本發(fā)明屬于資源回收綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用紅土鎳礦濕法工藝產(chǎn)生含鎂廢液生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝方法。
背景技術(shù)：
氫氧化鎂是塑料、橡膠制品優(yōu)良的阻燃劑，是公認(rèn)的橡塑行業(yè)中具有阻燃、抑煙、填充三重功能的優(yōu)秀阻燃劑。廣泛應(yīng)用于橡膠、化工、建材、塑料及電子、不飽和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。在環(huán)保方面氫氧化鎂作為煙道氣脫硫劑，可代替燒堿和石灰作為含酸廢水的中和劑。
紅土鎳礦是全球鎳資源儲(chǔ)量最大的礦物，隨著硫化鎳礦的日益枯竭，紅土鎳礦冶煉越來越多。紅土鎳礦除了含鎳以外，還有大量的鐵和鎂。傳統(tǒng)的冶煉工藝有火法冶煉和濕法冶煉，其中火法冶煉不能回收鎂。濕法冶煉對(duì)鎂的回收利用大致分為做七水硫酸鎂、氧化鎂。一般工藝為硫酸法沉鎳后液，經(jīng)過凈化后蒸發(fā)結(jié)晶制備七水硫酸鎂。鹽酸法通常是含氯化鎂溶液噴霧裂解生產(chǎn)氧化鎂，鹽酸回用。
而生產(chǎn)工業(yè)氫氧化鎂的原料主要為天然水鎂石、菱鎂礦、白云石和鹵水。生產(chǎn)工藝主要為氨法和氫氧化鈉，其中氫氧化鈉法價(jià)格昂貴，只適用于一些高品質(zhì)領(lǐng)域。氨法生產(chǎn)氫氧化鎂的轉(zhuǎn)化率低，大概只有60%~70%，成本高且外排水中氨氮超標(biāo)污染環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種用于解決紅土鎳礦中鎂元素的回收利用的問題，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)節(jié)約大量的鎂礦產(chǎn)資源，顯著提高企業(yè)和社會(huì)效益。制備的氫氧化鎂可以回用到濕法工藝過程中做中和劑以改善其他產(chǎn)品的品質(zhì)，也可以用做工業(yè)產(chǎn)品。
技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一種利用紅土鎳礦濕法工藝產(chǎn)生含鎂廢液生產(chǎn)氫氧化鎂的工藝方法，包括如下步驟：
第一步、酸浸工序：取紅土鎳礦磨細(xì)，配置成礦漿，加入鹽酸進(jìn)行加熱攪拌，然后進(jìn)行固液分離，得到濾液A；
第二步、除雜工序：將上述濾液A進(jìn)行除雜凈化處理，所述的除雜是指根據(jù)各金屬不同的沉淀pH值，通過調(diào)節(jié)pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質(zhì)。首先進(jìn)行除鐵，除鐵過程控制PH在1.0-4.5、溫度40-100℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等堿性物質(zhì)與鐵生成鐵的化合物沉淀、經(jīng)固液分離除去，得到凈化液B。然后在堿性條件下，通過調(diào)節(jié)不同的PH分別除去凈化液B中的鎳鈷錳。控制PH在6.0-8.0、溫度0-60℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質(zhì)與鎳鈷反應(yīng)生成氫氧化鎳鈷沉淀、經(jīng)固液分離除去；繼續(xù)加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH在8.0-9.5，同時(shí)加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經(jīng)固液分離除去錳。最終得到無色透明的硫酸鎂溶液D。
第三步、精制石灰乳的制備：把原料石灰經(jīng)過30~1第三步、精制石灰乳的制備：把原料石灰經(jīng)過30~120min消化后，經(jīng)過螺旋提渣機(jī)、振動(dòng)篩分、旋液分離器等手段逐級(jí)進(jìn)行預(yù)精制得到石灰乳，對(duì)石灰乳進(jìn)一步精制即陳化處理得到精制石灰乳。
第四步、氫氧化鎂的制備：精制好的石灰乳與含氯化鎂、氯化鈣溶液C同時(shí)加入反應(yīng)器進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
第五步、反應(yīng)結(jié)束，過濾、洗滌得到氫氧化鎂濾餅。
其中第一步中紅土鎳礦磨礦細(xì)度為60~120目。
其中第一步中加入鹽酸的比例為酸礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2~3。
其中第一步中加熱攪拌溫度為20℃~90℃，反應(yīng)時(shí)間為2~5小時(shí)。
其中第四步中精制好的石灰乳濃度為8%~12%。
