本發明屬于鎂鹽反應結晶領域,具體涉及一種大顆粒低氯高純氫氧化鎂及其制備方法。
背景技術:
1、氫氧化鎂為一種白色無定形粉末狀無機化合物。因其高效、無毒、熱穩定性好、對環境無污染、生產工藝簡單等優點被廣泛應用于制藥、阻燃劑、脫硫劑、保溫材料、油品添加劑、電子行業等不同領域。氫氧化鎂的生產工藝有很多,按原料來源大致可分為固體礦和液體礦兩大類。隨著環保力度和安全生產政策的落實,固體礦法生產氫氧化鎂受到限制,而以制鹽副產的鹵水或鹽湖鹵水為原料生產氫氧化鎂得到廣泛關注。目前利用鹽湖鹵水(水氯鎂石)制備氫氧化鎂按加入堿的種類不同可以分為石灰法、氫氧化鈉法、氨法等。
2、(1)石灰乳法
3、以水氯鎂石為原料,與石灰乳反應生產氫氧化鎂沉淀。反應方程式為:
4、mgcl2+ca(oh)2=mg(oh)2↓+cacl2
5、該方法工藝流程較為簡單,對設備要求不高,且原料石灰乳價廉易得,生產成本低,易于工業化生產。缺點是石灰乳中可能含有較多雜質,而且存在反應不完全影響產品純度的問題,因此該法制得的產品較多用于煙氣脫硫,廢水處理等對氫氧化鎂品質要求不高的行業。
6、(2)氫氧化鈉法
7、以水氯鎂石為原料,采用氫氧化鈉為沉淀劑,反應生產氫氧化鎂沉淀。反應方程式如下:
8、mgcl2+2naoh=mg(oh)2↓+2nacl2
9、氫氧化鈉法的優點是操作簡單,產品純度較高、收率高。缺點是反應過程中體系ph一直較高,導致生成的氫氧化鎂顆粒小易團聚,洗滌困難,氫氧化鈉在反應過程中會釋放出大量的熱量,給實際生產造成一定的負擔,并且燒堿價格高,生產原材料成本較高。該法生產的氫氧化鎂產品粒度相對較小,以納米級產品為主。
10、(3)氨法
11、氨法的基本原理與石灰沉淀法及氫氧化鈉沉淀法相同,只是選用了堿性較弱的氨水作沉淀劑。即由氨或氨水與鹵水反應生成氫氧化鎂。由于氨水為弱堿性,在鎂離子濃度較高的鹵水中用氨沉淀法較為合適。主要化學反應式:mgcl2+2nh3·h2o=mg(oh)2↓+2nh4cl
12、氨沉淀法的明顯優點在于工藝操作簡便,設備投資較小,生成的mg(oh)2結晶度高、沉降速度快、易于過濾和洗滌,并且雜質易于控制和去除,有利于提高產品質量。氨水屬于弱堿,其水解過程(提供oh-離子)相對緩慢,能減緩氫氧化鎂反應結晶過程中晶體的成核、生長過程,有利于mg(oh)2的粒徑大小的調控。
13、目前氫氧化鎂的生產制備還普遍存在難以沉降、過濾速率慢、雜質含量高、產品流動性差、產品干燥后結塊等問題,給下游加工處理帶來了極大的困擾。通過結晶過程優化獲得大顆粒mg(oh)2是解決上述問題的關鍵,同時大顆粒氫氧化鎂是制取高純鎂砂、高純輕質碳酸鎂、高純氯化鎂、氧化鎂單晶等重要的無機化工原料,廣泛應用于鋼鐵、冶金、化工、塑料、食品以及環保等行業中,市場前景十分廣闊。
14、因此,業內研究人員不斷探索制備更優性能的氫氧化鎂產品,henrist等研究了不同鎂源、不同堿性沉淀劑的化學性質和溫度對氫氧化鎂產物的影響,結果表明氫氧化鈉的使用生成花瓣狀氫氧化鎂,而氨水的使用生成六方片晶氫氧化鎂。陳等人用硫酸鹽和氨水成功制備了其表面形成縱橫交錯的凝乳狀的球形mg(oh)2;xu等人研究了苦鹵和氨水制備超細mg(oh)2的工藝,并通過改性得到了一種可作為塑料、合成橡膠纖維等高分子化合物的添加劑的有效阻燃劑。方華東以鹽湖富產的老鹵和可溶性鎂鹽為原料,首先經過實驗確定關鍵工藝參數,制備具有一定形貌、粒徑分布及白度的大顆粒高純氫氧化鎂晶體。白晶采用低品位菱鎂礦酸浸得到的硫酸鎂溶液為原料,以氨水為沉淀劑制備出了純度達到99.5%以上的高純氫氧化鎂。田曉利將3~20mm的微晶菱鎂礦經900℃保溫3h輕燒后磨至≤0.1mm,再分別經過25℃常溫水化、95℃高溫水化和高壓蒸汽水化方式除雜,得到了純度在98.94%~99.00%的高純氫氧化鎂產品。專利cn20101019112以強酸性銨鹽為控晶劑制備了顆粒粒度為10~40微米左右、純度為98%~99.5%的氫氧化鎂產品。
