一种硼泥酸化法制得的轻质碳酸镁及其生产方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明设及金属材料领域，尤其设及一种棚泥酸化法制得的轻质碳酸儀及其生产 方法和用途。
【背景技术】
[0002] 轻质碳酸儀是一种重要的无机化工产品，广泛应用于橡胶、塑料、食品加工、医疗 卫生、绝缘材料、玻璃等领域。轻质碳酸儀相对密度小，质轻而松，可用作橡胶制品的填充剂 和补强剂，从而提高橡胶制品的质量。轻质碳酸儀具有不燃烧，高温分解后释放出二氧化碳 和水，可用作建筑业中绝热、耐高温的防火保温材料。食品级轻质碳酸儀可用作添加剂、儀 元素补充剂。轻质碳酸儀也可用于制造高级玻璃制品、儀盐、颜料、油漆、防火涂料、印刷油 墨、陶瓷、化妆品、牙膏等日用化学品和医药制品等。
[0003] 现有技术中多采用棚泥碳化法制备轻质碳酸儀，棚泥是棚儀矿生产棚砂的废渣， 研究表明每生产一吨棚砂需排出4~5吨棚泥。随着对棚砂的需求量增大，棚泥的排放量 也随之增长。棚泥的排放不但侵占±地，还会污染环境，破坏±壤性能，因此采用棚泥来制 备轻质碳酸儀可W减少棚泥的排放，避免造成环境污染同时也可W节约原料成本。
[0004] 专利CN1944259A公开了利用白云灰与棚泥生产工业氧化儀的方法，该方法的主 要工艺为白云灰经消化后（主要成份为氨氧化巧和氨氧化儀）与棚泥反应，氨氧化巧与棚 泥中的惰性碳酸儀反应，使碳酸儀转化为氨氧化儀，再经碳化、热解、干燥（产品为轻质碳 酸儀）、锻烧等工序获得工业氧化儀。此方法中儀的提取率较低，废渣的减少量很少。
[0005] 早前的研究报道中棚泥的回收利用都只是针对儀，儀的提取率较低，只提取了其 中W MgO、MgC〇3形式存在的儀，对儀橄揽石中的儀并未回收，废渣的减少量也很低，未能达 到完全综合回收利用。
[0006] 由于棚泥中儀橄揽石、MgO和MgC〇3均不耐酸，因此，可用酸活化其结构而回收儀和 活性Si〇2。
[0007] 文献（棚泥的综合回收利用试验研究-刘建芬）报道了棚泥盐酸法制备碳酸儀。 该方法的主要工艺是棚泥锻烧活化，将活化后的棚泥与定量盐酸反应、过滤，生产的氯化儀 粗液进行除铁、铺，得到精儀液与碳酸钢反应制得碳酸儀。此工艺儀的提取率高，但此工艺 利用盐酸浸出儀的同时巧也被浸出，而且后期除巧比较麻烦，导致所得产品纯度不够，且进 一步使用碳酸钢制备轻质碳酸儀中碳酸钢成本高，导致产品成本增大。
【发明内容】
[000引针对现有技术中对儀橄揽石中的儀回收率低，产品纯度低，废渣的减少量低，不能 达到完全综合回收利用，成本高等问题，本发明提供了一种棚泥酸化法、碳化法制备高纯轻 质碳酸儀的工艺，利用硫酸浸出儀，滤液硫酸儀用于制备高纯轻质碳酸儀，沉淀相制备无定 型白炭黑。
[0009] 为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0010] 一种棚泥酸化法制备轻质碳酸儀的方法，所述方法包括W下步骤：
[001U (1)棚泥酸化；将棚泥、硫酸和水混合进行酸化反应，制得酸化浆液；
[001引 似浆液过滤、除杂：将制得的酸化浆液趁热进行过滤，沉淀相用碱浸出再酸化制 得无定型白炭黑；将滤液进行除杂，由于酸法浸出过程中铁、铺、侣等W硫化物的形式与儀 一起进入溶液中，因此，根据各物质的溶度积严格控制溶液的抑值，加入双氧水化202)，使 Mn"氧化成Mn4+，使铁、铺、侣均被除去；
[0013] (3)消化、碳化和热解反应；除杂后的精儀液依次进行消化反应和碳化反应后进 行过滤，滤液进行热解得半成品轻质碳酸儀，再经烘干、粉碎制得产品轻质碳酸儀，沉淀烘 干得到石膏。
[0014] 其中，在酸化反应阶段发生的主要反应为：
[00巧]MgO+H2S〇4 = M拆0 4+&0
[0016] MgC〇3+H2S〇4 = MgSO 4+CO2+H2O
[0017] M拓Si〇4+H2S〇4= M拆0 4+Si〇2+H2〇
[001 引 CaC03+H2S04 = CaSO 4+C02+H20
[0019] 在浆液过滤、除杂阶段主要反应为：
[0020] Fe3++30H_= Fe(OH) 3 I
[002U A13++30H-= A1 (OH) 3 i
[002引 Mn2++H202= Mn4++20H-
[002引 Mn4++40H-= Mn(OH) 4 i
[0024] 在消化反应阶段将所得精儀液与生石灰进行反应，使硫酸儀转变成氨氧化儀，其 反应方程式为：
[0025] M 拆 〇4+CaO+H2〇 = CaS〇4+Mg (0H) 2
[0026] 碳化反应阶段，在消化后的浆液中通入二氧化碳，其反应方程式为：
[0027] Mg (0H) 2+CO2+H2O = Mg 化 C〇3) 2
[002引碳化后的反应液进行过滤，滤液进一步进行热解反应，其反应方程式为：
[0029] 5Mg 化C〇3) 2 = 4MgC0 3. Mg (0H) 2. 4&0
