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1、(10)申请公布号 CN 103601224 A (43)申请公布日 2014.02.26 CN 103601224 A (21)申请号 201310632891.8 (22)申请日 2013.11.28 C01F 5/22(2006.01) (71)申请人 中国科学院青海盐湖研究所 地址 810008 青海省西宁市新宁路 18 号 (72)发明人 王敏 赵有璟 张宏韬 时历杰 李法强 黄培锦 (74)专利代理机构 北京法思腾知识产权代理有 限公司 11318 代理人 杨小蓉 杨林 (54) 发明名称 一种制备氢氧化镁的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种制备氢氧化镁的方法， 包 括如下步骤。
2、 ： (1) 将煅烧后的生石灰加入至消化 介质溶液中， 于3095进行消化反应得到石灰 乳， 所述消化介质溶液中的阴离子包括 Cl-、 Br-、 I-、 NO3-中的一种或多种 ；（2） 将制备好的石灰乳 加入至水氯镁石溶液中， 于 20 80反应， 然后 进行固液分离得到氢氧化镁一次固体和一次滤 液。本发明制备高纯氢氧化镁的方法， 解决了以 石灰为原料制备出的氢氧化镁产品纯度过低的难 题， 成功实现了以一种低成本的工艺方法制备出 高纯度的氢氧化镁产品 ； 并通过对熟石灰结构的 调控， 降低了石灰乳的 pH 值， 减缓了沉淀反应速 率， 使得氢氧化镁晶核能够在与其他晶核聚集之 前得到充分的生长。
3、， 减少了反应产物夹带杂质的 几率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 (10)申请公布号 CN 103601224 A CN 103601224 A 1/1 页 2 1. 一种制备氢氧化镁的方法， 包括如下步骤 ： （1） 将煅烧后的生石灰加入至消化介质溶液中， 于 30 95进行消化反应得到石灰 乳， 所述消化介质溶液中的阴离子包括 Cl-、 Br-、 I-、 NO3-中的一种或多种 ； （2） 将制备好的石灰乳加入至水氯镁石溶液中， 于 20 80反应， 然后进行固液分离 得。
4、到氢氧化镁一次固体和一次滤液。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述消化介质溶液中阴离子浓度为0.2 3.0mol/L。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述生石灰和消化介质溶液中阴离子的 摩尔比为 1 10 ： 1。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 1） 中的消化时间为 0.5 4h。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 2） 中的石灰乳中 Ca(OH)2的加 入量与水氯镁石溶液中 Mg2+摩尔比为 0.2:1 0.95:1。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤 2） 还包括将。
