本發(fā)明屬于廢液處理再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過磷礦脫鎂廢液制備納米級(jí)氫氧化鎂的方法。

背景技術(shù)：

磷礦化學(xué)法除鎂產(chǎn)生的除鎂廢液，主要成分為MgO以及少量的PO₄^3-和金屬離子，若直接排放會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題。對(duì)除鎂廢液中的鎂元素進(jìn)行回收利用，制備成納米氫氧化鎂產(chǎn)品及其他副產(chǎn)品(副產(chǎn)品磷酸鎂銨可做緩釋肥)，實(shí)現(xiàn)資源的二次利用，為中低品位磷礦的綜合利用提供一條途徑。其次，沉淀分離出氫氧化鎂后的除鎂廢液可返回磷礦磨礦系統(tǒng)，從而形成水的封閉循環(huán)利用，因而具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和工業(yè)應(yīng)用前景。

某化工廠磷礦脫鎂生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的脫鎂廢液。該脫鎂廢液中的鎂主要以硫酸鎂的形式存在，若直接排放會(huì)造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題，因此需通過適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)這部分廢液進(jìn)行綜合利用，變廢為寶。成功回收脫鎂廢液中的鎂元素，制備出具有廣泛應(yīng)用前景且價(jià)值不菲的氫氧化鎂產(chǎn)品，是綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

氫氧化鎂是一種無機(jī)弱堿，與較強(qiáng)堿性物料(如石灰、燒堿、純堿等)相比，具有緩沖性大、活性大、吸附能力強(qiáng)、無腐蝕性、安全可靠、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。氫氧化鎂廣泛用于PE，PP，PVC，ABS，PS，HIPS，PA，PBT，不飽和聚酯，環(huán)氧樹脂，橡膠，油漆的阻燃填充劑等工業(yè)領(lǐng)域。由于氫氧化鎂吸附能力強(qiáng)、活性大，料漿狀產(chǎn)品流動(dòng)性好、易輸送、貯存，使用和調(diào)節(jié)方便，在國(guó)內(nèi)外也廣泛用于環(huán)保領(lǐng)域。

目前，國(guó)內(nèi)化學(xué)法生產(chǎn)氫氧化鎂的主要方法有三種：氫氧化鈉法、氫氧化鈣法、氨法。氫氧化鈉法(林慧博,印萬忠,南黎.納米氫氧化鎂制備技術(shù)研究[J].有色礦冶,2003,19(1):33-36)的工藝操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物的粒徑、形貌及晶體結(jié)構(gòu)易于控制，但是氫氧化鈉是強(qiáng)堿，易生成膠體沉淀，過濾性能差。氫氧化鈣法原料價(jià)格低廉易得且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是產(chǎn)品聚附傾向大，粒度小，極難沉降、過濾和洗滌，且其比表面積大易吸附硅、鎂、鈣、鐵等雜質(zhì)離子，因此只適合于對(duì)純度要求不高的領(lǐng)域。氨法(王志強(qiáng),劉建平.沉淀法合成高純超細(xì)氫氧化鎂的研究[J].無機(jī)鹽工業(yè),2001,33(1):3-4；易求實(shí).反向沉淀法制備納米Mg(OH)₂阻燃劑的研究[J].化學(xué)試劑,2001,23(4):197-199,228)所得的產(chǎn)物純度較高，因?yàn)榘彼娜鯄A性使晶粒的成長(zhǎng)在反應(yīng)過程中易于控制，適用于醫(yī)藥、化學(xué)試劑和電子級(jí)氫氧化鎂等對(duì)純度要求高的應(yīng)用領(lǐng)域。氨法的缺點(diǎn)是產(chǎn)品收率不高，而且因?yàn)榘彼哂袕?qiáng)揮發(fā)性，導(dǎo)致生產(chǎn)操作環(huán)境比較惡劣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決當(dāng)前磷礦除鎂廢液綜合利用程度較低、容易造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題，提供一種氨氣法處理磷礦脫鎂廢液制備納米級(jí)氫氧化鎂的方法。該方法充分利用了磷礦廢液中的鎂資源，制取的氫氧化鎂成本低、粒徑小、外觀規(guī)整，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種通過磷礦脫鎂廢液制備納米級(jí)氫氧化鎂的方法，包括以下步驟：(a)向反應(yīng)器內(nèi)加入磷礦除鎂廢液，通入氨氣進(jìn)行中和除雜反應(yīng)；(b)反應(yīng)完成后將反應(yīng)器內(nèi)漿料固液分離，母液轉(zhuǎn)入反應(yīng)器后加入分散劑，再次通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)；(c)反應(yīng)完成后將反應(yīng)器內(nèi)漿料固液分離，固相經(jīng)洗滌、干燥后得納米級(jí)氫氧化鎂。

按照上述方案，步驟(a)中和除雜反應(yīng)溫度為25-50℃，溶液pH到9-10時(shí)停止通入氨氣。

按照上述方案，步驟(b)中沉鎂反應(yīng)溫度為25-50℃，反應(yīng)時(shí)間0.5-2h，溶液pH到10-11時(shí)停止通入氨氣。

按照上述方案，步驟(c)中分離出來的固相在110℃干燥4h。

上述方案中，所述磷礦除鎂廢液為磷礦化學(xué)法除鎂產(chǎn)生的除鎂廢液，其中MgO含量為0.004-0.010g/ml，P₂O₅含量為0.47-1.20mg/ml。

