从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法

摘要

本发明提供了一种从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法，该硫酸镁粗矿包括硫酸镁和氯化物，其中以无水硫酸镁计的质量百分数不低于15％；该方法包括：S1、将硫酸镁粗矿粉碎后于纯水或硫酸镁溶液的选择性溶解溶剂中溶解20s～10min，一次固液分离后获得第一固相；S2、将第一固相充分溶解于水中，二次固液分离后获得第二液相；S3、将第二液相蒸发、结晶析出并进行三次固液分离，所得第三固相经洗涤、干燥，获得纯度不低于99.9％的高纯硫酸镁。根据本发明的方法发现并利用硫酸镁与氯化物溶解速率的差异，通过控制溶解温度和溶解时间，采用分段溶解技术，使氯化物快速进入液相，而硫酸盐保留于固相中，从而清洁、高效实现杂质中氯离子的脱除。

说明书

技术领域

本发明属于无机盐制备技术领域，具体来讲，涉及一种从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法。

背景技术

硫酸镁(包括水合硫酸镁)是一种重要的无机化工原料，其在医药、食品、农业、化工等领域具有广泛的应用。

我国硫酸镁资源丰富，在西部盐湖镁矿、沿海地区晒盐老卤、硼镁矿提硼尾渣等矿产中均赋存有大量的硫酸镁，但由于硫酸镁赋存的矿产多为尾液、尾渣等复杂体系，氯化物含量高，在产品中夹带严重，当前工艺提纯难度大，因此目前工业上多用于生产工业级硫酸镁。

工业级硫酸镁中的杂质极大地限制了其应用范围，而高纯硫酸镁附加值高，应用范围广，在食品领域可用作矿泉水矿物离子添加剂、低钠盐组分等；在医药领域可用作镇痛剂、抗痉挛剂、消炎剂和消化道造影剂等；在农业领域可用作动物饲料添加剂等；在工业领域可用于生产高端电子元件材料及显像管等。以简易方法实现硫酸镁与氯化物杂质的有效分离是降低硫酸镁生产成本、提高硫酸镁产品质量的必须解决的问题。

目前采用工业产物来制备高纯硫酸镁的方法有许多，如：成怀刚等利用石膏除去卤水中杂质，然后以相图为指导，采用多步自然蒸发浓缩卤水，最后强制蒸发浓缩卤水，获取高纯六水硫酸镁；肖学英等以硫酸镁亚型盐湖卤水提钾尾矿为原料，采用浮选法获得了硫酸镁产品。但是，在上述方法中，均以相图为指导，利用氯化物和硫酸镁的溶解度差异，通过自然蒸发或强制蒸发分离硫酸镁或氯化物，这一方法存在耗时时间长的问题，工艺无法直接应用于水溶性固体镁矿；同时，其中采用浮选法生产硫酸镁，产品中夹带的浮选剂等也限制了产品质量的提高。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的发明人在长期的研究中发现硫酸镁与氯化物在溶解速率上存在较大的差异，从而利用这一发现通过简单工艺即实现了从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的目的，提供了一种从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法，该方法通过控制溶解温度和溶解时间，采用分段溶解技术，使氯化物快速进入液相，而硫酸盐保留于固相中，从而清洁、高效实现杂质中氯离子的脱除。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法，所述硫酸镁粗矿包括硫酸镁和氯化物，所述硫酸镁粗矿中以无水硫酸镁计的质量百分数不低于15％；所述方法包括下述步骤：