5、反应产物陈化 1 4 小时的步骤， 然后再进行固液分离。 7. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括如下步骤 ： （3） 将氢氧化镁一次固体经多次水洗纯化， 得到氢氧化镁二次固体 ； 所述水洗纯化为将 步骤 （2） 得到的氢氧化镁固体分散于 10 50 倍体积的水中， 之后进行固液分离得到固体 和水洗滤液。 8.根据权利要求1或7所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括使用水洗滤液和一次 滤液配制水氯镁石溶液。 权 利 要 求 书 CN 103601224 A 2 1/6 页 3 一种制备氢氧化镁的方法 技术领域 0001 本发明属于盐湖化学领域， 具体涉及一种石灰法。
6、制备高纯氢氧化镁的方法。 背景技术 0002 氢氧化镁是镁资源深加工的主要镁化合物产品， 其主要用途是废水处理、 烟气脱 硫、 工程材料阻燃剂。现阶段， 氢氧化镁的制备主要有以下两种途径 ： 一是利用天然水镁石 资源， 经精制制取氢氧化镁 ； 二是由含镁原料通过化学合成法制得， 其中常用的含镁原料有 菱苦土、 海水、 卤水等。 0003 我国是镁资源大国， 仅青海柴达木盆地的盐湖卤水中镁盐储量达 48.1 亿吨， 其中 察尔汗盐湖的氯化镁储量高达 27 亿吨。盐湖老卤经过简单的盐田自然蒸发结晶， 可获得纯 度较高的水氯镁石， 作为含镁原料制备氢氧化镁其成本将非常低， 具有非常明显的市场前 景。。
7、 0004 目前以盐湖卤水为原料， 制备氢氧化镁的方法主要有 ： 0005 (1) 氢氧化钠法 ： 0006 由于氢氧化钠本身纯度较高， 不会在反应产物中引入杂质， 所以利用该方法可以 得到高纯度氢氧化镁产品。 但是由于氢氧化钠碱性太强， 与含镁原料反应速度快、 氢氧化镁 晶体得不到充分的生长， 使得氢氧化镁颗粒过细， 反应生成物固液分离较难实现。此外， 氢 氧化钠昂贵， 导致该法制备出的高纯氢氧化镁成本较高。 0007 (2) 氨法 ： 0008 本方法使用氨水替代氢氧化钠作为沉淀剂进行氢氧化镁的制备， 但是氨水存在强 挥发性， 导致操作环境恶劣， 存在收率低和较为突出的环保问题， 并且氨原。
8、料成本较高， 这 也将增加氢氧化镁产品的成本。 0009 (3) 石灰法 ： 0010 石灰法即氢氧化钙法， 此法工艺流程与氢氧化钠法较为相似， 与其他方法相比， 具 有非常明显的成本优势。 但是由于石灰纯度不高， 一般含有许多杂质， 容易造成产生的氢氧 化镁沉淀吸附或夹带杂质， 导致该法制备出高纯度的氢氧化镁产品比较困难。传统的石灰 法制备得到的产品纯度一般只有 90% 左右， 其中杂质氧化钙含量为 2% 左右。此外传统的石 灰消化一般采用水作为消化介质， 消化产物石灰乳的 pH 较高 (25下一般为 12.3 12.8)、 与含镁溶液之间的反应速度较快， 氢氧化镁晶核形成之后来不及生长完全。
9、就与其他 晶核聚集， 在聚集的过程中难免会有一定量的未反应的 CaO 以及其他杂质夹带到氢氧化镁 产品中， 从而较难获得高纯度氢氧化镁产品。专利文献 US4472370 公开了一种制备石灰乳 的方法， 其通过向的技术效果侧重点在于提高氢氧化镁晶体比表面积和粒度， 虽然可以利 用该申请的方法制备获得较常规方法制备获得的氢氧化钙碱性变弱的石灰乳， 但是将其应 用于氢氧化镁的制备时， 仍然面临着氢氧化镁纯度待提高的问题。 发明内容 说 明 书 CN 103601224 A 3 2/6 页 4 0011 为了解决石灰法制备高纯氢氧化镁存在的上述技术问题， 本发明提供了一种石灰 法制备高纯氢氧化镁的方法。
