一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，包括以下步骤：A）以硼泥碳化残渣的重量计，加入2‑9倍浓度为40‑60%的硫酸水溶液或浓度为20‑36%的盐酸水熔液，在≥65℃温度下进行酸化，过滤得到酸液；B）酸液用氨水调节pH至9.2‑10.0，再加入双氧水将酸液中低价态的锰离子、铁离子氧化成高价态的离子后形成氢氧化盐沉淀，过滤后得到精制镁液；C）精制镁液中加入氨水，调节pH至大于等于11，过滤后得到氢氧化镁沉淀和滤液；D）氢氧化镁沉淀加入水搅拌浆化，再通入二氧化碳进行碳化，再过滤得到重镁水，重镁水加热至55℃~回流温度进行热解，得到热解液；E）热解液过滤得到碱式碳酸镁。该方法具有生产步骤简洁、环保、镁元素回收利用率高等优点。

A method for extracting basic magnesium carbonate from residue of boron mud carbonization

The invention discloses a method for extracting basic magnesium carbonate from carbonized residue of boron mud, which comprises the following steps: A) acidizing at temperatures of <65 C by adding 2_9 times of 40_60% sulfuric acid aqueous solution or 20_36% hydrochloric acid aqueous solution to the weight meter of carbonized residue of boron mud, and filtering acid solution;B) After adjusting pH to 9.2_10.0 with ammonia water and adding hydrogen peroxide to oxidize low-valent manganese and iron ions in acid solution into high-valent ions, the refined magnesium solution is formed by precipitation of hydroxide, and then filtered; C) adding ammonia water to refined magnesium solution, adjusting pH to more than or equal to 11, magnesium hydroxide precipitation and filtrate are obtained after filtration; Magnesium oxide precipitation is added to water stirring slurry, then carbon dioxide is added to carbonate, and then filtered to obtain heavy magnesium water. Heavy magnesium water is heated to 55 ~reflux temperature for pyrolysis to obtain pyrolysis solution; E) pyrolysis solution is filtered to obtain basic magnesium carbonate. The method has the advantages of simple production steps, environmental protection and high recovery and utilization of magnesium.

【技术实现步骤摘要】
一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法
本专利技术涉及无机化工
，特别是涉及一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法。
技术介绍