上述方案中，所述反應(yīng)器為浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器。在浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器快速反應(yīng)-沉淀過程中，其撞擊區(qū)強(qiáng)烈的微觀混合可以產(chǎn)生高且均勻的過飽和度環(huán)境。這不僅有利于制取超細(xì)粉體，對(duì)于結(jié)晶過程還可以創(chuàng)造適當(dāng)且均勻的過飽和度，使得最終產(chǎn)品粒徑較均勻，此外這種良好的微觀混合可提高結(jié)晶成長(zhǎng)速度。

上述方案中，所述分散劑為聚乙二醇、硬脂酸鈉、油酸鈉、多聚磷酸鈉中的一種，分散劑用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的1-5％。

上述方案中，所述固液分離為真空分離、沉降分離、壓濾分離、離心分離中的一種。

優(yōu)選的，步驟(b)還包括固液分離所得固相加入磷銨肥料。

優(yōu)選的，步驟(c)中還包括向固液分離所得液相中加入石灰乳并在蒸餾塔中蒸出氨氣回用。

本發(fā)明所采用的氨氣法實(shí)際上是一種極限狀態(tài)的氨水法。在反應(yīng)過程中，由于不停的向反應(yīng)體系中通入氨氣，使得溶液中的NH₄⁺濃度基本一致，溶液pH值穩(wěn)定，氫氧化鎂的各個(gè)晶面生長(zhǎng)良好。同時(shí)，反應(yīng)一段時(shí)間后溶液變成了緩沖體系，增大了氫氧化鎂的溶解度，降低了過飽和度，利于晶體生長(zhǎng)。氨氣法生產(chǎn)過程全密封，解決了氨氣泄露問題。使用石灰乳進(jìn)行蒸氨，實(shí)現(xiàn)氨氣循環(huán)利用，既降低了成本又利于環(huán)保。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還具有以下有益效果：創(chuàng)造性的利用氨氣兩步中和法對(duì)磷礦脫鎂廢液進(jìn)行化學(xué)濃縮和凈化，并使用浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器制備得到納米氫氧化鎂，充分利用了脫鎂廢液中的鎂資源，減少了廢渣的排放，制取氫氧化鎂的成本比較低，產(chǎn)品的純度比較高、顆粒粒徑小、形狀較為規(guī)整，具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、社會(huì)效益和環(huán)保價(jià)值。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員充分理解本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施案例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.004g/mL，P₂O₅含量為0.47mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器中，控制溫度在25℃，向反應(yīng)器中緩慢通入氨氣達(dá)到終值pH在9.0時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應(yīng)生成的料漿進(jìn)行真空抽濾，固液分離所得固相加入磷銨肥料。母液全部轉(zhuǎn)移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的1％。向中和槽中通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為30min，終值pH在10.1時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對(duì)料漿進(jìn)行真空抽濾，并用水對(duì)固相采用平推流的方式進(jìn)行洗滌，洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級(jí)氫氧化鎂粉體。向固液分離所得液相中加入石灰乳并在蒸餾塔中蒸出氨氣回用。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為97.70％，粒子粒徑在60nm左右。

實(shí)施例2

某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.006g/mL，P₂O₅含量為0.70mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器中，控制溫度在30℃，并緩慢通入氨氣達(dá)到終值pH在9.2時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應(yīng)生成的料漿進(jìn)行固液分離，母液全部轉(zhuǎn)移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的2％。繼續(xù)向中和槽中通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時(shí)間為60min，終值pH在10.5時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對(duì)料漿進(jìn)行固液分離，并用水對(duì)固相采用二次沉降的方式進(jìn)行洗滌。洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級(jí)氫氧化鎂粉體。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為98.25％，粒子粒徑在50nm左右。

實(shí)施例3

某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.008g/mL，P₂O₅含量為0.93mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器中，控制溫度在35℃，并緩慢通入氨氣達(dá)到終值pH在9.5時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應(yīng)生成的料漿進(jìn)行固液分離，母液全部轉(zhuǎn)移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的3％。繼續(xù)向中和槽中通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時(shí)間為45min，終值pH在10.3時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對(duì)料漿進(jìn)行固液分離，并用水對(duì)固相采用三次沉降的方式進(jìn)行洗滌；洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級(jí)氫氧化鎂粉體。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為99.27％，粒子粒徑在40nm左右。

實(shí)施例4

某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.010g/mL，P₂O₅含量為1.20mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器中，控制溫度在45℃，并緩慢通入氨氣達(dá)到終值pH在9.7時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應(yīng)生成的料漿進(jìn)行固液分離，母液全部轉(zhuǎn)移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的4％。繼續(xù)向中和槽中通入氨氣進(jìn)行沉鎂反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為35℃，反應(yīng)時(shí)間為90min，終值pH在10.5時(shí)，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對(duì)料漿進(jìn)行固液分離，并用水對(duì)固相采用四次沉降的方式進(jìn)行洗滌；洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級(jí)氫氧化鎂粉體。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為98.50％，粒子粒徑在45nm左右。