碳酸钙镁的制备

背景及概述^[1-3]

碳酸钙镁又叫白云石。白云石是制备玻璃的主要溶剂原料，由于其是一种天然的镁质矿石，可用于提取氧化镁原料。由钙镁碳酸盐CaMg(CO3)2构成的矿物。无色、白色或灰色。含碳酸镁15%以上的岩石称为白云石，含量较少者为镁质灰岩，既含白云石又含方解石者为白云灰岩。白云石作为原生沉积物分布于金属矿脉和被白云石化过程改变性质的石灰岩中。在这一过程中，碳酸钙全部或部分被富含镁的海水或渗入岩缝的富含镁的溶液转化为白云石。

理想的白云石是由56%碳酸钙与44%碳酸镁组成的固溶体。颜色因含杂质不同有： 灰白色、白色、黄色、浅黄色、红色、浅红色、绿色、兰色、灰色、褐色或黑色。晶体为三方晶系，晶体常呈菱面体， 晶面弯曲成马鞍状。常成致密块状体，密度2.8～2.9，硬度3.5～4，具有玻璃光泽，有的呈珍珠光泽，条痕白色。分解温度730～900℃，在730～790℃，分解为氧化镁和碳酸钙，大约在900℃，白云石中所有CO2被排出，白云石烧成白云石灰(CaO·MgO)。如果有较低熔点的酸性助熔剂存在，白云石往往在更低温度下就分解。

白云石难溶于水 (水中溶解度为0.03218g/100g水)，溶于热盐酸，但与10%稀盐酸不作用，这一特性可以用来区分方解石和白云石。白云石组成是介于石灰石 (CaCO3) 和菱镁矿(MgCO3)之间的岩石中间体，其中有些矿石虽然含有相当大量的碳酸镁， 但比纯白云石中碳酸镁44%少，通常把这类矿石又叫做白云石灰石。白云石矿蕴藏量丰富， 在我国主要分布于辽宁海城、青海乐郁、甘肃永登、湖北大冶、江苏南京等地。主要用在陶瓷坯料和釉料中、碱性耐火材料中、玻璃工业中， 还作为白云石质水泥原料， 建筑材料， 在冶金工业中是常用的熔剂。

超细白云石制备^[4]

一种超细白云石的制备方法，白云石经过粉碎、制浆、 剥片、干燥、粉碎等工序，最终做成55-95(2μm90％)级超细白云石粉。

一.白云石粉碎。白云石经破碎机粉碎后，选出325目白云石粉。

二.325目白云石粉制浆。向水中加入助磨剂，水的量占白云石粉 浆料的30％，搅拌使助磨剂溶解，加入325目白云石粉，配 成固含量为70％的白云石浆料，充分搅拌，使浆料获得良好 的流动性。其中加入助磨剂的量为1％(相对于白云石干粉)。 所述助磨剂为聚丙烯酸钠；

 三.白云石浆料的超细剥片。采用湿式超细剥片机(或搅拌磨) 对白云石浆料进行超细磨矿。采用多极剥片的方式，每台剥 片机中装有按一定比例配制的研磨介质，各级剥片机内研磨 介质的粒度配比至关重要，直接决定了研磨效效率。

白云石浆料与研磨介质在剥片盘的搅拌下，浆料与介质之间产生剧 烈的碰撞、挤压、碾磨、剪切及高压力，使粗颗粒的白云石 颗粒被磨剥成超细颗粒，超细后的浆料在泵的压力及剥片盘 的搅拌作用下流向上部，经筛网过滤流入下一级剥片机。最 后超细成直径小于2μm的颗粒达55％-95％以上的浆料收集 在一起，进入干燥工序。由于在超细过程中，浆料颗粒逐渐 变细，使得浆料粘度逐渐升高，这严重影响了生产效率，故 采用在剥片机上部向剥片筒内滴加助磨剂的方法，使浆料始 终保持良好的流动性，这样磨矿效率可提高20％，也增强了 可操作性。

四.将直径小于2μm的颗粒达55％-95％的白云石浆料进行强力 干燥，打散，并收集成品。其原理是，湿料送入机内，即受 到高速强力粉碎(转速可达数千转)，引入的热风同时对物料 进行干燥。向上运行的颗粒物料，受上方旋转着的分级装置 的作用落回粉碎段，继续被粉碎和干燥；干细粉则通过分级 装置，由后面的收料装置收集。

制备^[1]

一种煅烧中低品位磷矿铵盐浸出液直接碳化制备碳酸钙镁的方法，包括以下步骤：

(1)将中低品位磷矿进行煅烧得到热解产物与CO2气体，此过程中主要发生如下反应：CaCO3·MgCO3＝CaO+MgO+2CO2；

(2)将获得的热解产物与硝酸铵溶液(或氯化铵溶液)混合浸取，得到含有钙镁盐 的煅烧中低品位磷矿铵盐浸出液及NH3气体，此过程中主要发生如下反应：

CaO+MgO+2H2O＝Ca(OH)2+Mg(OH)2；

Ca(OH)2+2NH4NO3＝Ca(NO3)2+2NH3+2H2O；

Mg(OH)2+2NH4NO3＝Mg(NO3)2+2NH3+2H2O；

(3)将得到的煅烧中低品位磷矿铵盐浸出液用步骤(1)得到的CO2气体和步骤

(2) 得到的NH3气体一起通入煅烧中低品位磷矿铵盐浸出液中，使煅烧中低品位磷矿铵盐浸出液碳化沉淀钙镁，得到碳酸钙镁，此过程中主要发生如下反应：Ca(NO3)2+Mg(NO3)2+4NH3+ 2CO2+2H2O＝CaCO3+Mg CO3+4NH4NO3。

主要参考资料

[1] [中国发明] CN201810356190.9 一种煅烧中低品位磷矿铵盐浸出液直接碳化制备碳酸钙镁的方法

[2]麦克米伦百科全书

[3]中国成人教育百科全书·化学·化工

[4] [中国发明] CN02136447.8 一种超细白云石的制备方法及超细白云石的应用