S1、将所述硫酸镁粗矿粉碎后于选择性溶解溶剂中溶解20s～10min，并进行一次固液分离，获得第一固相；其中，所述选择性溶解溶剂选择纯水或硫酸镁溶液；

S2、将所述第一固相充分溶解于水中，并进行二次固液分离，获得第二液相；

S3、将所述第二液相蒸发、结晶析出并进行三次固液分离，所得第三固相经洗涤、干燥，获得高纯硫酸镁；其中，所述高纯硫酸镁的以无水硫酸镁计的纯度不低于99.9％。

进一步地，所述硫酸镁粗矿为盐湖镁矿、硼镁矿酸分解提硼后的母液或海水晒盐老卤蒸干固体。

进一步地，所述硫酸镁粗矿还包括泥砂。

进一步地，在所述步骤S3中，所述高纯硫酸镁为高纯无水硫酸镁和/或高纯水合硫酸镁；其中，所述高纯水合硫酸镁中结晶水的数量为1～7个。

进一步地，在所述步骤S1中，溶解时间为30s～3min。

进一步地，在所述步骤S1中，将所述硫酸镁粗矿粉碎至粒度为100μm～5mm。

进一步地，在所述步骤S1中，将所述硫酸镁粗矿粉碎至粒度为800μm～3mm。

进一步地，在所述步骤S1中，在10℃～60℃下进行溶解。

进一步地，在所述步骤S1中，在18℃～30℃下进行溶解。

进一步地，在所述步骤S3中，结晶析出的温度为18℃～60℃。

进一步地，在所述步骤S3中，结晶析出的温度为18℃～35℃。

进一步地，在所述步骤S3中，洗涤时间为20s～1min，洗涤用水为二次蒸馏水。

有益效果：

(1)本发明通过控制溶解温度和溶解时间，仅利用溶解速率差异便可分离氯化物和硫酸盐；相比现有技术中的分离工艺，无需另行添加除杂试剂，不会引入新的杂质，工艺清洁、高效，降低了生产成本。；

(2)本发明直接从固相出发，先行通过溶解去除氯化物型盐类杂质，无需一步对体系盐类全部溶解，降低了后续的液相处理量，提高了工艺效率，高效实现杂质中氯离子的脱除，有效解决了现有技术中溶解-重结晶法提纯过程中氯离子在产物中的夹带和吸附，从而提高了高纯硫酸镁产品质量。

具体实施方式

以下，将来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种物质，但是这些物质不应受这些术语的限制，这些术语仅用于将一个物质与另一个物质区分开来；与此同时，术语“一次”、“二次”等也仅用于将一种工艺操作与另一种相同的工艺操作区分开来。

本发明提供了一种从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法，该硫酸镁粗矿主要来源于盐湖镁矿、硼镁矿酸分解提硼后的母液或海水晒盐老卤蒸干固体，其中除硫酸镁和氯化物外，还可能包含有泥砂等水不溶物，且该硫酸镁粗矿中以无水硫酸镁计的质量百分数不低于15％。

以下对本发明的从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法包括下述步骤：

在步骤S1中，将硫酸镁粗矿粉碎后于选择性溶解溶剂中溶解20s～10min，并进行一次固液分离，获得第一固相。

具体来讲，可将硫酸镁粗矿粉碎至粒度为100μm～5mm、优选为800μm～3mm后，以纯水或硫酸镁溶液作为选择性溶解溶剂进行溶解，并且优选控制溶解时间为30s～3min。

进一步地，可在10℃～60℃、优选18℃～30℃下进行溶解。

如此，根据本发明的发明人在总结大量的硫酸盐和氯化物溶解速率规律的情况下，即可通过合理控制溶解时间，而将硫酸镁粗矿实现了选择性溶解，即溶解较快的氯化物选择性溶入液相，而溶解较慢的硫酸镁则依然保留在固相中，此时经一次固液分离，所获得的第一固相中几乎不具有氯化物，而仅是硫酸镁、或其与泥砂等水不溶物的混合物。

在步骤S2中，将第一固相充分溶解于水中，并进行二次固液分离，获得第二液相。

经过本步骤中的溶解以及二次固液分离，即可将硫酸镁尽量转移至液相中而获得第二液相，而泥砂等水不溶物则被过滤除去。

在步骤S3中，将第二液相蒸发、结晶析出并进行三次固液分离，所得第三固相经洗涤、干燥，获得高纯硫酸镁。

具体来讲，第二液相经蒸发后，在18℃～60℃下、优选18℃～35℃下结晶析出并进行三次固液分离，所得到的第三固相采用二次蒸馏水洗涤，控制每次洗涤时间为20s～1min，后经干燥即获得高纯硫酸镁。