10、。 0012 本发明提供的石灰法制备高纯氢氧化镁的方法包括如下步骤 ： 0013 (1) 石灰消化 0014 将煅烧后的生石灰加入至消化介质溶液中， 于 30 95进行消化反应得到石灰 乳， 所述消化介质溶液中的阴离子包括 Cl-、 Br-、 I-、 NO3-中的一种或多种 . 0015 优选的， 所述消化介质溶液中阴离子浓度为 0.2 3.0mol/L。 0016 优选的， 所述生石灰和消化介质溶液中阴离子的摩尔比为 1 10 ： 1。 0017 优选的， 消化反应时间为 0.5 4h。 0018 优选的， 所述步骤还包括对石灰乳进行纯化处理， 所述纯化处理为将石灰乳液趁 热过 60 300。
11、 目筛， 去除其中的不溶物。 0019 优选的， 所述生石灰的制备方法为将生石灰原料在 800 1200的管式高温炉中 进行煅烧， 煅烧时间为 1 8 小时， 至生石灰重量不再变化时煅烧结束。 0020 优选的， 本步骤消化制得的石灰乳 pH 为 11.2 11.9。 0021 (2) 沉淀反应 0022 将制备好的石灰乳加入至水氯镁石溶液中， 于 20 80反应， 然后进行固液分离 得到氢氧化镁一次固体和一次滤液。 0023 优选的， 所述石灰乳中Ca(OH)2的加入量与水氯镁石溶液中Mg2+摩尔比为0.2:1 0.95:1。 0024 优选的， 所述步骤 2） 还包括将反应产物陈化 1 4。
12、 小时的步骤， 然后再进行固液 分离。本领域技术人员可以根据需要选择陈化的时间， 也可以不陈化直接进行反应的后处 理。 0025 优选的， 所述石灰乳通过滴加方式加入至水氯镁石溶液， 滴加时间优选 5 60min。 0026 优选的， 本步骤反应时间为 0.5 4h。 0027 优选的， 所述步骤还包括后处理步骤 ： 0028 （3） 氢氧化镁一次固体经多次水洗纯化， 得到氢氧化镁二次固体 ； 所述水洗纯化为 将步骤 （2） 得到的氢氧化镁固体分散于 10 50 倍体积的水中， 之后进行固液分离得到固 体和水洗滤液。优选的， 水洗纯化步骤重复 1 5 次。水洗纯化后得到氢氧化镁二次固体， 之后。
13、在 80 120下将氢氧化镁湿基干燥烘干后得到高纯氢氧化镁产品。 0029 优选的， 所述方法还包括使用水洗滤液和一次滤液溶解水氯镁石。这些滤液可以 经过分析 Mg2+含量之后， 重新配制成一定浓度的水氯镁石溶液， 循环用于步骤 2） ， 进而实现 镁离子和水的循环利用， 减少用水量及镁资源的浪费。 0030 本发明具有如下的优点 ： 0031 (1) 本发明制备高纯氢氧化镁的方法， 解决了以石灰为原料制备出的氢氧化镁产 品纯度过低的难题， 成功实现了以一种低成本的工艺方法制备出高纯度的氢氧化镁产品。 0032 (2) 本发明通过对熟石灰结构的调控， 降低了消化产物石灰乳的 pH 值， 减缓 。
14、了沉淀反应速率， 使得氢氧化镁晶核能够在与其他晶核聚集之前得到充分的生长， 减少了 反应产物夹带杂质的几率， 从而可以制备出较高纯度的氢氧化镁产品。 说 明 书 CN 103601224 A 4 3/6 页 5 具体实施方式 0033 以下为本申请的优选实施例， 其仅用作对本申请的解释而不是限制。 0034 实施例 1 0035 (1) 石灰煅烧 0036 取 100g 生石灰原料 ( 氧化钙含量 85.2%)， 于 1000管式高温炉中煅烧， 煅烧 6 小 时后发现其重量为88.5g且不再变化， 停止煅烧后冷却， 并将煅烧产物研磨为约1cm的颗粒 后备用。 0037 (2) 石灰消化 003。