硼泥是以硼镁矿为原料生产硼砂过程中产生的碱性固体废弃物，生产1吨的硼砂同时伴随着产生4吨的硼泥废料，硼泥的排放量较大，大量堆积占用土地，且硼砂的生产过程中有纯碱的加入，导致硼泥碱性较强，污染河流、土地。目前国内的对硼泥的处理手段主要有利用硼泥废料生产碱式碳酸镁，硼镁磷复合肥，建筑用砖等。其中以硼泥为原料通过碳化法制备碱式碳酸镁的工艺最为成熟，同时硼泥的使用量最大，但该方法生产碱式碳酸镁过程中加入大量氧化钙，会产生几乎等量的二次固体废弃物（即硼泥碳化残渣）。其主要组成是氧化镁26.98%，氧化钙18.35%，氧化铝4.09%，氧化铁2.53%，氧化钾0.31%，氧化钛0.14%，氧化锰0.12%等。这对硼泥的综合利用是不利的，也不符合国家对废弃资源的“减量化、再利用、资源化”处理原则。因此硼泥通过碳化法生产碱式碳酸镁所产生的固体废弃物（即硼泥碳化残渣）必须进一步加以开发利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，该方法具有生产步骤简洁、环保、镁元素回收利用率高等特点，并且在工艺步骤中，加入的氨可以回收制备成氮肥。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，包括以下步骤：A）以硼泥碳化残渣的重量计，加入2-9倍浓度为40-60%的硫酸水溶液或浓度为20-36%的盐酸水熔液，在≥65℃温度下进行酸化，过滤得到酸液；B）酸液用氨水调节pH至9.2-10.0，再加入双氧水将酸液中低价态的锰离子、铁离子氧化成高价态的离子后形成氢氧化盐沉淀，过滤后得到精制镁液；C）精制镁液中加入氨水，调节pH至大于等于11，过滤后得到氢氧化镁沉淀和滤液；D）氢氧化镁沉淀加入水搅拌浆化，再通入二氧化碳进行碳化，再过滤得到重镁水，重镁水加热至55℃~回流温度进行热解，得到热解液；E）热解液过滤得到碱式碳酸镁。其中，所述的硼泥碳化残渣中主要成分为氧化镁25-28%，氧化钙17-20%，氧化铝3-5%，氧化铁2-3%，氧化钾0.5-1%，氧化钛0-0.5%，氧化锰0-0.5%。优选的，在步骤A）前，还包括步骤O），将硼泥碳化残渣进行球磨或粉碎至粒径D100≤5微米，再以700-900℃高温煅烧2-4小时。通过对硼泥碳化残渣进行球磨、粉碎和高温煅烧，使硼泥碳化残渣表面的羟基全部或者部分脱除，得到活化。优选的，步骤A）中的酸化是在超声波环境下进行。在酸化过程中加入超声波条件，使硼泥碳化残渣缝隙中的酸液和外界的酸液得到快速的交换，提高了酸化速率，使酸化过后镁的浸出率达到90%以上。步骤B）中，氨水的浓度为10-28%；优选的，步骤B）中，调节pH至9.2-9.4；步骤B）中，加入的双氧水的浓度为20-35%、体积为调节pH后酸液体积的0.5-1.5%。步骤B）为除杂步骤，使用双氧水将低价态的铁离子、锰离子等氧化成为高价态的离子，可以在更低pH条件下形成氢氧化盐沉淀，以减少镁离子的损失。步骤C）中，加入的氨水的浓度为10-28%；步骤C）中，滤液蒸发浓缩制得氮肥。步骤D）中，浆化时加入的水量为氢氧化镁沉淀重量的6.25-25倍；步骤D）中，通入二氧化碳的压力为0.1-0.4MPa，时间为1.5-3h；优选的，通入二氧化碳的压力为0.2-0.25MPa，时间为1.8-2.2h。优选的，步骤D）中，重镁水热解前加入体积为重镁水体积的5-45%的浓度为10-28%的氨水和/或重镁水体积0.8-1.2倍的75-100%乙醇。热解过程中，加入的氨水能够提供一个弱碱性环境，使热解更快更彻底。热解过程中，一定量的乙醇可以使碱式碳酸镁不结块，最大程度上的保留结晶时的粒径，形成蓬松结构，便于彻底、快速的粉碎制得成品碱式碳酸镁。可以在热解前加入氨水和乙醇，加入的顺序可以不分先后，也可以根据所要达到的效果只加入氨水或乙醇。步骤E）中，过滤后的碱式碳酸镁进行烘干、粉碎处理。所制备的碱式碳酸镁，形状呈棒状，侧面光滑，以碱式碳酸镁总重量计，氧化镁≥42%，氧化钙≤0.2%。上述制备方法中的主要化学反应：步骤A）：Mg2SiO4+H2SO4=MgSO4+SiO2+H2O步骤B）：Fe2++H2O2→Fe3+Mn2++H2O2→Mn4+Mn4++OH-→Mn(OH)4Fe3++OH-→Fe(OH)3A13++OH-→Al(OH)3步骤C）：MgSO4+2NH3H2O=(NH4)2SO4+Mg(OH)2步骤D）：H2O+CO2=H2CO3Mg(OH)2+H2CO3=MgCO3+H2OMgCO3+H2CO3=Mg(HCO3)25Mg(HCO3)2=4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+6CO2本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术的从硼泥碳化残渣中提取碱式碳酸镁的方法，使用硫酸或盐酸对硼泥碳化残渣中的镁橄榄石晶相中镁元素进行浸取，再经过酸化-氨化-碳化-热解等方法成功制备出高质量的碱式碳酸镁。2.环保方面，本专利技术的从硼泥碳化残渣中提取碱式碳酸镁的方法，可以有效处理硼泥生产碱式碳酸镁过程中产生的大量废料，符合国家对废弃资源的“减量化、再利用、资源化”处理原则。