專利名稱：利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法
技術領域：
本發明涉及一種制取納米氧化鎂的方法，特別是涉及一種主要用于電子元器件、高級陶瓷材料、電氣絕緣材料、化妝品、香料、油漆、橡膠填充劑、酸性氣體吸附劑、催化劑載體等領域的高活性納米氧化鎂生產技術。
背景技術：
現已探明世界硼礦貯量約3.35億噸(以B2O3計)。近10年內，世界總硼產量基本保持在300萬噸上下，其中美國和土耳其分別占45％和40％左右，其余國家不到15％。我國硼化合物工業建立于50年代中期，現有廠礦企業數十家，產品幾十種，總產量僅次于美國、土耳其和前蘇聯，居世界第4位。我國擁有較豐富的硼礦資源，已探明儲量5000萬噸(以B2O3計)左右，分布于全國13個省市自治區，目前能利用的僅4種，占總貯量的10％左右。多年來，工業上主要使用我國遼寧、吉林的硼鎂石礦，因品位低、組成復雜，不經選礦富集，直接利用這些低品位硼礦加工較困難。為此，我國自行開發了獨特的堿法加工硼鎂礦制取硼砂的工藝路線，現普遍采用的碳堿法工藝仍處于不斷改進和完善之中。我國硼酸產量約有80％是采用硼砂硫酸中和法制得。近幾年部分采用硫酸一步法、鹽酸法、碳氨法、多硼酸鈉法等。經過40多年的開采加工，硼鎂礦儲量日趨減少，礦石的品位也越來越低[w(B2O3)大于15％]。碳堿法制取硼砂，硼的收率在80％～85％；部分高品位礦[w(B2O3)大于20％]采用硫酸法制取硼酸，硼的收率只有65％～75％。不論是制取硼酸還是硼砂都只是單純地提取硼，大量的鎂資源都作為固體廢渣和廢液排放。目前，我國硼砂年生產能力為50萬噸，硼酸年產能力為20萬噸。生產實踐表明每生產1噸硼酸產品可以副產10噸左右結晶母液(廢液)，母液成分其中硫酸鎂含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亞鐵含量1～2％。生產中，這些母液小部分返回生產系統，用于酸化過程配料，大部分經中和后當作廢液排放，既浪費了資源，又污染了環境。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，用該方法制取的產品，質量高、附加值高，同時副產的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，該方法反應過程零排泄，能夠產生環境保護和經濟上的雙重效益。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的首先向硼酸廢液中加入氧化鎂和雙氧水進行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后對余液加入表面活性劑和碳酸氫銨進行熱解，過濾后對形成的堿式碳酸鎂進行煅燒生成高活性、納米氧化鎂。
氧化鎂活性、吸碘值為160mgI2/gMg2O，氧化鎂粒徑、平均粒徑為25nm。
原料組成是硼酸廠生產中排放的廢液，其原料應滿足以下重量百分比含量硫酸鎂含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亞鐵含量1～2％，其余成分主要是水。
該方法在工藝過程中可同時副產硫酸銨和氫氧化鐵。
本發明的優點與效果是1.本方法提出了一種既經濟又環保的高活性、納米級氧化鎂生產方法，產品質量高，附加值高，同時副產的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，能夠給企業帶來環境保護和經濟效益雙豐收。
2.整個工藝零排放，不造成二次污染，可達到硼鎂礦中硼鎂綜合利用之目的。
本發明的附圖為工藝流程方框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明進行詳細說明。
1.本發明的基本原理利用化學反應原理，在母液中加入氧化劑過氧化氫(H2O2)和中和劑氧化鎂(MgO)除掉雜質二價鐵離子(Fe2+)和硼酸根離子(BO3)3-，然后加入碳酸氫銨(NH4HCO3)與硫酸鎂(MgSO4)反應生成硫酸銨與重鎂水，加入表面活性劑并將重鎂水熱解生成堿式碳酸鎂，繼續鍛燒堿式碳酸鎂，得到活性、納米氧化鎂，同時回收副產物硫酸銨和氫氧化鐵。
