高溫鹽制取七水硫酸鎂的研究

吳敬禮，陳世祥，王智勇

（天津長蘆海晶集團有限公司化工廠，天津 300457）

七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)又名硫苦、苦鹽、瀉利鹽、瀉鹽,為白色或無色的針狀或斜柱狀結晶體，無臭、涼并微苦，易溶于水，微溶于乙醇和甘油。七水硫酸鎂用途廣泛，在印染業中作為棉、絲的加重劑和木棉制品的填料；用于瓷器、顏料和防火材料的制造；醫藥上用作泄劑；微生物工業作培養基成分；釀造用添加劑；農業上用作鎂肥。

鹽化系統副產品高溫鹽轉化法生產硫酸鎂,因利用鹽化系統副產品和天然資源為原料，可以有效降低硫酸鎂生產成本，將成為今后發展方向。高溫鹽是海鹽化工廠利用苦鹵生產氯化鉀過程中的副產物，每生產1t氯化鉀大約可產高低溫鹽10t左右，由于該產品純度不夠，僅可用作肥料[1]。如將其轉化為工業級七水硫酸鎂，可增加產品附加值，擴大產品的應用范圍，促進海鹽化工的生存發展。

1 工藝原理

一水硫酸鎂轉化為七水硫酸鎂，其工藝原理為：在70℃溫度下，MgSO4溶解度達到最大值，當溫度升高或降低時，MgSO4溶解度都減小。在67.5℃以上析出的晶體為 MgSO4·H2O，在 48.1～67.5℃之間析出的晶體為 MgSO4·6H2O，在 1.8～48.1℃之間析出的晶體為MgSO4·7H2O。高溫鹽中的主要成分為一水硫酸鎂，兌水后，不斷攪拌，一水硫酸鎂會隨著料液的溫度降低逐步轉化為七水硫酸鎂，七水硫酸鎂經干燥、脫水，即可得到高質量的七水硫酸鎂[1～3]。

2 實驗

2.1 實驗原料

實驗原料采用氯化鉀生產副產品高溫鹽，其組成成分為（溫度 52℃，波美度 44°Bé）：MgSO4359.65 g/L，MgCl2193.06g/L，NaCl 108.86g/L。

2.2 主要儀器與器具

儀器：攪拌器、電熱爐、真空泵、布氏漏斗、電子天平、容量分析儀器等。試劑：EDTA、氯化鋇、硝酸銀等。

2.3 操作步驟

實驗的終止溫度為當時自然環境溫度。

2.3.1 取一水硫酸鎂原料，按V（原料）：V（水）1：1、1：0.9、1：0.8、1：0.7、1：0.6、1：0.5、1：0.4、1：0.3、1：0.2、1：0.1的比例配入，加熱得蒸餾水，并測其波美度，在初始溫度、終止溫度和攪拌時間相同的條件下進行轉化，然后用真空泵抽濾，并化驗分析，確定其最佳的兌水比，并得到對應的波美度。

2.3.2 在確定其最佳兌水比例的條件下，取一水硫酸鎂原料，兌入蒸餾水，在終止溫度和攪拌時間相同的條件下，分別按照初始溫度（℃）：50、55、60、65、75進行轉化，然后用真空泵抽濾，并化驗分析，確定其最佳轉化初始溫度。

2.3.3 在確定其最佳兌水比例和初始溫度的條件下，取一水硫酸鎂原料，兌入蒸餾水，在終止溫度相同的條件下，分別按照攪拌時間（h）：12、24、36、48條件下進行轉化，然后用真空泵抽濾，并化驗分析，確定其最佳轉化初始溫度。

2.4 實驗結果

1）一水硫酸鎂料液波美度在 35～37.8°Bé。初始料溫為60℃，攪拌時間為24h時有利于一水硫酸鎂轉化為七水硫酸鎂，并能得到平均73.79%以上的轉化率。2）兌水量加入的多少，對七水硫酸鎂的形成起著重要作用，影響著其轉化時間和轉化效率及收率。隨著兌水量的增加，一水硫酸鎂轉化七水硫酸鎂的速率明顯加快，但收率也隨之下降。3）攪拌有利于一水硫酸鎂的轉化。一水硫酸鎂在轉化為七水硫酸鎂的過程中必須加入攪拌，攪拌有利于一水硫酸鎂分散均勻，全部溶解于水中，提高轉化率。

3 車間中試

根據海晶化工廠的實際車間進行了改造，車間中試采用的是蒸汽冷凝熱水，這樣既可以將蒸汽冷凝水重復利用，又可降低能源消耗，在實際生產中節約經濟成本。

3.1 試驗方法

將分離鹽車間生產出的鎂乳由皮龍泵入攪拌槽中，并通入蒸汽冷凝熱水，進行調漿，并控制料液起始溫度在60℃左右，控制波美濃度在34.8°Bé，攪拌時間控制在24h，然后測定料液固液比和終止溫度，之后將料液泵入活塞式離心機中進行甩干，同時取樣分析。

3.2 試驗結果

七水硫酸鎂配料，t=60℃，反應24h后測其固液比為33%，終止溫度18℃，所得七水硫酸鎂白度較好，取樣檢測其各組成分含量（%）為：MgSO446.89、MgCl20.85、NaCl0.09。

將樣品檢測結果與國家標準相比較，各項指標已達到國家標準，為合格的工業級產品。

4 結論

4.1 一水硫酸鎂兌入蒸汽冷凝熱水轉化七水硫酸鎂的工藝在技術上是可行的，最佳工藝條件為：兌水后溫度 60℃，波美度在 35～37.8°Be′之間，攪拌時間24h，有利于一水硫酸鎂轉化為七水硫酸鎂，并能得到平均73.79%以上的轉化率。

4.2 以實驗所得工藝參數為指導，在現場中試實驗性生產過程中，生產出的七水硫酸鎂產品其MgSO4·7H2O含量達到95.23%以上，產品組分達到了質量指標。

4.3 一水硫酸鎂轉化為七水硫酸鎂的過程中，不需要加熱溶解，利用蒸汽冷凝熱水升溫，在常溫下即可實現固相水解結晶轉化，節省能耗。

4.4 一水硫酸鎂轉化七水硫酸鎂工藝簡單，設備要求不高，提取率高，生產成本低。該工藝較合理，在實際生產過程中切實可行，為海鹽化工綜合利用提供一條途徑。

[1]王玉萍，賀春寶，郭向東.鹽湖苦鹵直接制取精制硫酸鎂的研究[J].無機鹽工業，2004，36（3）：35-37.

[2]牛自得，張樹群，姚占力，陳世祥,等.利用高溫鹽制取高質量一水硫酸鎂的研究[J].海湖鹽與化工，1999，28（6）：1-3.

[3]程芳琴，董川.硫酸鎂的生產方法及發展前景[J].鹽湖研究，2006，14（2）：62-66.