白云石制备轻质碳酸镁节能型新工艺研究

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1、2010年2月贵州化工第35卷第1期GuizhouChen1icalIndustry·7·白云石制备轻质碳酸镁节能型新工艺研究涂杰高峰王慧徐旺生(武汉工程大学化工与制药学院，绿色化工过程省部共建教育部重点实验室，湖北武汉430073)摘要研究了白云石制备轻质碳酸镁的节能减排新型工艺，该工艺能有效地分离钙、镁物质，降低了主产中的钙含量，提高了轻质碳酸镁的质量和产量，讨论分析了常压碳化、加压碳化及重镁水常温分解三个反应阶段中的条件因素对产品质量的影响。关键词轻质碳酸镁加压碳化重镁水中图分类号TQ127．13文献标识码A文章编号1008—941l(2010)01—0007—03目前国内普

2、遍采用白云石碳化法制备轻质碳酸白云石+煤镁。这种制备工艺采用资源丰富、价格低廉的白云石为原料，设备投资少，工艺简单，回收副产轻质碳酸钙不仅能增加产值，还能消除废渣污染。但目前常采用的碳化法生产的轻质碳酸镁纯度不高，产品中含钙及其它杂质较多，且副产轻质碳酸钙中也含有较多的镁，不能实现钙、镁的有效分离⋯，在后续的重镁水热分解过程中，产品沉淀容易形成污垢影响传热，能耗很大。因此，提高轻质碳酸镁产品质量和产量，降低原料消耗和生产成本，已成为迫切需要解决的问题。1研究原理及工艺流程将粉碎至一定粒径的白云石经高温煅烧而得到白云石灰，然后慢慢加人到热水中进行消化反应再冷却至室温，先通人CO进行常

3、压碳化至特定的碱度，再在封闭的条件下进行加压碳化，并使pH值逐渐递降至8左右。经抽滤得到滤饼(副产物碳酸钙)和滤液(重镁水)。将重镁水在常温条件下进行真空搅拌分解，滤饼在1l0℃下干燥研磨得到最终的产品轻质碳酸镁。其反应过程及反应机理如下：碳化过程：(1)常压碳化：Ca(oH)+co：CaCO，』，+Hz0(2)加压碳化：Mg(oH)2+2C02Mg(HCO3)轻质碳酸镁重镁水分解：图1白云石制备轻质碳酸镁工艺流程5Mg(HCO3)2—4MgCO3·Mg(OH)2‘4H20+6C02t2结果与讨论工艺流程如图1所示。2．1加压碳化温度对产品质量的影响碳化反应属于气、液相间的反应，其

4、反应速度同贵州化工2010年2月·8·Cuizh0uChen1icalIndustry第35卷第1期CO，在液相中的溶解度关系较大，当其他条件相同大，液相中有大量的Ca“，采取常压碳化，溶于水中时，CO在溶液中的溶解度大小取决于乳液温度高的CO离解出CO，极易生成CaCO，。当悬浮液低，温度高时CO在其中的溶解度减少，需要碳化反中Ca¨浓度趋于0时，则pH值突降到9左右，表明应所需的时间就长，产物粒径粗大；相反，反应温度此时悬浮液中主要含有Mg(OH)：，此时溶于液相中较低，CO在液相中的溶解度增大，反应速度加快，的CO可电离为HCO，但由于Mg(OH)碱性较需要反应时间短，产物粒

5、径细小。钙镁碳酸盐碳化弱，CO在液相中的溶解度较小，只有增大CO：分反应过程均为放热反应，若降低反应温度，有利生成压，才能使溶解在乳液中的CO，含量增大，有利于碳钙镁碳酸盐，有利反应平衡向正方向进行；另外，碳酸氢根离子在悬浮相中同Mg¨结合为Mg酸氢镁溶解度特别大，低温也抑制了Mg(HCO)：的(HCO)，逐步将Mg(OH)：完全转化为Mg结晶，碳酸氢镁溶解度在常温下是碳酸钙的104倍，(HCO，)，提高了钙、镁的转化率，同时使钙、镁分别利用该特性在较低的温度下进行碳化反应，使镁以进人固相和液相，达到了分离的目的。但是CO分碳酸氢镁形式进人液相，而钙以碳酸钙沉淀形式进压过大会使Ca

6、CO转变为Ca(HCO，)进入液相影人固相，能有效地分离钙镁。并且乳液的碳化反应响产品质量，因此通过研究表明CO分压(表压)应为放热反应，为使反应在较合适的温度下进行，必须控制在0．18MPa左右。采用相应措施移去部分反应热，以保证反应在20—2．3分解温度及分解方式对产品质量的影响4O℃范围内进行J。故加压碳化温度的控制对产物碳酸氢镁溶液是不够稳定的物质，随着温度的轻质碳酸镁的质量有很重要的影响，所以碳化温度升高或溶液中CO，分压降低，易分解为碱式碳酸镁，一般都控制在26clC左右。并放出CO气体，其反应式如下：2．2CO，分压对产品质量的影响5Mg(HCO3)2-．---~4M

7、gCO3·Mg(OH)2·4选定煅烧温度、加压碳化温度、加压碳化温度、H2O+6C02T一132．5kJ／mol分解温度为相同的条件，改变CO分压这一个单因由反应方程式可知：(1)该反应为吸热反应，提数做得的实验结果进行分析。可以分析得CO分压高反应温度有利于反应向右进行；(2)反应中减少对产品质量的影响。反应生成物中CO分压，有利于生成碱式碳酸镁，故表1co分压对产品质量的影响抽真空降低气相中CO分压，有利于反应向右进行；(3)采取机械搅拌，降低界面CO分压，搅拌机