具體化學反應方程式如下1)2)
3)4)
2.本發明的基本方案第一步是對硼酸母液預處理使之達到24～27％(硫酸鎂含量)的濃度要求；第二步是通過工藝技術上加入中和劑與母液中剩余硼酸反應生成不溶物質過濾后返回酸解，加入氧化劑生成鐵不溶物過濾回收等措施對硼酸母液凈化除掉雜質；第三步是通過加入沉淀劑與表面活性劑使鎂鹽生成不溶物，過濾后殘液蒸發結晶回收結晶物，余液返回母液；第四步是將鎂鹽不溶物干燥后，通過控制溫度分布等措施煅燒制得產品，整個工藝不造成二次污染，達到硼鎂綜合利用之目的。
3.本發明的技術方法本項目采用化學反應方法，利用生成物不溶于液相而形成沉淀的原理，對溶液過濾除掉沉淀，對濾餅進行返回酸解或干燥等處理，對殘液進行熱解或蒸發回收晶體，余液返回母液的加工工藝。反應過程零排泄，為綠色反應過程。
4.本發明具體的實施方案取50g的硼酸母液，加熱升溫到45℃～50℃，使溶液完全溶解，分多次往溶液中加入3～5g的MgO反應，攪拌反應5分鐘，溶液產生灰色沉淀，過濾得到濾渣為硼酸鎂和少量氧化鎂的混合物，返回原工藝進行酸解；得到的濾液分多次加入足量的氧化鎂，同時滴加4ml的雙氧水，產生紅褐色沉淀，過濾得到的濾渣Fe(OH)3；這樣得到的含MgSO4的濾液基本不含有其它雜質。按質量比3/1(NH4HCO3/MgSO4)向濾液中加入NH4HCO3(溫度40℃)，生成的碳酸氫鎂和水，加入3％(OP乳化劑與碳酸氫鎂的質量比)的OP乳化劑.溫度在70℃～105℃時則發生正碳酸鎂的熱解反應，生成堿式碳酸鎂；反應的產物過濾后得到的濾渣即為堿式碳酸鎂，在對其干燥后送入馬弗爐進行高溫(600～900℃)煅燒2小時，生成高活性、納米氧化鎂(氧化鎂活性吸碘值達到160mgI2/gMg2O，氧化鎂粒徑平均粒徑25nm)。
權利要求
1.利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于首先向硼酸廢液中加入氧化鎂和雙氧水進行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后向余液加入碳酸氫銨和表面活性劑并對其進行熱解，過濾后對形成的堿式碳酸鎂進行煅燒生成高活性、納米氧化鎂。
2.根據權利要求1所述的利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于氧化鎂活性、吸碘值為160mgI2/gMg2O，氧化鎂粒徑、平均粒徑為25nm。
3.根據權利要求1所述的利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于原料組成是硼酸廠生產中排放的廢液，其原料應滿足以下重量百分比含量硫酸鎂含量24～27％，，硼酸含量2～3％，硫酸含量0.5～1.0％，硫酸亞鐵含量1～2％，其余成分主要是水。
4.根據權利要求1所述的利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，其特征在于該方法在工藝過程中可同時副產硫酸銨和氫氧化鐵。
全文摘要
利用硼酸廢液制取高活性、納米氧化鎂的方法，涉及一種制取納米氧化鎂的方法，首先向硼酸廢液中加入氧化鎂和雙氧水進行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后對余液加入表面活性劑和碳酸氫銨進行熱解，過濾后對形成的堿式碳酸鎂進行煅燒生成高活性、納米氧化鎂。本方法提出了一種既經濟又環保的高活性、納米級氧化鎂生產方法，產品質量高，附加值高，同時副產的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，能夠給企業帶來環境保護和經濟效益雙豐收。整個工藝零排放，不造成二次污染，可達到硼鎂礦中硼鎂綜合利用之目的。
文檔編號C01F5/00GK1948154SQ200610134239
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月10日 優先權日2006年11月10日
發明者王國勝 申請人:沈陽化工學院