15、但是,目前現有技術獲得的氫氧化鎂產品普遍存在粒度較小、氯離子含量高的問題,還需進一步優化制備方法以生產更大粒徑、品質更優的氫氧化鎂產品。
技術實現思路
1、本發明的主要目的在于提供一種大顆粒低氯高純氫氧化鎂及其制備方法,以克服現有技術中的不足。
2、為實現前述發明目的,本發明采用的技術方案包括:
3、本發明的一個方面提供了一種大顆粒低氯高純氫氧化鎂的制備方法,其包括:在持續攪拌的條件下,使水、氫氧化鎂晶種和控晶劑均勻混合,之后分別滴加氯化鎂溶液和氨水進行反應,最后使所獲反應體系進行陳化,得到大顆粒低氯高純氫氧化鎂;所述大顆粒低氯高純氫氧化鎂的中值粒徑d50在40μm以上,純度在99wt%以上,氯離子含量小于0.05wt%;
4、所述反應的溫度為40~80℃,所述反應體系中氫氧化鎂晶種的添加量為氯化鎂質量的3%~25%;所述控晶劑的添加量為氯化鎂質量的5%~48%。
5、本發明的另一個方面提供了由前述制備方法制備得到的大顆粒低氯高純氫氧化鎂,所述大顆粒低氯高純氫氧化鎂的中值粒徑d50在40μm以上,純度在99wt%以上,氯離子含量小于0.05wt%。
6、相較于現有技術,本發明的技術方案至少有如下優點:
7、本發明采用氯化鎂精制鹵水與氨水反應結晶制備氫氧化鎂,通過添加晶種和控晶劑優化結晶過程,且進一步選定氯化鎂初始濃度、反應溫度、攪拌速率、蠕動泵滴加速率、晶種加入量以及控晶劑加入量作為關鍵參數因素進行優化,獲得中值粒徑d50在40?μm以上,純度大于99wt%、氯離子含量小于0.05wt%的大顆粒低氯高純氫氧化鎂產品,很好的解決目前氫氧化鎂生產中產品粒度小、過濾困難、純度低等問題。且本發明的制備方法成本低、無環境污染、易于實現工業化。
1.一種大顆粒低氯高純氫氧化鎂的制備方法,其特征在于,包括:在持續攪拌的條件下,使水、氫氧化鎂晶種和控晶劑均勻混合,之后分別滴加氯化鎂溶液和氨水進行反應,最后使所獲反應體系進行陳化,得到大顆粒低氯高純氫氧化鎂;所述大顆粒低氯高純氫氧化鎂的中值粒徑d50在40μm以上,純度在99wt%以上,氯離子含量小于0.05wt%;
2.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述氯化鎂溶液的質量分數為10~30wt%,優選為10~25wt%。
3.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述氨水的濃度為5~25wt%。
4.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述反應體系中,氯化鎂溶液與氨水的體積比為1:0.95~1.05;和/或,所述氯化鎂溶液與水的體積比為3:2~12。
5.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,包括:通過蠕動泵分別滴加所述氯化鎂溶液和氨水,蠕動泵的滴加速率為1~5ml·min-1。
6.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述控晶劑包括強酸性的銨鹽;
7.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述攪拌的速率為100~500?rpm。
8.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述滴加的方式包括正向滴加、反向滴加、雙向滴加中的任意一種。
9.根據權利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述陳化的溫度為40~80℃,時間為0.5~2.5h。
10.由權利要求1-9中任一項所述的制備方法制備得到的大顆粒低氯高純氫氧化鎂,所述大顆粒低氯高純氫氧化鎂的中值粒徑d50在40μm以上,純度在99wt%以上,氯離子含量小于0.05wt%;