所获得的高纯硫酸镁的以无水硫酸镁计的纯度不低于99.9％，且该高纯硫酸镁具体为高纯无水硫酸镁和/或其中结晶水数量为1～7个的高纯水合硫酸镁。

以下将通过具体的实施例来体现上述从硫酸镁粗矿中制备高纯硫酸镁的方法。

实施例1

本实施例所采用的硫酸镁粗矿来源于天津某晒盐场老卤蒸发所得卤片，其中硫酸镁以无水硫酸镁计的含量为15％。

将硫酸镁粗矿粉碎至粒度为5mm后，在10℃下以淡水作为选择性溶解溶剂溶解10min，经一次固液分离获得第一固相。

用水充分溶解第一固相，使硫酸镁达到接近饱和的程度，并进行二次固液分离，获得第二液相。

第二液相经蒸发、浓缩后，于18℃下结晶析出，进行三次固液分离，所得第三固相采用二次水洗涤两次，每次洗涤时间为1min，干燥后获取高纯硫酸镁，其中硫酸镁纯度达到99.96％。

在本实施例中，以上百分数均为质量百分数。

实施例2

本实施例所采用的硫酸镁粗矿来源于青海大浪滩盐湖硫酸镁自然矿床，其中硫酸镁以无水硫酸镁计的含量为20％。

将硫酸镁粗矿粉碎至粒度为100μm后，在60℃下以硫酸镁溶液作为选择性溶解溶剂溶解20s，经一次固液分离获得第一固相。

用水充分溶解第一固相，使硫酸镁达到接近饱和的程度，并进行二次固液分离，获得第二液相。

第二液相经蒸发、浓缩后，于60℃下结晶析出，进行三次固液分离，所得第三固相采用二次水洗涤两次，每次洗涤时间为20s，干燥后获取高纯硫酸镁，其中硫酸镁纯度达到99.99％。

在本实施例中，以上百分数均为质量百分数。

实施例3

本实施例所采用的硫酸镁粗矿来源于青海东台吉乃尔冬季冻硝副产物，其中硫酸镁以无水硫酸镁计的含量为25％。

将硫酸镁粗矿粉碎至粒度为800μm后，在18℃下以硫酸镁溶液作为选择性溶解溶剂溶解1min，经一次固液分离获得第一固相。

用水充分溶解第一固相，使硫酸镁达到接近饱和的程度，并进行二次固液分离，获得第二液相。

第二液相经蒸发、浓缩后，于35℃下结晶析出，进行三次固液分离，所得第三固相采用二次水洗涤两次，每次洗涤时间为50s，干燥后获取高纯硫酸镁，其中硫酸镁纯度达到99.98％。

在本实施例中，以上百分数均为质量百分数。

实施例4

本实施例所采用的硫酸镁粗矿来源于青海大柴旦盐湖硼镁矿酸分解提硼后的母液自然蒸发产物，其中硫酸镁以无水硫酸镁计的含量为30％。

将硫酸镁粗矿粉碎至粒度为3mm后，在30℃下以硫酸镁溶液作为选择性溶解溶剂溶解2min，经一次固液分离获得第一固相。

用水充分溶解第一固相，使硫酸镁达到接近饱和的程度，并进行二次固液分离，获得第二液相。

第二液相经蒸发、浓缩后，于25℃下结晶析出，进行三次固液分离，所得第三固相采用二次水洗涤两次，每次洗涤时间为40s，干燥后获取高纯硫酸镁，其中硫酸镁纯度达到99.95％。

在本实施例中，以上百分数均为质量百分数。

实施例5

本实施例所采用的硫酸镁粗矿来源于青海西台吉乃尔盐湖提钾副产物，其中硫酸镁以无水硫酸镁计的含量为35％。

将硫酸镁粗矿粉碎至粒度为2mm后，在20℃下以硫酸镁溶液作为选择性溶解溶剂溶解1min，经一次固液分离获得第一固相。

用水充分溶解第一固相，使硫酸镁达到接近饱和的程度，并进行二次固液分离，获得第二液相。

第二液相经蒸发、浓缩后，于45℃下结晶析出，进行三次固液分离，所得第三固相采用二次水洗涤两次，每次洗涤时间为30s，干燥后获取高纯硫酸镁，其中硫酸镁纯度达到99.98％。

在本实施例中，以上百分数均为质量百分数。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。