專利名稱：一種制備高純氧化鎂的工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是由水氯鎂石(MgCl2·6H2O)制備高純氧化鎂的工藝技術(shù)，確切地說是用“快速復(fù)合流態(tài)化直接熱解”的方法制備高純度氧化鎂并回收工業(yè)稀鹽酸的工藝技術(shù)，屬于流態(tài)化反應(yīng)工程及工業(yè)氧化鎂制備領(lǐng)域。
氧化鎂是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的原料，以其被加工的程度和形態(tài)而賦于不同的用途如輕質(zhì)氧化鎂，被用作橡膠填料、食品添加劑、水處理劑、催化劑載體、制造鎂水泥等，而且是生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火材料的原料;死燒及電熔氧化鎂本身就是性能優(yōu)異的高級耐火材料，大量地用于化工、冶金、陶瓷、耐火材料等行業(yè)。氧化鎂的生產(chǎn)及其性能的研究一直受到各國的重視。目前氧化鎂生產(chǎn)的方法有如下幾種1.菱鎂礦或白云石。通常先進(jìn)行原礦煅燒后，在水溶液中沉淀Mg(OH)2，經(jīng)過一系列的洗滌和過濾過程得到較純的膠質(zhì)Mg(OH)2，再進(jìn)行煅燒得到MgO。對于白云石而言，由于Mg(OH)2和Ca(OH)2溶度積的顯著差別而予以過濾分離;對于菱鎂礦而言，則需要以石灰水作為輔助原料，這種方法得到的MgO純度依賴于CaO的活性及工藝條件較難控制，且MgO的損失嚴(yán)重。此外從工業(yè)觀點看，煅燒是一種高耗能的過程。
2.海水法。用煅燒石灰石或煅燒白云石作為沉淀劑自海水中回收Mg(OH)2，由于海水中只有大約1.3g/l的鎂，生產(chǎn)1噸氧化鎂大約需要處理300噸海水，熱耗極高，該法生產(chǎn)流程造成工廠規(guī)模龐大。由于采用石灰石或白云石作為沉淀劑而引入雜質(zhì)，難以得到高純MgO。受上述因素及大量使用淡水以過濾、洗滌Mg(OH)2、地理條件等困難的制約，經(jīng)濟效益明顯受到影響，這是海水法產(chǎn)量逐年減少的原因所在。
3.鹵水制備氧化鎂法。以色利MishorRotem方鎂石公司自五十年代起研究成功的方法，是一種發(fā)展迅速、且自七十年代至今一直占主導(dǎo)地位方法。對死海鹵水中鉀、鈉、溴等提取后得到氯化鎂水溶液，經(jīng)過高溫廢氣濃縮以后，直接噴入“Aman型噴霧反應(yīng)器”中，氣體燃燒器以切線方式排列在反應(yīng)器底部附近，霧狀原料液在反應(yīng)器中被加熱、分解，固體產(chǎn)物由螺旋機械裝置回收，氣相產(chǎn)物的HCL在襯膠的吸收塔內(nèi)被絕熱吸收于水中制得20%(wt)的鹽酸。因采用噴霧焙燒反應(yīng)器，設(shè)備容積大，生產(chǎn)強度低，導(dǎo)致投資規(guī)模大。奧地利VeitsherMagresitWerkeA.G及維也納ANDRITI機械制造公司RUTHNER分部生產(chǎn)氧化鎂及工業(yè)稀鹽酸的方法均與此類似，都存在設(shè)備生產(chǎn)強度低、投資規(guī)模龐大、工藝控制復(fù)雜等問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的制備高純氧化鎂的工藝技術(shù)，即用流態(tài)化的方法直接熱解水氯鎂石制備高純度氧化鎂，同時副產(chǎn)工業(yè)稀鹽酸。將水氯鎂石飽和溶液噴入復(fù)合流化床(噴動+載流)反應(yīng)器中，原料液滴與熱氣流及作為形成噴動床層的介質(zhì)-電熔鎂砂顆粒接觸，迅速分解，產(chǎn)物MgO粉在高速熱氣流的帶動下進(jìn)入收塵系統(tǒng)被收集，氣體中的HCl則由多級吸收塔組成，HCl回收系統(tǒng)，吸收制得工業(yè)稀鹽酸。(另案申請)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容包括復(fù)合流化床熱解反應(yīng)器、氧化鎂收料系統(tǒng)、氯化氫回收系統(tǒng)。
