本發(fā)明屬于廢液處理再利用技術領域，具體涉及一種通過磷礦脫鎂廢液制備納米級氫氧化鎂的方法。
背景技術：
磷礦化學法除鎂產(chǎn)生的除鎂廢液，主要成分為MgO以及少量的PO43-和金屬離子，若直接排放會造成資源浪費和環(huán)境污染等問題。對除鎂廢液中的鎂元素進行回收利用，制備成納米氫氧化鎂產(chǎn)品及其他副產(chǎn)品(副產(chǎn)品磷酸鎂銨可做緩釋肥)，實現(xiàn)資源的二次利用，為中低品位磷礦的綜合利用提供一條途徑。其次，沉淀分離出氫氧化鎂后的除鎂廢液可返回磷礦磨礦系統(tǒng)，從而形成水的封閉循環(huán)利用，因而具有較好的經(jīng)濟效益和工業(yè)應用前景。
某化工廠磷礦脫鎂生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的脫鎂廢液。該脫鎂廢液中的鎂主要以硫酸鎂的形式存在，若直接排放會造成資源浪費和環(huán)境污染等問題，因此需通過適當?shù)姆椒▽@部分廢液進行綜合利用，變廢為寶。成功回收脫鎂廢液中的鎂元素，制備出具有廣泛應用前景且價值不菲的氫氧化鎂產(chǎn)品，是綠色循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展要求。
氫氧化鎂是一種無機弱堿，與較強堿性物料(如石灰、燒堿、純堿等)相比，具有緩沖性大、活性大、吸附能力強、無腐蝕性、安全可靠、無毒無害等優(yōu)點。氫氧化鎂廣泛用于PE，PP，PVC，ABS，PS，HIPS，PA，PBT，不飽和聚酯，環(huán)氧樹脂，橡膠，油漆的阻燃填充劑等工業(yè)領域。由于氫氧化鎂吸附能力強、活性大，料漿狀產(chǎn)品流動性好、易輸送、貯存，使用和調節(jié)方便，在國內(nèi)外也廣泛用于環(huán)保領域。
目前，國內(nèi)化學法生產(chǎn)氫氧化鎂的主要方法有三種：氫氧化鈉法、氫氧化鈣法、氨法。氫氧化鈉法(林慧博,印萬忠,南黎.納米氫氧化鎂制備技術研究[J].有色礦冶,2003,19(1):33-36)的工藝操作簡單，產(chǎn)物的粒徑、形貌及晶體結構易于控制，但是氫氧化鈉是強堿，易生成膠體沉淀，過濾性能差。氫氧化鈣法原料價格低廉易得且生產(chǎn)工藝簡單，缺點是產(chǎn)品聚附傾向大，粒度小，極難沉降、過濾和洗滌，且其比表面積大易吸附硅、鎂、鈣、鐵等雜質離子，因此只適合于對純度要求不高的領域。氨法(王志強,劉建平.沉淀法合成高純超細氫氧化鎂的研究[J].無機鹽工業(yè),2001,33(1):3-4；易求實.反向沉淀法制備納米Mg(OH)2阻燃劑的研究[J].化學試劑,2001,23(4):197-199,228)所得的產(chǎn)物純度較高，因為氨水的弱堿性使晶粒的成長在反應過程中易于控制，適用于醫(yī)藥、化學試劑和電子級氫氧化鎂等對純度要求高的應用領域。氨法的缺點是產(chǎn)品收率不高，而且因為氨水具有強揮發(fā)性，導致生產(chǎn)操作環(huán)境比較惡劣。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決當前磷礦除鎂廢液綜合利用程度較低、容易造成資源浪費和環(huán)境污染等問題，提供一種氨氣法處理磷礦脫鎂廢液制備納米級氫氧化鎂的方法。該方法充分利用了磷礦廢液中的鎂資源，制取的氫氧化鎂成本低、粒徑小、外觀規(guī)整，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
一種通過磷礦脫鎂廢液制備納米級氫氧化鎂的方法，包括以下步驟：(a)向反應器內(nèi)加入磷礦除鎂廢液，通入氨氣進行中和除雜反應；(b)反應完成后將反應器內(nèi)漿料固液分離，母液轉入反應器后加入分散劑，再次通入氨氣進行沉鎂反應；(c)反應完成后將反應器內(nèi)漿料固液分離，固相經(jīng)洗滌、干燥后得納米級氫氧化鎂。
按照上述方案，步驟(a)中和除雜反應溫度為25-50℃，溶液pH到9-10時停止通入氨氣。
按照上述方案，步驟(b)中沉鎂反應溫度為25-50℃，反應時間0.5-2h，溶液pH到10-11時停止通入氨氣。
按照上述方案，步驟(c)中分離出來的固相在110℃干燥4h。
上述方案中，所述磷礦除鎂廢液為磷礦化學法除鎂產(chǎn)生的除鎂廢液，其中MgO含量為0.004-0.010g/ml，P2O5含量為0.47-1.20mg/ml。
上述方案中，所述反應器為浸沒循環(huán)撞擊流反應器。在浸沒循環(huán)撞擊流反應器快速反應-沉淀過程中，其撞擊區(qū)強烈的微觀混合可以產(chǎn)生高且均勻的過飽和度環(huán)境。這不僅有利于制取超細粉體，對于結晶過程還可以創(chuàng)造適當且均勻的過飽和度，使得最終產(chǎn)品粒徑較均勻，此外這種良好的微觀混合可提高結晶成長速度。
上述方案中，所述分散劑為聚乙二醇、硬脂酸鈉、油酸鈉、多聚磷酸鈉中的一種，分散劑用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的1-5％。
上述方案中，所述固液分離為真空分離、沉降分離、壓濾分離、離心分離中的一種。
優(yōu)選的，步驟(b)還包括固液分離所得固相加入磷銨肥料。
優(yōu)選的，步驟(c)中還包括向固液分離所得液相中加入石灰乳并在蒸餾塔中蒸出氨氣回用。