其中第四步中精制好的石灰乳與含氯化鎂、氯化鈣溶液C的反應(yīng)比例為化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式摩爾比0.6~1.1:1。
其中第四步中反應(yīng)溫度為25~60℃，反應(yīng)時(shí)間0.5~3小時(shí)。
其中第四步中將早期生成的氫氧化鎂晶核置于反應(yīng)器中作為晶種。
有益效果：較大程度解決了低成本回收紅土鎳礦中鎂資源，實(shí)現(xiàn)鎂的綜合利用問題。同時(shí)解決了石灰乳法沉鎂，產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題。并且為傳統(tǒng)氫氧化鎂的制備方法開發(fā)了一條新的工藝路線，有效的保護(hù)國(guó)家鎂資源。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
第一步、酸浸工序：取紅土鎳礦經(jīng)球磨機(jī)濕磨，磨礦細(xì)度為100目，配置成礦漿，按酸礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2的比例加入鹽酸進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊加熱至50℃，反應(yīng)3小時(shí)然后進(jìn)行固液分離，得到濾液A；
第二步、除雜工序：將上述濾液A進(jìn)行除雜凈化處理，所述的除雜是指根據(jù)各金屬不同的沉淀pH值，通過調(diào)節(jié)pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質(zhì)。首先進(jìn)行除鐵，除鐵過程控制PH在2.0、溫度60℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等堿性物質(zhì)與鐵生成鐵的化合物沉淀、經(jīng)固液分離除去，得到凈化液B。然后在堿性條件下，通過調(diào)節(jié)不同的PH分別除去凈化液B中的鎳鈷錳?？刂芇H在7.0、溫度20℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質(zhì)與鎳鈷反應(yīng)生成氫氧化鎳鈷沉淀、經(jīng)固液分離除去；繼續(xù)加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH在8.5，同時(shí)加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經(jīng)固液分離除去錳。最終得到無色透明的硫酸鎂溶液D。
第三步、精制石灰乳的制備：把原料石灰經(jīng)過30~1第三步、精制石灰乳的制備：把原料石灰經(jīng)90min消化后，進(jìn)入螺旋提渣機(jī)進(jìn)行第一次渣液分離，粗制石灰乳用泵輸送到振動(dòng)篩進(jìn)行第二次渣液分離，然后再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行第三次渣液分離，經(jīng)過三次渣液分離后的預(yù)精制石灰乳再到陳化槽中進(jìn)行陳化5小時(shí)，得到合格的精制石灰乳。
第四步、氫氧化鎂的制備：精制好的石灰乳與含氯化鎂、氯化鈣溶液C按化學(xué)計(jì)量式的0.8倍同時(shí)加入到連續(xù)反應(yīng)釜中進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。
第五步、反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行三次逆流洗滌和固液分離，得到的氫氧化鎂濾餅。
注：實(shí)施例中使用的礦石產(chǎn)自印尼或菲律賓的紅土鎳礦，所用紅土鎳礦有如下表1所列的主要成份：制備的氫氧化鎂成分見表2；
實(shí)施例2
第一步、酸浸工序：取紅土鎳礦經(jīng)球磨機(jī)濕磨，磨礦細(xì)度為90目，配置成礦漿，按酸礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2的比例加入鹽酸進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊加熱至45℃，反應(yīng)3小時(shí)然后進(jìn)行固液分離，得到濾液A；
第二步、除雜工序：將上述濾液A進(jìn)行除雜凈化處理，所述的除雜是指根據(jù)各金屬不同的沉淀pH值，通過調(diào)節(jié)pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質(zhì)。首先進(jìn)行除鐵，除鐵過程控制PH在1.5、溫度80℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等堿性物質(zhì)與鐵生成鐵的化合物沉淀、經(jīng)固液分離除去，得到凈化液B。然后在堿性條件下，通過調(diào)節(jié)不同的PH分別除去凈化液B中的鎳鈷錳?？刂芇H在6.5、溫度30℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質(zhì)與鎳鈷反應(yīng)生成氫氧化鎳鈷沉淀、經(jīng)固液分離除去；繼續(xù)加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH在8.2，同時(shí)加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經(jīng)固液分離除去錳。最終得到無色透明的硫酸鎂溶液D。