15、8 配制 0.5mol/L 氯化钠溶液 500mL， 加入到反应容器中并开始搅拌， 控制温度为 60， 搅拌速度为 150r/min ； 在搅拌条件下混入上述 (1) 步骤中煅烧得到的 88.5g 生石灰， 搅拌1.5小时之后停止消化， 并将反应乳液趁热过120目筛， 后经过旋流分离器分离提纯之 后重新配制成石灰乳， 其 pH 为 11.58。 0039 (3) 沉淀反应 0040 在搅拌条件下， 取制备好的石灰乳 100mL 滴加到 400mL Mg2+浓度为 2mol/L 的水 氯镁石溶液中 （氢氧化钙与溶液中镁的摩尔比为 0.39 ： 1） ， 控制反应温度为 40， 石灰乳滴 加时间为。
16、 10 分钟， 反应 2 小时之后停止搅拌 ； 保温陈化 2 小时之后进行过滤 （乳液 pH 为 8.84） ， 分别得到氢氧化镁一次固体 45.1g 和一次滤液 400mL。 0041 (4) 水洗干燥 0042 将上述 (3) 中得到的氢氧化镁一次固体在 500mL 去离子水中打浆洗涤、 过滤纯化 得到氢氧化镁二次固体 37.9g， 水洗滤液 505mL。其中氢氧化镁二次固体在鼓风干燥机中进 行干燥得到氢氧化镁产品 30.4g， 产品中氢氧化镁含量为 96.2%， 平均粒径为 0.8m， 产品 收率为 63% ； 水洗滤液用于溶解水氯镁石配制水氯镁石溶液。 0043 实施例 2 0044 。
17、(1) 石灰煅烧 0045 取 100g 生石灰原料 ( 氧化钙含量 87.9%)， 于 1100管式高温炉中煅烧， 煅烧 3 小 时后发现其重量为 89.3g 且不再变化， 停止煅烧后冷却， 并将煅烧产物研磨后得到粒径为 5mm 的颗粒备用。 0046 (2) 石灰消化 0047 配制 1.0mol/L 氯化钙溶液 800mL， 加入到反应容器中并开始搅拌， 控制温度为 80， 搅拌速度为 200r/min ； 在搅拌条件下混入上述 (1) 步骤中煅烧得到的 89.3g 生石灰， 搅拌 2 小时之后停止消化， 并将反应乳液趁热过 140 目筛， 得到石灰乳液， 其 pH 为 11.41。 0。
18、048 (3) 沉淀反应 0049 在搅拌条件下 ( 搅拌转速为 100r/min)， 取上述步骤 (2) 中制备好的石灰乳 80mL 滴加到 400mL Mg2+ 浓度为 1mol/L 的水氯镁石溶液中 （氢氧化钙与溶液中镁的摩尔比为 0.40 ： 1） ， 控制反应温度为 30， 石灰乳滴加时间为 30 分钟， 反应 3 小时之后停止搅拌 ； 保 温陈化 4 小时之后进行过滤， 分别得到氢氧化镁一次固体 24.5g 和一次滤液 387mL。 0050 (4) 水洗干燥 0051 将上述 (3) 中得到的氢氧化镁湿基在 500mL 去离子水中打浆洗涤、 过滤纯化 3 说 明 书 CN 103。
19、601224 A 5 4/6 页 6 次后， 得到氢氧化镁二次固体 22.8g 和水洗滤液 1497mL。将氢氧化镁二次固体在鼓风干燥 机中进行干燥， 得到氢氧化镁产品 18.7g， 产品中氢氧化镁含量为 98.3%， 其平均粒径为 1.0 微米， 产品收率为 79%。 0052 实施例 3 0053 (1) 石灰煅烧 0054 取 20g 生石灰原料 ( 氧化钙含量 80.5%)， 于 800管式高温炉中煅烧， 煅烧 6 小时 后发现其重量为 16.8g 且不再变化， 停止煅烧后冷却， 并将煅烧产物研磨至 5mm 后备用。 0055 (2) 石灰消化 0056 配制 1.0mol/L 溴化钙。