本發(fā)明提出的方法是由噴動段和載流段復(fù)合的流化床及燃燒室組成水氯鎂石熱解反應(yīng)系統(tǒng)，水氯鎂石飽和溶液霧化進(jìn)入反應(yīng)器，在噴動段與由燃燒室進(jìn)來的熱氣流及電熔鎂砂顆粒介質(zhì)之間換熱，溫度保持在700-800℃，水氯鎂石迅速脫水、分解，固相產(chǎn)物主要是MgO細(xì)粉，由高速熱氣流經(jīng)載流段被帶至爐頂，連同氣相產(chǎn)物一起進(jìn)入粉塵收集系統(tǒng)，經(jīng)過第一、二級旋風(fēng)分離器、沉降室及布袋收料器收集以后，高溫廢氣中的HCl組分由鹽酸回收系統(tǒng)吸收制備工業(yè)稀鹽酸，最后，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的廢氣由尾氣風(fēng)機放空。
附圖
給出了實施本發(fā)明的設(shè)備裝置示意圖。這套裝置由燃燒室、復(fù)合流化床(噴動+載流)反應(yīng)器、第一、二級旋風(fēng)收塵器、沉降室、布袋收塵器、三級吸收塔(HCl回收系統(tǒng))及尾氣排放裝置組成。
裝置1為燃燒室，2為噴動縮口，3為流化床反應(yīng)器。燃油4和壓縮空氣5混合進(jìn)入油噴嘴中霧化后被打入燃燒室1中，充分燃燒產(chǎn)生大量的氣體，在縮口2處形成高速熱氣流，由加料口6加入的電熔鎂砂顆粒(φ0.5-4mm)在縮口以上由此推動形成噴動床，床層溫度達(dá)到900-1000℃。水氯鎂石(MgCl2·6H2O)飽和溶液7與壓縮空氣8由原料液噴嘴以霧化狀態(tài)打入流化床反應(yīng)器中，與床層介質(zhì)-電熔鎂石顆粒及熱氣流接觸、換熱，水氯鎂石在700-800℃下迅速脫水、分解，二次煤氣9及空氣10的補充是為了提高噴動床以上載流床段的溫度，使未完全反應(yīng)的原料繼續(xù)分解，分解產(chǎn)物隨氣流輸送至爐頂，該處的溫度維持700-800℃。氧化鎂粉及高溫氣體先由管道11進(jìn)入第一級旋風(fēng)分離器12，在此一部分的產(chǎn)物MgO及大部分的電熔鎂砂細(xì)粉粒由管道13排出，剩余固相產(chǎn)物及氣體繼續(xù)經(jīng)由管道14進(jìn)入第二級旋風(fēng)分離器15、再經(jīng)管道17進(jìn)入沉降室18，接著由管道19進(jìn)入布袋收料器21，使氣體中的氧化鎂得到充分的收集。16、21分別為二旋及布袋收料器的排料口。收塵完畢的氣體則由管道22進(jìn)入第一級氯化氫吸收塔23?？紤]到布袋的耐溫性能及水氯鎂石熱解反應(yīng)的可逆性，氣體在進(jìn)入20及23前的溫度分別控制在240-280℃及150-200℃。
第一級塔為塊孔式石墨冷凝吸收塔，混合氣體在其中獲得充分冷卻，該塔出口處的溫度為50-100℃。氣體中的HCl組分溶于冷凝水中，制成的鹽酸由管道24流入酸槽25中，剩余的HCl則分別由第二級石墨膜式吸收塔29及第三級填料吸收塔36吸收完畢。
最后符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的廢氣經(jīng)管道42由尾氣風(fēng)機43放空。
為避免HCl氣體外泄造成生產(chǎn)車間的空氣污染，反應(yīng)器爐頂?shù)臍鈮嚎刂圃?±50mmH2O，后段HCl回收系統(tǒng)內(nèi)的氣壓略負(fù)，這可通過調(diào)節(jié)尾氣風(fēng)機的循環(huán)風(fēng)量來達(dá)到。
圖中裝置41為氣液分離器。
本發(fā)明的效果本發(fā)明所涉及的氧化鎂制備的技術(shù)系以水氯鎂石作為原料，可獲得高純度和高分解率的氧化鎂產(chǎn)品，工藝過程簡單，易于控制;設(shè)備以生產(chǎn)能力大，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)物氣相中HCl組分被充分回收并制得18-22%的工業(yè)稀鹽酸，保證整個水氯鎂石的熱解系統(tǒng)無副產(chǎn)無用廢物產(chǎn)生，不會造成環(huán)境污染。
