專利名稱：利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取堿式碳酸鎂以及納米氧化鎂的方法，特別是涉及一種利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已探明世界硼礦貯量約3.35億噸(以B2O3計(jì))。近10年內(nèi)，世界總硼產(chǎn)量基本保持在300萬(wàn)噸上下，其中美國(guó)和土耳其分別占45％和40％左右，其余國(guó)家不到15％。我國(guó)硼化合物工業(yè)建立于50年代中期，現(xiàn)有廠礦企業(yè)數(shù)十家，產(chǎn)品幾十種，總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)、土耳其和前蘇聯(lián)，居世界第4位。我國(guó)擁有較豐富的硼礦資源，已探明儲(chǔ)量5000萬(wàn)噸(以B2O3計(jì))左右，分布于全國(guó)13個(gè)省市自治區(qū)，目前能利用的僅4種，占總貯量的10％左右。多年來(lái)，工業(yè)上主要使用我國(guó)遼寧、吉林的硼鎂石礦，因品位低、組成復(fù)雜，不經(jīng)選礦富集，直接利用這些低品位硼礦加工較困難。為此，我國(guó)自行開發(fā)了獨(dú)特的堿法加工硼鎂礦制取硼砂的工藝路線，現(xiàn)普遍采用的碳?jí)A法工藝仍處于不斷改進(jìn)和完善之中。我國(guó)硼酸產(chǎn)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(jīng)過(guò)40多年的開采加工，硼鎂礦儲(chǔ)量日趨減少，礦石的品位也越來(lái)越低[w(B2O3)大于15％]。碳?jí)A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(guó)硼砂年生產(chǎn)能力為50萬(wàn)噸，硼酸年產(chǎn)能力為20萬(wàn)噸。生產(chǎn)實(shí)踐表明每生產(chǎn)1噸硼酸產(chǎn)品可以副產(chǎn)10噸左右結(jié)晶母液(廢液)，對(duì)結(jié)晶母液(廢液)進(jìn)行加工生產(chǎn)硼鎂肥是一種有效的方法，但是硼鎂肥價(jià)格低，效益差。利用硼鎂肥開發(fā)新產(chǎn)品既保持了目前硼酸工藝零排放的優(yōu)點(diǎn)，又開發(fā)了高附加值產(chǎn)品，達(dá)到硼鎂并重，顯然意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，首先將硼鎂肥溶解，對(duì)溶液進(jìn)行硫酸中和與亞鐵離子氧化并除去鐵離子，然后對(duì)余液進(jìn)行熱解，得到堿式碳酸鎂，過(guò)濾并洗滌后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行煅燒生成納米氧化鎂。整個(gè)工藝零排放，不造成二次污染。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，首先將硼鎂肥溶解，然后向溶液中加入氧化鎂和雙氧水進(jìn)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(duì)其進(jìn)行熱解，得到堿式碳酸鎂，過(guò)濾并洗滌后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行干燥，然后煅燒生成納米氧化鎂。
如上所述的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，該產(chǎn)品氧化鎂粒徑、平均粒徑為25nm。
如上所述的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，其原料組成是硼酸廠生產(chǎn)中副產(chǎn)的硼鎂肥，其原料應(yīng)滿足以下重量百分比含量硫酸鎂含量≥97％，硼酸含量＜1％，硫酸含量＜0.5％，硫酸亞鐵含量＜2％。
如上所述的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，該方法在工藝過(guò)程中可同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨和氫氧化鐵。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是1.本發(fā)明利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂與納米氧化鎂，產(chǎn)品質(zhì)量高，附加值高，同時(shí)副產(chǎn)的硫酸銨用作肥料、氫氧化鐵可以作為涂料，能夠給企業(yè)帶來(lái)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。
2.本發(fā)明的整個(gè)工藝為零排放，不造成二次污染，可達(dá)到硼鎂綜合利用的目的。


附圖為本發(fā)明的工藝流程方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
1.本發(fā)明的基本原理利用化學(xué)反應(yīng)原理，將硼鎂肥溶解于水中，然后向其中加入氧化劑過(guò)氧化氫(H2O2)和中和劑氧化鎂(MgO)除掉雜質(zhì)二價(jià)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(yīng)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(xù)鍛燒堿式碳酸鎂，得到納米氧化鎂，同時(shí)回收副產(chǎn)物硫酸銨和氫氧化鐵。
