w的量存在。
[0033]MnSO4可以以3%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.05%到0.5%w/w的量存在。
[0034]Na2SO4可以以3%w/w或更少，例如從0.01%到1.5%,例如從0.1%到l%w/w的量存在。
[0035]TiOSO4可以以3%w/w或更少，例如從0.05%到2.5%,例如從0.1%到2%w/w的量存在。
[0036]VOSO4可以以3%w/w或更少，例如從0.01%到1%，例如從0.05%到0.5%w/w的量存在。
[0037]例如，在步驟(a)中提供的所述硫酸產品可包含
[0038]
【權利要求】
1.一種硫酸鎂產品的制造方法，所述方法包括以下步驟: (a)提供硫酸產品，該硫酸產品是作為在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中的副產物獲得的； (b)濃縮所述硫酸廣品以獲得具有更聞硫酸濃度的濃縮的廣品； (C)將鎂基中和劑與所述濃縮的產品組合且使所述鎂基中和劑與所述硫酸反應，以在溶液中生成硫酸鎂；和 Cd)使硫酸鎂從所述溶液中結晶出來，以得到結晶硫酸鎂產品和剩余的液體。
2.權利要求1的方法，其中所述方法還包括以下步驟: (e )將所述結晶的硫酸鎂產品與所述剩余的液體分離開。
3.權利要求2的方法，其中所述方法還包括以下步驟: Cf)干燥所述結晶的硫酸鎂產品。
4.權利要求2或權利要求3的方法，其中在步驟(e)之后，所述方法還包括以下步驟: (g)將所述剩余的液體再循環到步驟(b)和/或步驟(c)和/或步驟(d)中。
5.權利要求2-4中任一項的方法，其中在步驟(e)之后，所述方法還包括以下步驟: (h)將硫酸續造粒。
6.權利要求1-5中任一項 的方法，其中在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產品的濃度范圍為從約17%到24%w/w。
7.權利要求1-6中任一項的方法，其中在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產品包括硫酸亞鐵。
8.權利要求7的方法，其中在步驟(a)中提供的所述廢硫酸產品包括量為從0.1%到8%w/w的硫酸亞鐵。
9.權利要求1-8中任一項的方法，其中步驟(b)將所述廢硫酸濃縮到濃度范圍為26%到 40%w/wo
10.權利要求9的方法，其中步驟(b)將所述廢硫酸濃縮到濃度范圍為28%到35%w/w。
11.權利要求1-10中任一項的方法，其中在步驟(c)之前將金屬鹽以從1%到10%w/w的總量加入到所述硫酸產品中。
12.權利要求1-11中任一項的方法，其中在步驟(c)中添加的所述鎂基中和劑選自氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂以及它們的組合物。
13.權利要求1-12中任一項的方法，其中所述中和劑以2%或更多w/w的量在步驟(c)中添加。
14.權利要求13的方法，其中所述中和劑以從5%到30%w/w的量在步驟(c)中添加。
15.權利要求1-14中任一項的方法，其中在步驟(c)中將溫度控制在從80°C到110°C。
16.權利要求1-15中任一項的方法，其中在步驟(c)中將pH控制在范圍為從0.2到7。
17.權利要求16的方法，其中在步驟(c)中將pH控制在范圍為從0.3到5。
18.權利要求17的方法，其中在步驟(c)中將pH控制在范圍為從0.4到4。
19.權利要求1-18中任一項的方法，其中在步驟(d)中通過冷卻到溫度為40°C或更低來進行所述結晶。
20.權利要求19的方法，其中在步驟(d)中通過冷卻到溫度范圍為35°C-20°C來進行所述結晶。
21.生產肥料的方法，其中所述方法包括: 實施權利要求1-20中任一項的方法來生產呈晶體或顆粒的形式的硫酸鎂； 將所述硫酸鎂與農業上可接受的載體或稀釋劑和/或與其他肥料材料混合。
22.以晶體或顆粒形式的包含硫酸鎂的結晶產品，其通過實施權利要求1-20中任一項的方法得到。
23.包含硫酸鎂晶體或顆粒的肥料，其通過實施權利要求21的方法得到。
24.在用于制備二氧化鈦的硫酸鹽工藝過程中作為副產物獲得的硫酸產品在包含硫酸鎂晶體或顆粒的肥料的制造`中的用途。
【文檔編號】C05D5/00GK103796955SQ201280044488
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2011年9月13日
【發明者】M·德莫斯泰諾斯, S·德沃斯, K·阿梅茲, C·雷吉斯迪特迪紹索伊, C·波勒特, S·科利耶 申請人:鈦白粉歐洲簡易股份公司