達(dá)到的產(chǎn)品指標(biāo)如下〈一〉水氯鎂石熱解率一旋料99.0%二旋料99.4%
布袋料91.2%〈二〉氧化鎂含量一旋料93.7%二旋料95.1%布袋料73.0%〈三〉鹽酸濃度酸槽2520-22%(wt)酸槽3318-20%(wt)〈四〉設(shè)備生產(chǎn)強度180-200kg(MgO)/hr·M2。
實施實例例1將水氯鎂石飽和溶液通入復(fù)合流化床反應(yīng)器中，控制有關(guān)條件噴動床層溫度792℃;調(diào)節(jié)二次煤氣量，爐頂溫度750℃，進(jìn)入第一級塔前氣體溫度175℃，該塔出口氣體溫度為50℃;第二級吸塔開始時以濃度為4%(wt)稀鹽酸作為噴淋介質(zhì)，第三級塔以稀石灰水作為噴淋介質(zhì)，爐頂壓力控制為0±25mmH2O。
例2同例1條件;噴動床層溫度710℃;爐頂溫度740℃。
例3同例2條件;進(jìn)入第一級塔前氣體溫度150℃，該塔出口氣體的溫度為46℃;第三級塔以水作為噴淋介質(zhì)。
例4同例1條件;爐頂溫度800℃，第一級塔前氣體溫度197℃，該塔出口氣體溫度54℃;第二級吸收塔開始時以10%(wt)稀鹽酸作為噴淋介質(zhì)，該稀酸由下一級塔所提供，第三級塔以水作為噴淋吸收介質(zhì)，爐頂壓力控制為10±25mmH2O。
上述實施實例所獲得的結(jié)果如下〈一〉水氯鎂石熱解率一旋料＞99%二旋料＞99%布袋料＞90%〈二〉氧化鎂含量一旋料＞92%二旋料＞95%布袋料＞72%〈三〉鹽酸濃度酸槽2520-22%(wt)酸槽33≥18%(wt)〈四〉系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中無酸氣外泄，尾氣排放符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種水氯鎂石熱解制備高純氧化鎂的工藝技術(shù)，其特征在于(1)熱解反應(yīng)器為噴動段及載流段復(fù)合而成的流化床，以顆粒直徑φ0.5-4.0mm的電熔鎂砂作為噴動介質(zhì)，以柴油作為燃料，水氯鎂石配制成飽和溶液在噴動床附近噴入反應(yīng)器中；(2)熱解產(chǎn)物中氧化鎂粉料依次進(jìn)入第一、二級旋風(fēng)分離器、沉降室及布袋收料器中進(jìn)行收集，其中旋風(fēng)分離器及布袋收料器設(shè)有連續(xù)排料裝置，沉降室則定期排料；熱解產(chǎn)物氣相中HCl組分的吸收采用由多級吸收塔組成的裝置；在第一級吸收塔中，高溫氣體獲得冷卻，HCl溶于其中的冷凝水中；第二、第三級塔則分別采用噴淋吸收的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備氧化鎂工藝技術(shù)，其特征在于原料液以霧化狀態(tài)與噴動介質(zhì)及熱氣流接觸，噴動床溫度及反應(yīng)器頂端均維持700-800℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備氧化鎂工藝技術(shù)，其特征在于產(chǎn)物MgO粉在收料系統(tǒng)中充分收集后，廢氣在進(jìn)入第一級吸收塔前的溫度控制150-200℃，在第一級塔中得到充分的冷卻和吸收。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以水氯鎂石(MgCl
文檔編號C01F5/10GK1080618SQ9210848
公開日1994年1月12日 申請日期1992年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月3日
發(fā)明者譚月羆, 宋育才, 韓文龍, 薛文龍, 倪沛文, 張小明, 奚松林, 石建民, 楊偉, 朱月萍, 黃德娣, 王妍 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所