具體化學(xué)反應(yīng)方程式如下
1)H2SO4+MgO→MgSO4+H2O2)H3BO3+MgO→Mg(BO2)2·H2O↓+2H2O3)FeSO4+MgO+H2O2→Fe(OH)3↓+MgSO44)MgSO4+2NH4HCO3→Mg(HCO3)2+(NH4)2SO45)Mg(HCO3)2→4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+6CO2↑6)4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O→5MgO+4CO2↑+5H2O2.本發(fā)明的基本方案第一步是對(duì)硼鎂肥溶解于水中，預(yù)處理使之達(dá)到24～27％(硫酸鎂含量)的濃度要求；第二步是通過(guò)工藝技術(shù)上加入中和劑與溶液中剩余硼酸反應(yīng)生成不溶物質(zhì)過(guò)濾后返回酸解，加入氧化劑生成鐵不溶物過(guò)濾回收等措施對(duì)溶液凈化除掉雜質(zhì)；第三步是通過(guò)加入沉淀劑與表面活性劑使鎂鹽生成不溶物，過(guò)濾后殘液蒸發(fā)結(jié)晶回收結(jié)晶物，余液返回母液；第四步是將鎂鹽不溶物干燥后，通過(guò)控制溫度分布等措施煅燒制得產(chǎn)品，整個(gè)工藝不造成二次污染，達(dá)到硼鎂綜合利用之目的。
3.本發(fā)明的技術(shù)方法本項(xiàng)目采用化學(xué)反應(yīng)方法，利用生成物不溶于液相而形成沉淀的原理，對(duì)溶液過(guò)濾除掉沉淀，對(duì)濾餅進(jìn)行返回酸解或干燥等處理，對(duì)殘液進(jìn)行熱解或蒸發(fā)回收晶體，余液返回母液的加工工藝。反應(yīng)過(guò)程零排放，為綠色反應(yīng)過(guò)程。
4.本發(fā)明具體的實(shí)施方案取50g的硼鎂肥溶解于200ml水中，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(yīng)，攪拌反應(yīng)5分鐘，溶液產(chǎn)生灰色沉淀，過(guò)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(jìn)行酸解；得到的濾液分多次加入足量的氧化鎂，同時(shí)滴加4ml的雙氧水，產(chǎn)生紅褐色沉淀，過(guò)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(zhì)。按質(zhì)量比3/1(NH4HCO3/MgSO4)向?yàn)V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(zhì)量比)的OP乳化劑，溫度在70℃～105℃時(shí)則發(fā)生正碳酸鎂的熱解反應(yīng)，生成堿式碳酸鎂；反應(yīng)的產(chǎn)物過(guò)濾后得到的濾渣即為堿式碳酸鎂，在對(duì)其洗滌并干燥后送入馬弗爐進(jìn)行高溫(600～900℃)煅燒2小時(shí)，生成納米氧化鎂(氧化鎂粒徑平均粒徑25nm)。
權(quán)利要求
1.利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，其特征在于首先將硼鎂肥溶解，然后向溶液中加入氧化鎂和雙氧水進(jìn)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(duì)其進(jìn)行熱解，得到堿式碳酸鎂，過(guò)濾并洗滌后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行干燥，然后煅燒生成納米氧化鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，其特征在于該產(chǎn)品氧化鎂粒徑、平均粒徑為25nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，其特征在于原料組成是硼酸廠生產(chǎn)中副產(chǎn)的硼鎂肥，其原料應(yīng)滿足以下重量百分比含量硫酸鎂含量≥97％，硼酸含量＜1％，硫酸含量＜0.5％，硫酸亞鐵含量＜2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，其特征在于該方法在工藝過(guò)程中可同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨和氫氧化鐵。
全文摘要
利用硼鎂肥生產(chǎn)堿式碳酸鎂聯(lián)產(chǎn)納米氧化鎂的方法，涉及一種制取堿式碳酸鎂以及納米氧化鎂的方法，該方法首先將硼鎂肥溶解，然后向溶液中加入氧化鎂和雙氧水進(jìn)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(duì)其進(jìn)行熱解，得到堿式碳酸鎂，過(guò)濾并洗滌后對(duì)形成的堿式碳酸鎂進(jìn)行干燥，然后煅燒生成納米氧化鎂。本發(fā)明的整個(gè)工藝零排放，不造成二次污染。其納米氧化鎂用于電子元器件、高級(jí)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(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01F5/00GK101062778SQ200710010908
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者王國(guó)勝, 曹穎, 寧志高, 劉學(xué)貴 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工學(xué)院