本發(fā)明所采用的氨氣法實際上是一種極限狀態(tài)的氨水法。在反應過程中，由于不停的向反應體系中通入氨氣，使得溶液中的NH4+濃度基本一致，溶液pH值穩(wěn)定，氫氧化鎂的各個晶面生長良好。同時，反應一段時間后溶液變成了緩沖體系，增大了氫氧化鎂的溶解度，降低了過飽和度，利于晶體生長。氨氣法生產(chǎn)過程全密封，解決了氨氣泄露問題。使用石灰乳進行蒸氨，實現(xiàn)氨氣循環(huán)利用，既降低了成本又利于環(huán)保。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明還具有以下有益效果：創(chuàng)造性的利用氨氣兩步中和法對磷礦脫鎂廢液進行化學濃縮和凈化，并使用浸沒循環(huán)撞擊流反應器制備得到納米氫氧化鎂，充分利用了脫鎂廢液中的鎂資源，減少了廢渣的排放，制取氫氧化鎂的成本比較低，產(chǎn)品的純度比較高、顆粒粒徑小、形狀較為規(guī)整，具有可觀的經(jīng)濟價值、社會效益和環(huán)保價值。
具體實施方式
為使本領域普通技術人員充分理解本發(fā)明的技術方案和有益效果，以下結合具體實施例進行說明。應當理解，此處所描述的具體實施案例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.004g/mL，P2O5含量為0.47mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應器中，控制溫度在25℃，向反應器中緩慢通入氨氣達到終值pH在9.0時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應生成的料漿進行真空抽濾，固液分離所得固相加入磷銨肥料。母液全部轉移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的1％。向中和槽中通入氨氣進行沉鎂反應，控制反應溫度為25℃，反應時間為30min，終值pH在10.1時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對料漿進行真空抽濾，并用水對固相采用平推流的方式進行洗滌，洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級氫氧化鎂粉體。向固液分離所得液相中加入石灰乳并在蒸餾塔中蒸出氨氣回用。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為97.70％，粒子粒徑在60nm左右。
實施例2
某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.006g/mL，P2O5含量為0.70mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應器中，控制溫度在30℃，并緩慢通入氨氣達到終值pH在9.2時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應生成的料漿進行固液分離，母液全部轉移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的2％。繼續(xù)向中和槽中通入氨氣進行沉鎂反應，控制反應溫度為30℃，反應時間為60min，終值pH在10.5時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對料漿進行固液分離，并用水對固相采用二次沉降的方式進行洗滌。洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級氫氧化鎂粉體。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為98.25％，粒子粒徑在50nm左右。
實施例3
某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.008g/mL，P2O5含量為0.93mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應器中，控制溫度在35℃，并緩慢通入氨氣達到終值pH在9.5時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應生成的料漿進行固液分離，母液全部轉移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的3％。繼續(xù)向中和槽中通入氨氣進行沉鎂反應，控制反應溫度為35℃，反應時間為45min，終值pH在10.3時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對料漿進行固液分離，并用水對固相采用三次沉降的方式進行洗滌；洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級氫氧化鎂粉體。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為99.27％，粒子粒徑在40nm左右。
實施例4
某磷礦除鎂廢液MgO含量為0.010g/mL，P2O5含量為1.20mg/ml。取3L該磷礦除鎂廢液置于浸沒循環(huán)撞擊流反應器中，控制溫度在45℃，并緩慢通入氨氣達到終值pH在9.7時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。將第一步中和反應生成的料漿進行固液分離，母液全部轉移至中和槽(即浸沒循環(huán)撞擊流反應器)中并加入分散劑聚乙二醇，分散劑的用量為納米氫氧化鎂理論產(chǎn)量的4％。繼續(xù)向中和槽中通入氨氣進行沉鎂反應，控制反應溫度為35℃，反應時間為90min，終值pH在10.5時，停止通入氨氣，繼續(xù)攪拌15分鐘。對料漿進行固液分離，并用水對固相采用四次沉降的方式進行洗滌；洗滌后的固相在110℃條件下干燥4h，即得到納米級氫氧化鎂粉體。產(chǎn)品中氫氧化鎂的含量為98.50％，粒子粒徑在45nm左右。