專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氧化鎂水化法生產(chǎn)氫氧化鎂的方法， 尤其涉及一種有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法。
背景技術(shù)：
氧化鎂水化法是目前國(guó)內(nèi)外眾多鎂鹽生產(chǎn)廠家以活性氧化鎂為原料生產(chǎn) 氫氧化鎂工藝普遍采用的方法，該法原料來(lái)源有兩種， 一種是水氯鎂石
(MgCl2，6H20)，另一種是菱鎂礦。其中，水氯鎂石煅燒獲得的氧化鎂純度 較高，在國(guó)外以以色列技術(shù)最為成熟，該技術(shù)是將水氯鎂石經(jīng)重結(jié)晶提純后 配制成氯化鎂飽和母液，再經(jīng)噴霧干燥、旋流動(dòng)態(tài)煅燒后獲得氧化鎂，同時(shí) 副產(chǎn)鹽酸，所得氧化鎂粉料于80 10(TC水化3~4小時(shí)后升溫至200 24(TC晶 化5~10小時(shí)，固液分離后經(jīng)分散改性獲得氫氧化鎂產(chǎn)品，主要作為高檔阻 燃產(chǎn)品使用，售價(jià)一般在3500-4000美元/噸。另一種是將菱鎂礦粉經(jīng) 900 100(TC高溫煅燒首先獲得活性氧化鎂，然后經(jīng)球磨、除雜、加水調(diào)漿后 于80 10(TC水化反應(yīng)3~6小時(shí)獲得氫氧化鎂料漿，固液分離后經(jīng)分散、洗滌、 表面改性后獲得氫氧化鎂阻燃產(chǎn)品，這種產(chǎn)品由于受原料品質(zhì)限制，難以達(dá) 到高純，產(chǎn)品中含大量無(wú)定形氫氧化鎂，團(tuán)聚嚴(yán)重，阻燃性能較差， 一般只 能作為低檔次填料或者阻燃耐火板用料。
采用氧化鎂水化法存在兩個(gè)突出的問(wèn)題，其一、該法獲得氫氧化鎂顆粒 細(xì)微(0.1微米左右)、結(jié)晶度差、過(guò)濾十分困難，由于夾帶雜質(zhì)量大，氫氧 化鎂難以達(dá)到高純，因此還需要要在200 24(TC對(duì)其進(jìn)行水熱晶化5 10小時(shí)， 因而導(dǎo)致操作成本高、產(chǎn)量低、嚴(yán)重制約了氫氧化鎂的大規(guī)模生產(chǎn)；其二、 該法要求氧化鎂粉必須為高活性，對(duì)于低活性氧化鎂通常水化率不足80%， 為解決該問(wèn)題， 一般采用加強(qiáng)攪拌、升溫、球磨的辦法提高粉料水化反應(yīng)速 率，由此增加了生產(chǎn)能耗，產(chǎn)生了較高的生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)上不合理。
中國(guó)專(zhuān)利200710103127.6(—種用氧化鎂生產(chǎn)阻燃劑級(jí)氫氧化鎂的方法) 公開(kāi)了一種以無(wú)機(jī)酸類(lèi)銨鹽為催化劑的水化方法，較好的解決了氫氧化鎂物 料難過(guò)濾、難純化的技術(shù)問(wèn)題，但這種方法容易引入無(wú)機(jī)酸根，所得氫氧化
3鎂需用純凈水洗滌除去所含少量無(wú)機(jī)酸根，因而增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有氧化鎂水化法生產(chǎn)氫氧化鎂工藝技術(shù)的不足， 提供一種利用有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化劑的高效催化水化方法。
