一种活性氧化镁生产工艺.pdf

本发明涉及一种活性氧化镁生产工艺，它在传统碳化法生产活性氧化镁工艺的基础上增设预热解器，并将轻质碳酸镁干燥后的干燥尾气引入预热解器，与重镁水进行直接换热，回收尾气中的热量，使重镁水的温度由10～30℃升高到40～55℃，加热后的重镁水再输送到热解器中进行完全热解。本发明不仅回收了干燥尾气中的热量，提高了重镁水的温度，降低了单位产品的一次能源消耗，同时回收了干燥尾气中夹带的碳酸镁粉尘，减少了环境污染，一举两得。经济效益和环境效益显著。

1.  一种活性氧化镁生产工艺，其特征是，包括以下步骤：
①将重镁水放入预热解器，其重镁水以氧化镁计浓度为6～12g/L；
②将步骤①中经过预热解器的重镁水通入饱和蒸汽进行加热，使重镁水温度升高到95～105℃，重镁水中的碳酸氢镁充分分解为轻质碳酸镁沉淀析出，所得悬浮液经过滤分离得到含水70％～80％的轻质碳酸镁滤饼；
③将步骤②的轻质碳酸镁滤饼送入干燥器进行干燥，得到轻质碳酸镁产品；
④将步骤③的干燥过程产生的尾气引入步骤①的预热解器，使干燥尾气与重镁水直接充分接触，进行换热，回收其中的低位热能和轻质碳酸镁粉尘，并使重镁水温度由10～30℃升高到40～55℃；
⑤将步骤③干燥后的轻质碳酸镁产品送入煅烧炉，在800℃下煅烧0.5～1h，即得活性氧化镁产品。

2.  如权利要求1所述的一种活性氧化镁生产工艺，其特征是：
所述步骤①中预热解器为鼓泡反应器、塔式反应器、管式反应器、喷雾反应器或罐式反应器中的一种。

3.  如权利要求1所述的一种活性氧化镁工艺，其特征是：
所述步骤④中出预热解器的重镁水温度为45～50℃。

4.  如权利要求1所述的一种活性氧化镁生产工艺，其特征是所述步骤②中重镁水热解的方法还可以为以下步骤：
将经预热解器预热解后温度达到40～55℃的重镁水放入热解器，通入饱和蒸汽进行加热，使其温度升高到50～65℃，然后使用真空设备不断抽真空，使热解器内部绝对压强保持在12.33～25.00kPa，时间为20～40分钟，重镁水中的碳酸氢镁充分分解为轻质碳酸镁沉淀析出，所得悬浮液经过滤分离得到含水70％～80％的轻质碳酸镁滤饼。

