專利名稱：一種硫酸鎂綜合利用工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬化工技術領域，涉及一種硫酸鎂的綜合利用工藝，具體涉及一種以硫酸鎂和石灰乳為原料制取氫氧化鎂和硫酸鈣產品的工藝。
背景技術：
硫酸鎂是一種重要的含鎂原料，其來源十分廣泛。如硫酸法生產硼酸后的硫酸鎂母液、酸法生成鈦白粉的副產物、有色冶金行業的副產硫酸鎂和電廠鎂法脫硫的副產硫酸鎂等。對這些副產硫酸鎂的綜合利用既是減排降害的環保要求，又可以生產有用化工產品， 增加企業利潤。經濟效益和環境效益顯著。目前對副產硫酸鎂進行回收利用的途徑很多。最簡單的工藝是將硫酸鎂廢液進行蒸發結晶，得到硫酸鎂固體產品。該工藝的主要不足是能耗高、效率低，產品純度低、應用領域有限。T. Karidakis等提出了一種硫酸鎂廢液利用工藝(見 Hydrometallurgy76 (2005) 105 114)，即將硫酸鎂溶液與石灰乳在一定條件下混合進行反應，生成氫氧化鎂和硫酸鈣混合物，將此混合物直接用作高分子材料的填料，以代替碳酸鈣等傳統填料。該法的優點是工藝簡單，成本低。但所得產品是混合物，性能較差，應用領域和使用量有限。中國專利CN101760617A在此基礎上進行改進，提出對氫氧化鎂和硫酸鈣混合物進行分離后分別制取硫酸鈣固體產品和非沉淀氫氧化鎂漿體。氫氧化鎂漿體未經固液分離而直接用于電廠脫硫，優點是成本相對較低，缺點是長距離輸送不便、運輸成本高，氫氧化鎂產品無法用于阻燃劑、抑釩劑等高端領域。而若將氫氧化鎂漿體進行固液分離制取氫氧化鎂固體產品，則該工藝存在氫氧化鎂顆粒細小、分離非常困難的問題。另外，該文獻對工藝核心，即氫氧化鎂和硫酸鈣混合物分離的具體工藝并未公開。中國專利CN101104522A公開的另一種硫酸鎂利用工藝是向硫酸鎂廢液加入石灰乳，攪拌反應一段時間，得到硫酸鈣和氫氧化鎂混合沉淀物，然后把沉淀物移入微壓反應釜中，加壓下通二氧化碳碳化，經過濾，獲得碳酸氫鎂溶液，在加熱和攪拌條件下進行碳酸氫鎂溶液熱解得到堿式碳酸鎂沉淀，最后過濾、洗滌、烘干、煅燒，獲得活性氧化鎂。該工藝采用加壓碳化的方法實現鈣鎂分離，對設備要求較高、操作控制困難；另外，由于碳化所得碳酸氫鎂溶液濃度很低，故熱解過程需消耗大量熱能。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種硫酸鎂綜合利用工藝，具體來說是以硫酸鎂和石灰乳為原料，制取氫氧化鎂和硫酸鈣產品。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實施本發明提供的一種硫酸鎂綜合利用工藝，包括以下步驟a.合成反應將濃度為0. 8 1. 3mol/L的硫酸鎂溶液置于反應罐中，加熱至50
380°C，保持恒溫，加入硫酸鈣晶種，加入晶種的摩爾數為溶液中硫酸鎂摩爾數的 3%， 在恒定溫度和攪拌條件下逐漸加入濃度為0. 8 2. Omol/L的石灰乳，進行合成反應，石灰乳加入量為其中氫氧化鈣的摩爾數與硫酸鎂溶液中硫酸鎂的摩爾數之比為1 1，石灰乳滴加時間為1 4h，滴加結束后繼續恒溫攪拌0. 5 池，得到含氫氧化鎂和硫酸鈣混合沉淀的懸浮液。b.浮選分離向上述步驟a所得的懸浮液中加入少量稀硫酸，調整pH值至8. 5 9. 0，向懸浮液中加入抑制劑和捕收劑，抑制劑加入量為0. 3 0. 6g/L懸浮液，捕收劑加入量為0. 03 0. 06g/L懸浮液，將懸浮液置于浮選機的浮選槽中進行浮選分離，攪拌速率 800 1200r/min，充氣空速80 1301Γ1，使氫氧化鎂被浮選泡沫帶出，而硫酸鈣則留在浮選槽內，實現二者的分離，將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、 干燥，分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品。所述抑制劑為硅酸鈉、羧甲基纖維素、可溶性淀粉或明膠中的一種。所述捕收劑為醋酸十二烷基銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種。優選的，所述的硫酸鎂綜合利用工藝，所述步驟a中氫氧化鎂懸浮液不經過濾、干燥，而直接以漿狀產品用于煙氣脫硫和酸性廢水處理。