20、溶液 200mL， 加入到反应容器中并开始搅拌， 控制温度为 30， 搅拌速度为 300r/min ； 在搅拌条件下混入上述 (1) 步骤中煅烧得到的 16.8g 生石灰， 搅拌1.0小时之后停止消化， 并将反应乳液趁热过200目筛、 后经过旋流分离器分离提纯之 后重新配制成石灰乳， 其 pH 为 11.98。 0057 (3) 沉淀反应 0058 在搅拌条件下 ( 搅拌转速为 200r/min)， 取上述步骤 (2) 中制备好的石灰乳 40mL 滴加到 200mL Mg2+浓度为 1mol/L 的水氯镁石溶液中 （氢氧化钙与溶液中镁的摩尔比为 0.30:1） ， 控制反应温度为80， 石灰乳。
21、滴加时间为15分钟， 反应0.5小时之后停止搅拌， 此 时乳液的 pH 为 8.78 ； 保温陈化 1 小时之后进行过滤， 得到的乳液 pH 为 8.78， 分别得到氢氧 化镁一次固体 15.7g 和一次滤液 230mL。 0059 (4) 水洗干燥 0060 将上述 (3) 中得到的氢氧化镁湿基在 300mL 去离子水中打浆洗涤、 过滤纯化 3 次， 得到氢氧化镁二次固体 14.8g、 水洗滤液 525mL; 将氢氧化镁湿基在鼓风干燥机中进行 干燥得到氢氧化镁产品 9.8g， 产品中氢氧化镁含量为 96.4%， 平均粒径为 0.7 微米， 产品收 率为 81%。 0061 实施例 4 006。
22、2 (1) 石灰煅烧 0063 取 20g 生石灰原料 ( 氧化钙含量 86.5%)， 于 1000管式高温炉中煅烧， 煅烧 6 小 时后发现其重量为 17.7g 且不再变化， 停止煅烧后冷却， 并将煅烧产物研磨后备用。 0064 (2) 石灰消化 0065 配制1.0mol/L氯化钙和氯化钠溶液 （其中氯化钠 ： 氯化钙摩尔比为1 ： 1） 200mL， 加 入到反应容器中并开始搅拌， 控制温度为 80， 搅拌速度为 100r/min ； 在搅拌条件下混入 上述 (1) 步骤中煅烧得到的 17.7g 生石灰， 搅拌 3.0 小时之后停止消化， 并将反应乳液趁热 过200目筛、 后经过旋流分离。
23、器分离提纯之后重新配制成石灰乳液， 该乳液的pH为11.40。 。 0066 (3) 沉淀反应 0067 在搅拌条件下 ( 搅拌转速为 60r/min)， 取上述步骤 (2) 中制备好的石灰乳 40mL 滴加到 200mL Mg2+浓度为 1mol/L 的水氯镁石溶液中 （氢氧化钙与溶液中镁的摩尔比为 0.32:1） ， 控制反应温度为 30， 石灰乳滴加时间为 30 分钟， 反应 1.5 小时之后停止搅拌 ； 保温陈化3小时之后进行过滤 （乳液pH为8.57） ， 分别得到氢氧化镁一次固体16.3g和一次 滤液 220mL。 0068 (4) 水洗干燥 说 明 书 CN 103601224 。
24、A 6 5/6 页 7 0069 将上述 (3) 中得到的氢氧化镁湿基在 500mL 去离子水中打浆洗涤、 过滤纯化 3 次， 得到氢氧化镁二次固体 12.5g、 水洗滤液 515mL; 将氢氧化镁湿基在鼓风干燥机中进行 干燥得到氢氧化镁产品9.51g， 产品中氢氧化镁含量为98.7%， 平均粒径为1.0微米， 产品收 率为 80.5%。 0070 对比实施例 1 0071 本实施例中用于消化的溶液中的阴离子浓度大于前述的三个实施例。 0072 (1) 石灰煅烧 0073 取 100g 生石灰原料 ( 氧化钙含量 85.2%)， 于 1000管式高温炉中煅烧， 煅烧 6 小 时后发现其重量为 。
