一種制備硫酸鎂銨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫酸鎂銨的制備方法，尤其涉及一種通過硫酸銨與含鎂元素的原料制備硫酸鎂銨的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]六水硫酸鎂銨分子式為(NH4) 2Mg (SO4) 2.6 (H2O)，屬于單斜晶系的硫酸復(fù)鹽，分子量為360.6，常用作化工原料和復(fù)合肥料。目前常用硫酸鎂和硫酸銨水溶液結(jié)晶法得到(Physica Status Solidi (A) Applied Research, 1988,109 (2):635_640)。中國(guó)專利101497453公開了一種將焙燒菱鎂礦溶于硫酸銨溶液后，繼續(xù)加入硫酸銨，經(jīng)過液相結(jié)晶得到六水硫酸鎂銨的方法，工藝較為復(fù)雜，且產(chǎn)物中含量一定量的結(jié)晶水。因此，水分去除是必不可少的一步，而該步驟理論能耗較高。
[0003]因此，本領(lǐng)域亟待開發(fā)一種硫酸鎂銨的制備方法，所述方法工藝簡(jiǎn)單，處理量大，且反應(yīng)過程無需水的參與，能耗較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有制備硫酸鎂銨的工藝中存在的步驟復(fù)雜，處理量小，且存在大量的水的殘余，不但造成水資源的浪費(fèi)，還造成了除水過程中能量的過高消耗，本發(fā)明的目的在于提供一種硫酸鎂銨的制備方法，所述反應(yīng)無需水的參與，減少了水的浪費(fèi)，節(jié)省了能源，減小了投資。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種硫酸鎂銨的制備方法，所述方法為將含鎂元素的原料與硫酸銨混合，均化，加熱升溫，保溫，反應(yīng)結(jié)束后，獲得硫酸鎂銨；
[0007]可選地，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)除雜，結(jié)晶，獲得硫酸鎂銨。
[0008]本發(fā)明所述方法的原料為室溫下為固體形態(tài)的含鎂元素的原料和硫酸銨，兩者混合并均化后，在一定溫度下反應(yīng)，得到硫酸鎂銨。反應(yīng)僅加入固體原料，無需在水溶液中進(jìn)行，減少了水的使用，省去了除水的步驟。
[0009]本發(fā)明所述制備硫酸鎂銨的方法中，除雜和結(jié)晶為可選步驟，具體可以根據(jù)含鎂元素的原料種類以及所要制備的硫酸鎂銨的品質(zhì)進(jìn)行選擇，例如:當(dāng)以含鎂元素的化合物為含鎂元素的原料與硫酸銨反應(yīng)制備無水硫酸鎂銨時(shí)，由于含鎂元素的化合物中雜質(zhì)較少，則不需要除雜，典型但非限制性的含鎂元素的化合物的實(shí)例有鹵化鎂、碳酸鎂、碳酸氫鎂、羥基齒化鎂、羥基碳酸鎂、有機(jī)含鎂化合物、氫氧化鎂或氧化鎂等。
[0010]當(dāng)以含有含鎂元素的化合物的礦物原料作為含鎂元素的原料與硫酸銨反應(yīng)，制備硫酸鎂銨時(shí)，為了去除礦物原料中的雜質(zhì)，可選用除雜和結(jié)晶步驟，典型但非限制性的含有含鎂元素的化合物的礦物原料的實(shí)例有菱鎂礦、白云石、水鎂石、氯鎂石、水氯鎂石、銨光鹵石、柱硼鎂石、纖水碳鎂石、苦鹵。
[0011]本發(fā)明所述硫酸鎂銨的制備方法中，加熱升溫的速度為0.2?30°C /min，例如0.3°C /min、0.8 °C /min>4°C /min>9 °C /min> 13°C /min> 15°C /min> 17 °C /min> 19 °C /min、22°C /min、26°C /min、28°C /min 等。
[0012]優(yōu)選地，所述保溫的溫度為200 ?600°C，例如 230°C、260°C、290°C、350°C、380°C、450 °C、500 °C、540 V、590 V、600 V 等。
[0013]溫度太高或升溫太快容易造成硫酸銨中的硫酸根分解或被銨根離子還原分解，生成SO3或SO2,達(dá)不到分解產(chǎn)生硫酸氫根，保證硫酸氫根參與含鎂物料反應(yīng)，生成硫酸鎂銨的目的。并且，隨著硫酸根被還原，銨根也被氧化，生成氮?dú)?，造成銨根離子的浪費(fèi)。
[0014]優(yōu)選地，本發(fā)明所述保溫時(shí)間彡20h,例如0.6h、1.2h、2h、4h、5h、7h、9h、12h、15.8h、18h、19.5h 等。
[0015]優(yōu)選地，本發(fā)明所述方法中含鎂元素的原料與硫酸銨混合得到的混合物中，鎂元素和硫酸根的物質(zhì)的量之比為1: (1.6?3.0)，例如1: 1.62、1: 1.68、1: 1.75、1: 1.99、1:2.05,1:2.2,1:2.8,1:2.9,1:2.96 等。