優選的，所述的硫酸鎂綜合利用工藝，所述步驟a合成反應中的恒定溫度為55 60°C，硫酸鎂溶液濃度為1. 0 1. 2mol/L，石灰乳濃度為1. 3 1. 5mol/L，石灰乳滴加時間為3 4h。優選的，所述的硫酸鎂綜合利用工藝，其特征在于所述步驟b中pH值為8. 5 8. 7，抑制劑加入量為0. 4 0. 5g/L懸浮液，捕收劑加入量為0. 04 0. 05g/L懸浮液，攪拌速率970 1050r/min，充氣空速100 1151Γ1。本發明與現有硫酸鎂利用工藝相比具有的有益效果為環境友好，工藝簡單，流程短，生產成本低，鈣鎂分離徹底，產品純度高、產品應用范圍廣。特別是由于合成反應過程中對反應條件的精確控制，使所得氫氧化鎂沉淀粒度較大，便于浮選過程中與硫酸鈣的分離以及浮選后氫氧化鎂漿液的固液分離，可方便地得到氫氧化鎂固體產品，應用于阻燃劑、抑釩劑等高附加值領域，產品方案靈活可調。另外，本發明提出的硫酸鎂利用工藝以硫酸鎂和石灰乳為原料，制取氫氧化鎂和硫酸鈣產品。氫氧化鎂可以用作新型無機阻燃劑，煙氣脫硫劑，酸性廢水的中和劑，水體重金屬脫除劑等，硫酸鈣產品廣泛應用于建材、醫藥、食品、造紙等領域。
具體實施例方式下述實施例對本發明進行詳細描述實施例1 a.取500mL濃度為0. 8mol/L的硫酸鎂溶液置于反應罐中，加熱至65°C，保持恒溫，加入硫酸鈣晶種0. 7g。在恒定溫度和攪拌條件下逐漸加入濃度為1. 2mol/L石灰乳 333mL，進行合成反應，石灰乳滴加時間為4h。滴加結束后繼續恒溫攪拌0. ^！。得到含氫氧化鎂和硫酸鈣混合沉淀的懸浮液。b.向上述步驟a所得的懸浮液中加入少量稀硫酸，調整pH值至8. 5。向懸浮液中加入0. 33g硅酸鈉，0. 045g十二烷基硫酸鈉。混合均勻后置于浮選機的浮選槽中進行
4浮選分離，攪拌速率800r/min，充氣空速1201^，使氫氧化鎂被浮選泡沫帶出，而硫酸鈣則留在浮選槽內，實現二者的分離。將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、干燥，分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品，氫氧化鎂純度為96. 5%，硫酸鈣純度為 97. 3%。實施例2 a.取500mL濃度為1. lmol/L的硫酸鎂溶液置于反應罐中，加熱至75°C，保持恒溫，加入硫酸鈣晶種1.9g。在恒定溫度和攪拌條件下逐漸加入濃度為1.5mol/L石灰乳 367mL，進行合成反應，石灰乳滴加時間為池。滴加結束后繼續恒溫攪拌1.證。得到含氫氧化鎂和硫酸鈣混合沉淀的懸浮液。b.向上述步驟a所得的懸浮液中加入少量稀硫酸，調整pH值至8. 7。向懸浮液中加入0. 44g羧甲基纖維素，0. 038g醋酸十二烷基銨。混合均勻后置于浮選機的浮選槽中進行浮選分離，攪拌速率lOOOr/min，充氣空速QOtT1，使氫氧化鎂被浮選泡沫帶出，而硫酸鈣則留在浮選槽內，實現二者的分離。將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、干燥，分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品，氫氧化鎂純度為97. 5%，硫酸鈣純度為 97. 7%。實施例3 a.取500mL濃度為1. 3mol/L的硫酸鎂溶液置于反應罐中，加熱至55°C，保持恒溫，加入硫酸鈣晶種3. 4g。在恒定溫度和一定攪拌條件下逐漸加入濃度為1. 8mol/L石灰乳 361mL，進行合成反應，石灰乳滴加時間為lh。滴加結束后繼續恒溫攪拌池。得到含氫氧化鎂和硫酸鈣混合沉淀的懸浮液。b.向上述步驟a所得的懸浮液中加入少量稀硫酸，調整pH值至8. 9。向懸浮液中加入0. 51g可溶性淀粉，0. 048g十二烷基苯磺酸鈉。混合均勻后置于浮選機的浮選槽中進行浮選分離，攪拌速率1050r/min，充氣空速SOtT1，使氫氧化鎂被浮選泡沫帶出，而硫酸鈣則留在浮選槽內，實現二者的分離。將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、干燥，分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品，氫氧化鎂純度為98. 