5.  如权利要求1所述的一种活性氧化镁生产工艺，其特征是：
所述引入预热解器的轻质碳酸镁干燥尾气温度为80～150℃。

6.  如权利要求1所述的一种活性氧化镁生产工艺，其特征是：
所述重镁水由含镁非金属矿物经煅烧、消化、精制、调温调浓、碳化、过滤分离得到。

一种活性氧化镁生产工艺
技术领域
本发明属于化工工艺节能技术领域。涉及到以含镁非金属矿为原料，采用碳化法生产活性氧化镁过程中，低位热能回收利用，降低能量消耗的一种活性氧化镁生产工艺。
背景技术
活性氧化镁主要作为氯丁橡胶、氟橡胶的促进剂，用于黏合剂、密封材料、塑料、油漆和纸张等的填料；医药上用作抗酸剂和缓泻剂、用于胃酸过多和十二指肠溃疡病；也可用作陶瓷、玻璃、高级保温材料剂氧化镁水泥等的原料。活性氧化镁用途广泛，市场需求日趋增大。
目前生产活性氧化镁原料主要有白云石、菱镁矿、水镁石、水菱镁石、蛇纹石等含镁非金属矿，以及卤水、水氯镁石、硫酸镁等含镁可溶性无机盐类。前者采用碳化法分离钙镁和其他杂质，首先生成轻质碳酸镁，再经煅烧制取活性氧化镁，其产品质量轻、活性高、堆积密度小，深受用户欢迎；后者将原料与氨、烧碱、石灰乳等碱类反应首先生成氢氧化镁，再经煅烧制取活性氧化镁，其产品较前者活性低、质量重、堆积密度大，有些用户，特别是高档用户无法使用。
以白云石为原料，采用碳化法生产活性氧化镁的工艺路线是：白云石(MgCO₃·CaCO₃)与白煤按一定的配比送入石灰煅烧窑中煅烧，可获得白云灰(MgO·CaO)，亦称白云石熟料。白云灰送入消化槽在搅拌下用热水消化成白云灰乳。白云灰乳经精制、调浓、调温后用泵送于碳化塔，通入来源于白云石煅烧窑的二氧化碳窑气，对白云灰乳进行碳化反应。碳化反应后的碳化溶液的主要成分是碳酸氢镁水溶液(亦称为重镁水)，沉淀物为含镁碳酸钙。经过滤分离得到碳酸氢镁清液和含镁碳酸钙滤饼。滤饼经干燥、分级、包装得含镁碳酸钙产品。清液用泵送入热解槽，以蒸汽直接加热使其热解生成轻质碳酸镁。热解后生成的含轻质碳酸镁的乳白色悬浮液，经过滤分离后，将滤饼湿料进行干燥，得轻质碳酸镁产品。将轻质碳酸镁送至煅烧炉中进一步进行煅烧，煅烧结束后再经分级、包装，即得活性氧化镁产品。整个过程的反应如下：
煅烧MgCO₃·CaCO₃→MgO·CaO+2CO₂↑                  (1)
消化MgO·CaO+2H₂O→Mg(OH)₂+Ca(OH)₂                 (2)
碳化Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O                       (3)
Mg(OH)₂+2CO₂→Mg(HCO₃)₂                            (4)
热解5Mg(HCO₃)₂→4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O+6CO₂↑       (5)
煅烧4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O→5MgO+4CO₂↑+5H₂O        (6)
上述生产工艺中重镁水热解过程因碳酸氢镁溶解度较低，重镁水中含有碳酸氢镁浓度很小(折合氧化镁含量在6～12g/L)，每生产1吨轻质碳酸镁需热解重镁水量为50～90m³。由于此反应为吸热反应，并且热解温度为95～105℃，接近沸点，有大量的水蒸发，需要耗费大量的热能。据有关资料报道，热解能耗占轻质碳酸镁生产过程总能耗的50％以上。另外，重镁水热解、过滤分离后得到的轻质碳酸镁滤饼含水率较高，一般为75％左右，即每生产1吨轻质碳酸镁，需干燥除去约3吨水，蒸发水分量很大，致使轻质碳酸镁干燥工序的能耗也很高。
理论分析和生产实践表明，在活性氧化镁的整个生产过程中重镁水热解和轻质碳酸镁干燥这两个工序的能耗占整个工艺能耗的70％～80％，因此对这两个工序进行研究，优化其工艺条件，对整个工艺的节能降耗意义重大。
发明内容
本发明为克服现有技术中存在的问题，提供一种能耗低的活性氧化镁生产工艺。本发明是进一步对碳化法制取活性氧化镁生产过程进行能耗分析，增设了重镁水预热解工序，将轻质碳酸镁干燥尾气用于重镁水预热解，充分回收干燥尾气热量，进一步降低热解工序能耗，达到节能降耗的目的。
本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明一种活性氧化镁生产工艺，它包括以下步骤：
①将重镁水(即碳酸氢镁溶液)放入预热解器，其重镁水以氧化镁计浓度为6～12g/L，温度为10～30℃。
所述重镁水可以由含镁非金属矿物经煅烧、消化、精制、调温调浓、碳化、过滤分离得到。
②将步骤①中经过预热解器的重镁水放入热解器，通入饱和蒸汽进行加热，使重镁水温度升高到95～105℃，重镁水中的碳酸氢镁充分分解为轻质碳酸镁沉淀析出，所得悬浮液经过滤分离得到含水70％～80％的轻质碳酸镁滤饼。