生产碱式碳酸镁的过程中，加入的氨水能中和酸，生产过程中没有酸性废水排放；并且，工艺步骤中能有效的回收工艺中生成的硫酸铵制备成氮肥，原料利用率高、减少无水排放。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术，以下实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受下述实施例的限制。除硼泥碳化残渣外，其余原料均来源于市售。硼泥碳化残渣：硼泥经消化-碳化-过滤后得到的固体废弃物进行烘干，主要组成是氧化镁26.98%，氧化钙18.35%，氧化铝4.09%，氧化铁2.53%，氧化钾0.31%，氧化钛0.14%，氧化锰0.12%。各性能测试方法：Mg2+浓度测试：取20ml的（酸液或重镁水）待测液置于250ml的锥形瓶中，依次加入100ml蒸馏水，5ml三乙醇胺，10ml氨水氯化铵缓冲液搅匀，再加入比滴定Ca2+浓度时多1ml的EGTA。加入4~5滴酸性铬蓝K-萘酚绿B-达旦黄指示剂，用EDTA标准滴定液滴定至蓝绿色为终点，按下式计算：式中：C2-EDTA标准滴定液的浓度，mol/L；V2-EDTA标准滴定液的体积，mL；V0-空白试验EDTA标准滴定液的体积，mL；（1）镁浸出率：指精制镁液中镁的含量与原料碳化残渣中镁含量的比值。按下式计算：式中：λ-镁的浸出率，%；n0-原料硼泥碳化残渣中的镁含量（通过X射线荧光光谱分析测得），mol；n1-酸液中的镁含量（Mg2+浓度与酸液体积的乘积），mol；（2）热解效率：重镁水热解前镁含量（以Mg2+物质量计）和重镁水热解后的滤液中的镁含量的差值与重镁水热解前的镁含量的比值，计算公式如下：式中：η-热解效率，%；θ0-重镁水热解前的镁含量（Mg2+浓度与热解前重镁水体积的乘积），mol；θ1-重镁水热解后的滤液中的镁含量（Mg2+浓度与热解后重镁水滤液体积的乘积），mol；（3）MgO含量：按照中华人民共和国化工行业标准HG/T2959-2010《工业水合碱式碳酸镁》中规定的实验方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：A）以硼泥碳化残渣的重量计，加入2‑9倍浓度为40‑60%的硫酸水溶液或浓度为20‑36%的盐酸水熔液，在≥65℃温度下进行酸化，过滤得到酸液；B）酸液用氨水调节pH至9.2‑10.0，再加入双氧水将酸液中低价态的锰离子、铁离子氧化成高价态的离子后形成氢氧化盐沉淀，过滤后得到精制镁液；C）精制镁液中加入氨水，调节pH至大于等于11，过滤后得到氢氧化镁沉淀和滤液；D）氢氧化镁沉淀加入水搅拌浆化，再通入二氧化碳进行碳化，再过滤得到重镁水，重镁水加热至55℃~回流温度进行热解，得到热解液；E）热解液过滤得到碱式碳酸镁。

【技术特征摘要】
1.一种利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：A）以硼泥碳化残渣的重量计，加入2-9倍浓度为40-60%的硫酸水溶液或浓度为20-36%的盐酸水熔液，在≥65℃温度下进行酸化，过滤得到酸液；B）酸液用氨水调节pH至9.2-10.0，再加入双氧水将酸液中低价态的锰离子、铁离子氧化成高价态的离子后形成氢氧化盐沉淀，过滤后得到精制镁液；C）精制镁液中加入氨水，调节pH至大于等于11，过滤后得到氢氧化镁沉淀和滤液；D）氢氧化镁沉淀加入水搅拌浆化，再通入二氧化碳进行碳化，再过滤得到重镁水，重镁水加热至55℃~回流温度进行热解，得到热解液；E）热解液过滤得到碱式碳酸镁。2.根据权利要求1所述的利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，其特征在于，所述的硼泥碳化残渣中主要成分为氧化镁25-28%，氧化钙17-20%，氧化铝3-5%，氧化铁2-3%，氧化钾0.5-1%，氧化钛0-0.5%，氧化锰0-0.5%。3.根据权利要求1所述的利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，其特征在于，在步骤A）前，还包括步骤O），将硼泥碳化残渣进行球磨或粉碎至粒径D100≤5微米，再以700-900℃高温煅烧2-4小时。4.根据权利要求1所述的利用硼泥碳化残渣提取碱式碳酸镁的方法，其特征在于，步骤A）中的酸化是在超声波环境下进行。5.根据权利要求1所述的利用硼泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：文渊，余启生，周英辉，李海波，李琛，高东旭，廖胜胤，
申请(专利权)人：武汉金发科技有限公司，武汉金发科技企业技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42