[0016]本發(fā)明所述的含鎂元素的原料與硫酸銨混合的具體比例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)要求:混合物中鎂元素和硫酸根的物質(zhì)的量之比為1: (1.6?3.0)，來進(jìn)行配比。
[0017]本發(fā)明所述含鎂元素的原料為含鎂元素的化合物和/或含有所述化合物(即所述含鎂元素的化合物)的礦物原料。
[0018]優(yōu)選地，所述含鎂元素的化合物選自無機(jī)鎂化合物和/或有機(jī)鎂化合物，優(yōu)選自鹵化鎂、碳酸鎂、碳酸氫鎂、羥基齒化鎂、羥基碳酸鎂、氫氧化鎂、氧化鎂中的任意I種或至少2種的組合。所述鹵化鎂，包括氟化鎂、氯化鎂、溴化鎂或碘化鎂中的任意I種或至少2種的組合。
[0019]本發(fā)明所述含鎂元素化合物的組合典型但非限制性的有:碳酸鎂和碳酸氫鎂的組合，氯化鎂和羥基氯化鎂的組合，羥基碳酸鎂和氧化鎂的組合，氯化鎂和氧化鎂的組合，氫氧化鎂和碳酸鎂的組合，碳酸鎂、羥基氯化鎂和氧化鎂的組合等。
[0020]優(yōu)選地，所述礦物原料選自菱鎂礦、白云石、水鎂石、氯鎂石、水氯鎂石、銨光鹵石、柱硼鎂石、纖水碳鎂石、苦鹵以及所述礦物原料的脫水和/或焙燒產(chǎn)物中的任意I種或至少2種的組合；所述脫水和/或焙燒溫度為100?900°C，例如102°C、108°C、134°C、168°C、250 O、289 O、360 O、400 O、485 O、689 O、823 O、885 O 等。
[0021]本發(fā)明所述含鎂元素化合物的組合典型但非限制性的有:所述組合例如菱鎂礦和白云石的組合，水鎂石和菱鎂礦的組合，白云石和焙燒菱鎂礦的組合，白云石、焙燒白云石和銨光鹵石的組合等。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鹵化鎂選自氟化鎂、氯化鎂、溴化鎂或碘化鎂中的任意I種或至少2種的組合。所述氧化鎂選自輕燒氧化鎂、活性氧化鎂或輕質(zhì)氧化鎂中的任意I種或至少2種的組合。所述鹵化鎂為無水和/或含水鹵化鎂。所述羥基鹵化鎂為無水和/或含水羥基齒化鎂。所述羥基碳酸鎂為無水和/或含水羥基碳酸鎂。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述礦物原料的脫水和/或焙燒產(chǎn)物是指所述礦物原料(例如菱鎂礦、白云石、水鎂石、氯鎂石、水氯鎂石、銨光鹵石、柱硼鎂石、纖水碳鎂石、苦鹵)中的任意I種或至少2種的混合物，在100?900°C下脫水和/或焙燒的產(chǎn)物。具體選擇何種脫水和/或焙燒溫度，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
[0024]本發(fā)明所述升溫速度和保溫的溫度對(duì)于反應(yīng)有一定影響，因此對(duì)于較容易反應(yīng)的含鎂元素的原料，升溫速度可適當(dāng)加快，保溫溫度可適當(dāng)降低，保溫時(shí)間可適當(dāng)縮短；而對(duì)于較難反應(yīng)的含鎂元素的原料，應(yīng)以較慢的速度升溫，保溫溫度也應(yīng)適當(dāng)提高，保溫時(shí)間適當(dāng)增加。對(duì)于較容易和較難反應(yīng)的含鎂元素的原料均可采用多段升溫保溫法實(shí)現(xiàn)。至于具體的某種原料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況(如反應(yīng)的難易程度等)進(jìn)行選擇。
[0025]優(yōu)選地，當(dāng)含鎂元素的原料為鹵化鎂、羥基鹵化鎂、碳酸氫鎂、含水鹵化鎂、氧化鎂或氫氧化鎂中的任意I種或至少2種的組合時(shí)，反應(yīng)較容易發(fā)生，反應(yīng)的升溫速度為0.5?300C /min，保溫的溫度為200?600°C，保溫的時(shí)間彡18h。
[0026]優(yōu)選地，當(dāng)含鎂元素的原料為菱鎂礦、白云石、水鎂石、氯鎂石、水氯鎂石、銨光鹵石、柱硼鎂石、纖水碳鎂石、苦鹵中的任意I種或至少2種的組合時(shí)，反應(yīng)較難發(fā)生，反應(yīng)的升溫速度為0.2?25°C /min，保溫的溫度為230?600°C，保溫的時(shí)間彡20h。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，對(duì)于含有所述含鎂元素的化合物的礦石原料，升溫速度和保溫時(shí)間的選擇也可以遵循上述規(guī)律，例如白云石或菱鎂礦中含有碳酸鎂，則屬于較難反應(yīng)的含鎂元素的礦石，因此選用白云石或菱鎂礦為原料時(shí)，反應(yīng)的保溫的時(shí)間稍長(zhǎng)，保溫的溫度稍高。
[0028]本發(fā)明所述除雜過程為:將反應(yīng)結(jié)束后的物料加水溶解，調(diào)節(jié)pH值，之后過濾除去固體雜質(zhì)，得到硫酸鎂銨水溶液。
[0029]反應(yīng)結(jié)束后，