③将步骤②的轻质碳酸镁滤饼送入干燥器进行干燥，得到轻质碳酸镁产品。
④将步骤③的干燥过程产生的尾气引入步骤①的预热解器，使干燥尾气与重镁水直接充分接触，进行换热，回收其中的低位热能和轻质碳酸镁粉尘，并使重镁水温度由10～30℃升高到40～55℃。
⑤将步骤③干燥后的轻质碳酸镁产品送入煅烧炉，在800℃下煅烧0.5～1h，即得活性氧化镁产品。煅烧结束后可以再经分级、包装。
上述的一种活性氧化镁生产工艺，所述步骤①中预热解器为鼓泡反应器、塔式反应器、管式反应器、喷雾反应器或罐式反应器中的一种。
上述的一种活性氧化镁生产工艺，所述步骤④中出预热解器的重镁水温度为45～50℃。
上述的一种活性氧化镁生产工艺，所述步骤②中重镁水热解的方法还可以为以下步骤：
将经预热解器预热解后温度达到40～55℃的重镁水放入热解器，通入饱和蒸汽进行加热，使其温度升高到50～65℃，然后使用真空设备不断抽真空，使热解器内部绝对压强保持在12.33～25.00kPa，时间为20～40分钟，重镁水中的碳酸氢镁充分分解为轻质碳酸镁沉淀析出，所得悬浮液经过滤分离得到含水70％～80％的轻质碳酸镁滤饼。
上述的一种活性氧化镁生产工艺，所述引入预热解器的轻质碳酸镁干燥尾气温度为80～150℃。
所述的一种活性氧化镁生产工艺，轻质碳酸镁干燥后的干燥尾气引入预热解器回收热量的同时，回收其中夹带的碳酸镁粉尘，减少了环境污染，回收了中间产品。
在本发明中，轻质碳酸镁干燥过程产生的干燥尾气温度在80～150℃，其中含有大量水蒸气和少量夹带的轻质碳酸镁粉尘，目前生产中对轻质碳酸镁干燥尾气进行放空处理，不仅造成能源浪费，同时也对周围的环境造成污染。本发明将其中的低位热能和轻质碳酸镁粉尘进行回收利用，即将干燥尾气引入预热解器回收热量的同时使重镁水温度由原来的10～30℃升高到40～55℃，从而大大降低整个生产的能耗和成本。将轻质碳酸镁干燥尾气引入重镁水热解过程，回收其中的低位热能，使重镁水温度升高，这样虽然不足以使重镁水中的碳酸氢镁充分分解，但可以大大降低重镁水热解过程中的饱和蒸汽用量，降低了单位产品的一次能源消耗，同时回收了干燥尾气中夹带的碳酸镁粉尘，减少了环境污染，一举两得。
本发明具有以下显著的优点：
与传统的碳化法生产活性氧化镁工艺相比，重镁水热解过程热能消耗降低60％左右。本发明由于轻质碳酸镁干燥尾气低位热量的回收，热解工序热能消耗降低20％以上。本发明与低温热解技术相结合使用，活性氧化镁吨标煤消耗可降到4t以下，与传统碳化法生产活性氧化镁吨标煤消耗8t以上相比，节能效果明显。同时，由于轻质碳酸镁干燥尾气中夹带的碳酸镁粉尘被充分回收，有效地减少了尾气直接排放对环境造成的污染，并且提高产品产量。经济效益和环境效益显著。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
预热解器采用塔式反应器，反应器有效容积为15L。来自碳化工序的重镁水流量为11.8kg/h，重镁水以氧化镁计浓度为8.5g/L，温度为24.0℃，从预热解器顶部喷下；经过预热解器的重镁水放入热解器，并向其中通入饱和蒸汽进行加热，使重镁水温度升高到97.5℃，重镁水中的碳酸氢镁充分分解为轻质碳酸镁沉淀析出，所得悬浮液经过滤分离得到含水76.5％的轻质碳酸镁滤饼；轻质碳酸镁滤饼送入干燥器进行干燥，得到轻质碳酸镁产品224.4g/h；干燥后的轻质碳酸镁产品送入煅烧炉，在800℃下煅烧1h，即得活性氧化镁产品93.4g/h；将干燥过程产生的温度为92.5℃的尾气引回预热解器，使干燥尾气与重镁水直接充分接触，进行换热，回收其中的低位热能和轻质碳酸镁粉尘，并使重镁水温度由24.0℃升高到53.4℃。经计算，此过程每小时从干燥尾气回收热量约1450kJ，相当于节省蒸汽0.58t/h。
实施例二
采用鼓泡反应器作为预热解器，进行间歇操作实验。鼓泡反应器有效容积为10L，高径比为5∶1。取10.0L重镁水置于鼓泡反应器中，重镁水以氧化镁计浓度为7.9g/L，温度为18.9℃。向鼓泡反应器中通入饱和蒸汽进行加热，使其温度升高到62.8℃，然后使用真空设备不断抽真空，使鼓泡反应器内部绝对压强保持在21.00kPa，时间为20～40分钟，重镁水中的碳酸氢镁充分分解为轻质碳酸镁沉淀析出，所得悬浮液经过滤分离得到含水77.8％的轻质碳酸镁滤饼；轻质碳酸镁滤饼送入干燥器进行干燥，得到轻质碳酸镁产品170.0g；干燥后的轻质碳酸镁产品送入煅烧炉，在800℃下煅烧0.5h，即得活性氧化镁产品73.6g；重新取10.0L重镁水置于鼓泡反应器中，重镁水浓度为7.9g/L(以氧化镁含量计)，温度为19.3℃，将上一批轻质碳酸镁干燥过程产生的温度为148.7℃的尾气引回鼓泡反应器，使干燥尾气与重镁水直接充分接触，进行换热，回收其中的低位热能和轻质碳酸镁粉尘，并使重镁水温度由19.3℃升高到44.8℃。经计算，此过程从干燥尾气回收热量1070kJ，相当于节省蒸汽0.43t。