第三步、精制石灰乳的制備：把原料石灰經(jīng)90min消化后，進(jìn)入螺旋提渣機(jī)進(jìn)行第一次渣液分離，粗制石灰乳用泵輸送到振動(dòng)篩進(jìn)行第二次渣液分離，然后再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行第三次渣液分離，經(jīng)過三次渣液分離后的預(yù)精制石灰乳再到陳化槽中進(jìn)行陳化3小時(shí)，得到合格的精制石灰乳。
第四步、氫氧化鎂的制備：精制好的石灰乳與含氯化鎂、氯化鈣溶液C按化學(xué)計(jì)量式的0.8倍同時(shí)加入到連續(xù)反應(yīng)釜中進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。
第五步、反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行三次逆流洗滌和固液分離，得到的氫氧化鎂濾餅。
注：實(shí)施例中使用的礦石產(chǎn)自印尼或菲律賓的紅土鎳礦，所用紅土鎳礦有如下表3所列的主要成份：
實(shí)施例3
第一步、酸浸工序：取紅土鎳礦經(jīng)球磨機(jī)濕磨，磨礦細(xì)度為100目，配置成礦漿，按酸礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2的比例加入鹽酸進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊加熱至50℃，反應(yīng)3小時(shí)然后進(jìn)行固液分離，得到濾液A；
第二步、除雜工序：將上述濾液A進(jìn)行除雜凈化處理，所述的除雜是指根據(jù)各金屬不同的沉淀pH值，通過調(diào)節(jié)pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質(zhì)。首先進(jìn)行除鐵，除鐵過程控制PH在3.2、溫度82℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等堿性物質(zhì)與鐵生成鐵的化合物沉淀、經(jīng)固液分離除去，得到凈化液B。然后在堿性條件下，通過調(diào)節(jié)不同的PH分別除去凈化液B中的鎳鈷錳?？刂芇H在7.5、溫度45℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質(zhì)與鎳鈷反應(yīng)生成氫氧化鎳鈷沉淀、經(jīng)固液分離除去；繼續(xù)加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH在9.0，同時(shí)加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經(jīng)固液分離除去錳。最終得到無色透明的硫酸鎂溶液D。
第三步、精制石灰乳的制備：把原料石灰經(jīng)120min消化后，進(jìn)入螺旋提渣機(jī)進(jìn)行第一次渣液分離，粗制石灰乳用泵輸送到振動(dòng)篩進(jìn)行第二次渣液分離，然后再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行第三次渣液分離，經(jīng)過三次渣液分離后的預(yù)精制石灰乳再到陳化槽中進(jìn)行陳化4小時(shí)，得到合格的精制石灰乳。
第四步、氫氧化鎂的制備：精制好的石灰乳與含氯化鎂、氯化鈣溶液C按化學(xué)計(jì)量式的0.8倍同時(shí)加入到連續(xù)反應(yīng)釜中進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。
第五步、反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行三次逆流洗滌和固液分離，得到的氫氧化鎂濾餅。
注：實(shí)施例中使用的礦石產(chǎn)自印尼或菲律賓的紅土鎳礦，所用紅土鎳礦有如下表4所列的主要成份：
實(shí)施例中制備得到的氫氧化鎂濾餅產(chǎn)品質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HY/T111—2008的濾餅狀氫氧化鎂。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。