菱镁矿生产高纯氧化镁工艺研究

摘 要： 高纯氧化镁是指纯度大于98%的氧化镁产品。以辽宁大石桥的菱镁矿为原料，经煅烧生成氧化镁，再经消化、碳化制得碳酸氢镁溶液，采用活性炭为吸附剂脱除碳酸氢镁溶液中的铁离子，再经热解、煅烧得到高纯氧化镁。研究原料煅烧、消化、碳化、活性碳吸附、热解和碱式碳酸镁煅烧工艺过程，分析各过程的影响因素，得出由菱镁矿生产高纯氧化镁的最佳工艺条件。并对制得的高纯氧化镁样品进行定性分析和化学成分分析。

关键词： 菱镁矿；高纯氧化镁工艺；研究

1 绪论

辽宁是我国菱镁矿最集中的产地，现已探明的储量为26.9亿t，占全国总储量的85%，约占世界储量的20%。

高纯氧化镁指氧化镁含量大于98%的产品，它具有比普通轻质氧化镁更优异的性能。国内矿石法制取高纯镁砂产品质量只能达到98%左右，矿石法难以生产高于99%以上的高纯产品，使其应用受到限制，产品的附加值较低。因此本文研究由菱镁矿生产高纯氧化镁的新工艺，提高产品附加值，实现资源的综合利用。

本文工艺的流程是通过原料菱镁矿煅烧成轻烧氧化镁然后与水进行消化反应生成氢氧化镁，在碳酸化反应釜中进行碳化，过滤后得到重镁水，准确称取适量已处理的活性炭及活化剂加入碳酸氢镁溶液中，然后置于恒温磁力搅拌器中进行吸附脱除杂质铁、钙的反应。经吸附除杂后的碳酸氢镁溶液再热解得到的碱式碳酸镁过滤洗涤后干燥，煅烧即得高纯氧化镁产品。

本文研究的内容主要有：

1）研究原料菱镁矿经煅烧生成轻烧氧化镁，轻烧氧化镁和水发生消化反应、碳化反应，研究重镁水的热解和碱式碳酸镁的煅烧过程，得出煅烧消化、碳化、热解和碱式碳酸镁煅烧的最佳工艺条件。

2）活性炭对铁离子的效果的最佳工艺条件，找到制备高纯镁的方法，并研究了活性炭的再生和再利用方法。

3）对制备的氧化镁样品进行检测。

2 高纯氧化镁的的制备

本文以辽宁大石桥生产的菱镁矿经煅烧生成轻烧氧化镁，轻烧氧化镁经消化、碳化制得碳酸氢镁溶液，采用活性炭为吸附剂脱除碳酸氢镁溶液中的铁离子，经吸附除杂后的碳酸氢镁溶液再热解，热解得到的碱式碳酸镁过滤洗涤后干燥，再在煅烧得高纯氧化镁产品，并对活性碳的再生和再利用进行研究。研究了煅烧、消化反应、碳化反应、吸附反应、热解反应、煅烧反应的最佳工艺条件。

2.1 菱镁矿煅烧反应工艺

实验过程：菱镁矿原料经颚式破碎机破碎后，在不同温度下，不同煅烧时间条件下进行煅烧，得到氧化镁。活性检测：采用柠檬酸活性法表征轻烧氧化镁的反应活性。

实验结果：菱镁矿在750℃、煅烧1.5h时制得的氧化镁活性最高。

2.2 消化反应工艺

在消化反应过程中，反应物轻烧氧化镁10g与150mL去离子水在反应温度80℃，反应时间30min，原料粒度1.5um。在此条件下，消化反应中生成的氢氧化镁的质量增幅为11.4%。

根据实验结果，确定轻烧氧化镁与水消化反应过程的最佳工艺条件为：反应温度为80℃，反应时间30min，原料粒径尽可能小。

2.3 碳化反应工艺

实验过程：试验中选择在12.6-17.5℃、17.5-22.6℃、21.0-24.9℃、28.0-30.5℃、33.0-34.9℃下进行碳化反应，并对所得的重镁水进行热解，通过称量热解产物碱式碳酸镁的质量来研究温度对碳化反应的影响。选择的固液比为5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L和30g/L进行反应，通过测定重镁水中镁、铁的含量来反映固液比对碳化反应的影响。

实验结果：通过实验考察了碳反应中反应温度、浆料固液比的影响，确定碳化反应的工艺条件。实验结果：反应温度为28-30℃，浆料固液比20g/L。

2.4 活性碳吸附反应工艺

实验过程：称取适量已处理的活性炭加入1500mL碳酸氢镁溶液中，然后进行吸附脱除反应。在选定的温度下，每隔一定时间抽取悬浊液50mL转移至布氏漏斗中真空抽滤，用分光光度计测定滤液中铁含量，用配位滴定法测定分析钙、镁组分。