25、88.5g 且不再变化， 停止煅烧后冷却， 并将煅烧产物研磨后备用。 0074 (2) 石灰消化 0075 在 500mL 水中 （含有 4mol/L 的 Cl-） ， 混入上述 (1) 步骤中煅烧得到的 88.5g 生石 灰， 控制温度为 60， 搅拌速度为 150r/min， 搅拌 1.5 小时之后停止消化， 并将反应乳液趁 热过 120 目筛、 后经过旋流分离器分离提纯之后备用。 0076 (3) 沉淀反应 0077 在搅拌条件下 ( 搅拌转速为 80r/min)， 取上述步骤 (2) 中制备好的石灰乳 100mL 滴加到 400mL Mg2+浓度为 2mol/L 的水氯镁石溶液中 （氢。
26、氧化钙与溶液中镁的摩尔比为 0.39 ： 1） ， 控制反应温度为 40， 石灰乳滴加时间为 10 分钟， 反应 2 小时之后停止搅拌 ； 保 温陈化 2 小时之后进行过滤， 分别得到氢氧化镁湿基 40.6g 和滤液 410mL。 0078 (4) 水洗干燥 0079 将上述 (3) 中得到的氢氧化镁湿基在 500mL 去离子水中打浆洗涤后过滤， 得到 氢氧化镁湿基 38.7g、 洗液 489mL; 将氢氧化镁湿基在鼓风干燥机中进行干燥得到氢氧 化镁产品 30.2g， 产品中氢氧化镁含量为 90.5%， 平均粒径为 0.5 微米， 产品收率为 58%。由 于消化介质中的阴离子浓度过大， 导致终。
27、产物的产率以及纯度大大降低了。 0080 对比实施例 2 0081 在本实施例中， 直接使用去离子水进行消化。 0082 (1) 石灰煅烧 0083 取 100g 生石灰原料 ( 氧化钙含量 87.9%)， 于 1100管式高温炉中煅烧， 煅烧 3 小 时后发现其重量为 89.3g 且不再变化， 停止煅烧后冷却， 并将煅烧产物研磨后备用。 0084 (2) 石灰消化 0085 在 800mL 去离子水中， 混入上述 (1) 步骤中煅烧得到的 88.5g 生石灰， 控制温度为 60， 搅拌速度为150r/min， 搅拌1.5小时之后停止消化， 并将反应乳液趁热过120目筛、 后 经过旋流分离器分。
28、离提纯之后备用。 0086 (3) 沉淀反应 0087 在搅拌条件下 ( 搅拌转速为 100r/min)， 取上述步骤 (2) 中制备好的石灰乳 80mL 滴加到 400mL Mg2+浓度为 1mol/L 的水氯镁石溶液中 （氢氧化钙与溶液中镁的摩尔比为 0.39:1） ， 控制反应温度为 30， 石灰乳滴加时间为 30 分钟， 反应 3 小时之后停止搅拌 ； 保 温陈化 4 小时之后进行过滤， 分别得到氢氧化镁湿基 25.6g 和滤液 390mL。 0088 (4) 水洗干燥 0089 将上述 (3) 中得到的氢氧化镁湿基在 500mL 去离子水中打浆洗涤后过滤， 得 说 明 书 CN 10。
29、3601224 A 7 6/6 页 8 到氢氧化镁湿基和洗液 ; 重复上述水洗过程 3 遍， 最终获得氢氧化镁湿基 21.7g， 洗液 1480mL， 将氢氧化镁湿基 , 在鼓风干燥机中进行干燥得到氢氧化镁产品 16.5g， 产品中氢氧 化镁含量为 89.3%， 其平均粒径为 0.7 微米， 产品收率为 63%。即不使用指定的消化介质， 得 到的氢氧化镁产品的纯度和收率都降低了。当阴离子浓度过低时， 其和对比实施例 2 类似， 均无法得到高纯度的产品。 0090 从实施例 1 3 以及对比例 1 2 来看， 当选择过大的离子浓度或者不加入指定 浓度的阴离子或不加入这些阴离子进行消化反应时， 后续反应生成的氢氧化镁的纯度明显 降低 ； 而按照本反应的条件加入了阴离子溶液进行石灰消化及制备氢氧化镁， 得到的氢氧 化镁纯度很高， 并且其粒径分布均一， 具有很好的产业应用性。 说 明 书 CN 103601224 A 8 。