[0030] 所述步骤（1)中棚泥、硫酸和水的重量比为1:1~2:2~6,例如1:1:2、1:1. 5:3、 1:1. 6:3、1:1. 7:4、1:1. 8:5、1:2:4、1:1:5 或 1:2:6 等，优选 1:1. 5 ~1. 8:3 ~5。
[003U 所述步骤（1)中酸化反应的反应温度为90~95°C，例如90°C、9rC、92°C、93°C、 94°C或 95°C等。
[0032] 所述步骤（1)中酸化反应的反应时间为1~2h，例如比、1. 2h、l.化、1.化、1.化、 1. 6K1.化、1.她、1.化或化等，优选比。
[0033] 所述步骤（2)中调节抑用氧化巧和/或金属氨氧化物，例如氧化巧、金属氨氧化 物或氧化巧和金属氨氧化物的组合。
[0034] 所述金属氨氧化物为氨氧化巧、氨氧化钢或氨氧化钟中任意一种或至少两种的组 合，所述组合典型但非限制性实例有；氨氧化巧和氨氧化钢的组合，氨氧化钢和氨氧化钟的 组合，氨氧化巧、氨氧化钢和氨氧化钟的组合等。
[003引 所述步骤（2)中调节滤液的抑为8~10,例如8、8. 3、8. 5、8. 7、9、9. 1、9. 3、9. 5、 9. 7或10等，优选9。
[0036] 所述步骤（2)中双氧水与滤液的体积比为0.012~0.018:1，例如0.012:1、 0. 013:1、0. 014:1、0. 015:1、0. 016:1、0. 017:1 或 0. 018:1 等，优选 0. 012 ~0. 015:1。
[0037] 所述步骤（3)中儀液与生石灰进行消化反应。
[003引所述步骤做中生石灰的质量kg与儀液的体积L比为；0. 2~0.8:1，例如0.2:1、 0. 3:1、0. 4:1、0. 5:1、0. 6:1、0. 7:1 或 0. 8:1 等，优选 0. 3 ~0. 6:1。
[0039] 所述步骤（3)中消化反应的反应温度为80~90°C，例如80°C、8rC、82°C、83°C、 84。[、85。[、86。[、87。[、88。[、89。[或90。[等。
[0040] 所述步骤（3)中消化反应的反应反应时间为1~2h，例如lh、l. 2h、l.化、1.化、 1. 化、1. 6K1.化、1.她、1.化或化等，优选比。
[0041] 所述步骤（3)中消化反应后的浆液中通入含有二氧化碳的气体进行碳化反应。 [004引所述通入含有二氧化碳的气体压力为0. 2~0. 5MPa，例如0. 2MPa、0. 23MPa、 0. 25MPa、0. 27MPa、0. 3MPa、0. 33MPa、0. 35MPa、0. 37MPa、0. 4MPa、0. 43MPa、0. 45MPa、0. 47MPa 或 0. 5MPa 等，优选 0. 4MPa。
[0043] 所述通入含有二氧化碳的气体中二氧化碳的含量为35~45%，例如35%、36%、 37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%或 45%等。
[0044] 所述步骤（3)中碳化反应的反应时间为1~2h，例如lh、l. 2h、l.化、1.化、1.化、 1. 6K1.化、1.她、1.化或化等，优选比。
[0045] 所述步骤（3)中热解反应的温度为90~100°C，例如90°C、9rC、92°C、93°C、 94°[、95°[、96°[、97°[、98°[、99°[或100^等，优选95°[。
[0046] 所述步骤（3)中热解反应的时间为1~化，例如lh、l. 2h、l.化、1.化、1.化、1. 6K 1.化、1.她、1.化或化等，优选比。
[0047] 由上述所述方法制备得到的轻质碳酸儀达到工艺优级品，氧化巧含量《0. 2%。
[0048] 由上述所述方法制备得到的轻质碳酸儀的用途，其应用于橡胶、塑料、食品加工、 医疗卫生、绝缘材料和玻璃领域。
[0049] 有益效果；
[0050] 本发明采用酸化法、碳化法从棚泥中制备高纯轻质碳酸儀，由于棚泥中儀橄揽石、 MgO和MgC〇3均不耐酸，因此用硫酸活化其结构而回收儀和活性SiO 2。利用硫酸浸出儀，滤 液硫酸儀用于制备高纯轻质碳酸儀，沉淀相制备无定型白炭黑，儀的提取率达到了 95% W 上，实现完全综合回收利用目的，使整个工艺实现了零排放，降低了生产成本。
[0化1] 通过本发明制备的轻质碳酸儀符合国家标准《HG-T 2959-2010工业水合碱式碳 酸儀》中规定的"优等品"标准的高纯轻质碳酸儀，MgO含量为41~42%，杂质CaO含量小 于0.2%，其它杂质均满足优级品要求。同时，该工艺对设备要求低、工艺可靠、技术先进、经 济合理、具有较大的使用价值与推广价值，实现生态效益、环境效益、经济效益、社会效益的 高度统一。
【附图说明】
[0化2] 图1是本发明棚泥酸化法制备轻质碳酸儀的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0053] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0054] 图1是本发明棚泥酸化法制备轻质碳酸儀的工艺流程图。
[0055] 实施例1 ;
[0化6] (