1%，硫酸鈣純度為 96. 9%。實施例4 a.取500mL濃度為0. 9mol/L的硫酸鎂溶液置于反應罐中，加熱至80°C，保持恒溫，加入硫酸鈣晶種2. 3g。在恒定溫度和攪拌條件下逐漸加入濃度為0. 9mol/L石灰乳 500mL，進行合成反應，石灰乳滴加時間為4h。滴加結束后繼續恒溫攪拌0. ^！。得到含氫氧化鎂和硫酸鈣混合沉淀的懸浮液。b.向上述步驟a所得的懸浮液中加入少量稀硫酸，調整pH值至8. 6。向懸浮液中加入0. 35g明膠，0. 043g十二烷基苯磺酸鈉。混合均勻后置于浮選機的浮選槽中進行浮選分離，攪拌速率950r/min，充氣空速IOOtT1,使氫氧化鎂被浮選泡沫帶出，而硫酸鈣則留在浮選槽內，實現二者的分離。將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、干燥，分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品，氫氧化鎂純度為97. 1%，硫酸鈣純度為 96. 4%。
權利要求
1.一種硫酸鎂綜合利用工藝，其特征是，包括以下步驟a.合成反應將濃度為0.8 1. 3mol/L的硫酸鎂溶液置于反應罐中，加熱至50 80°C，保持恒溫，加入硫酸鈣晶種，加入晶種的摩爾數為溶液中硫酸鎂摩爾數的 3%， 在恒定溫度和攪拌條件下逐漸加入濃度為0. 8 2. Omol/L的石灰乳，進行合成反應，石灰乳加入量為其中氫氧化鈣的摩爾數與硫酸鎂溶液中硫酸鎂的摩爾數之比為1 1，石灰乳滴加時間為1 4h，滴加結束后繼續恒溫攪拌0. 5 池，得到含氫氧化鎂和硫酸鈣混合沉淀的懸浮液；b.浮選分離向上述步驟a所得的懸浮液中加入少量稀硫酸，調整pH值至8.5 9.0， 向懸浮液中加入抑制劑和捕收劑，抑制劑加入量為0. 3 0. 6g/L懸浮液，捕收劑加入量為 0. 03 0. 06g/L懸浮液，將懸浮液置于浮選機的浮選槽中進行浮選分離，攪拌速率800 1200r/min,充氣空速80 1301Γ1，使氫氧化鎂被浮選泡沫帶出，而硫酸鈣則留在浮選槽內， 實現二者的分離，將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、干燥， 分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品；所述抑制劑為硅酸鈉、羧甲基纖維素、可溶性淀粉或明膠中的一種；所述捕收劑為醋酸十二烷基銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種。
2.如權利要求1所述的硫酸鎂綜合利用工藝，其特征在于所述步驟a中氫氧化鎂懸浮液不經過濾、干燥，而直接以漿狀產品用于煙氣脫硫和酸性廢水處理。
3.如權利要求1所述的硫酸鎂綜合利用工藝，其特征在于所述步驟a合成反應中的恒定溫度為55 60°C，硫酸鎂溶液濃度為1. 0 1. 2mol/L，石灰乳濃度為1. 3 1. 5mol/L, 石灰乳滴加時間為3 4h。
4.如權利要求1所述的硫酸鎂綜合利用工藝，其特征在于所述步驟b中pH值為8.5 8. 7，抑制劑加入量為0. 4 0. 5g/L懸浮液，捕收劑加入量為0. 04 0. 05g/L懸浮液，攪拌速率970 1050r/min，充氣空速100 1151Γ1。
全文摘要
本發明公開了一種硫酸鎂綜合利用工藝，具體步驟為，將硫酸鎂溶液和石灰乳在一定條件下進行反應，生成氫氧化鎂和硫酸鈣混合物沉淀，通過控制反應結晶條件，使氫氧化鎂顆粒長大。對混合物懸浮液調整pH值、添加抑制劑和捕收劑后進行浮選分離，將經浮選分離后的氫氧化鎂懸浮液和硫酸鈣懸浮液分別進行過濾、干燥，分別得到氫氧化鎂和硫酸鈣產品。本發明工藝具有環境友好，工藝簡單，流程短，生產成本低，鈣鎂分離徹底，產品純度高、應用范圍廣、產品方案靈活可調等優點。
文檔編號C01F5/22GK102390848SQ20111022602
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者何巖, 劉寶樹, 孫華, 宋麗英, 徐歡歡 申請人:河北科技大學