本發(fā)明催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，是將氧化鎂物料粉碎后過(guò)80~100 目篩，用工業(yè)水配制成含氧化鎂10~35%的料漿(最佳10~20%)，加入氧化 鎂物料重量0.5~10% (最佳0.5~5%)的機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化劑，置入攪拌反應(yīng) 釜中，于45 120。C (最佳60 100。C)反應(yīng)0.5 6小時(shí)(最佳2 6小時(shí))，固 液分離獲得結(jié)晶態(tài)氫氧化鎂。分離后的含催化劑母液去配料工段，循環(huán)使用。 所述氧化鎂物料為水氯鎂石煅燒所得；或來(lái)自堿式碳酸鎂煅燒得。 所述機(jī)酸類(lèi)銨催化劑為甲酸銨、乙酸銨、丙酸銨、丁酸銨中的至少一種。 其中以乙酸銨、甲酸銨催化性能最好。 本發(fā)明的催化水化的原理如下-2NH4R(叫)+ 2H20 — 2NH3。H(叫)+ 2HR(叫) (1) 2ffi^叫)+ MgO(s)— MgR2(aq) +H20 (2) MgR2(aq) +2H20 — Mg(OH)2(s) + 2HR (叫) (3) 2NH3OH(aq) + 2HR(aq) —2NH4R(aq)+ 2H20 (4) 總反應(yīng)
MgO(s) + H20 — Mg(OH)2(s) (5) 其中-R表示有機(jī)基團(tuán)。 活化后的氧化鎂同時(shí)也進(jìn)行(5)式的反應(yīng)。
有機(jī)酸類(lèi)銨鹽在水溶液體系中水解形成氫氧化銨和有機(jī)酸，由于溶液呈 酸性，將與氧化鎂發(fā)生溶解反應(yīng)，因而極大的提高了氧化鎂的反應(yīng)活性，同 時(shí)形成了中間活化產(chǎn)物，該產(chǎn)物不穩(wěn)定，迅速分解形成了氫氧化鎂和相應(yīng)的 有機(jī)酸，水解產(chǎn)物氫氧化銨含量的升高導(dǎo)致了體系堿度上升，在上升過(guò)程中 氫氧化銨與產(chǎn)生的有機(jī)酸反應(yīng)，達(dá)到酸堿反應(yīng)平衡后維系了穩(wěn)定的緩沖體系， 因而，既完成了催化水化反應(yīng)，在較短的時(shí)間內(nèi)促使氧化鎂以較快的速率分 解并水化，又提供了氫氧化鎂晶化所需的鎂離子及氫氧根離子濃度，從而提 高了氫氧化鎂的結(jié)晶度，易于過(guò)濾。
由于氧化鎂、氫氧化鎂在銨鹽溶液中有一定的溶解度，可形成較為穩(wěn)定 的緩沖體系，因此維系了較為充裕的氫氧根和鎂離子供給，在較低的溫度下即可生長(zhǎng)出片狀結(jié)晶態(tài)氫氧化鎂。
從水化后所得氫氧化鎂的掃描電子顯微照片(見(jiàn)圖1)可以看出，氧化 鎂物料在無(wú)添加催化劑時(shí)形成的氫氧化鎂產(chǎn)物基本為無(wú)定形，影像模糊，說(shuō) 明顆粒細(xì)小，產(chǎn)生了大量微晶，團(tuán)聚嚴(yán)重，這種產(chǎn)品作為阻燃劑使用顯然是
不具競(jìng)爭(zhēng)力的；而添加催化劑后，氫氧化鎂片狀結(jié)構(gòu)十分明顯，單體顆粒直 徑達(dá)到了 1~1.2微米，影像清晰，這是因?yàn)槠瑺畋砻鏋闃O性面，有機(jī)酸鹽中 含有大量的H和O，容易和極性面形成氫鍵而使其在徑向生長(zhǎng)緩慢導(dǎo)致片狀 結(jié)晶朝水平面延伸，因而形成了較大直徑的氫氧化鎂片狀晶化產(chǎn)物，過(guò)濾性 能得到較大改善。從氫氧化鎂產(chǎn)物的X射線(xiàn)衍射譜圖(見(jiàn)圖2)可看出，水 化產(chǎn)物氫氧化鎂衍射圖譜完全符合氫氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)譜圖，氫氧化鎂特征峰峰形 尖銳表明該產(chǎn)物具有良好的結(jié)晶度。
由于有機(jī)酸銨類(lèi)物質(zhì)在100-140x:時(shí)具有揮發(fā)性，在氫氧化鎂中夾帶的 少量有機(jī)酸銨鹽(<0.2%)在產(chǎn)品干燥時(shí)即可揮發(fā)除去，因而不影響氫氧化 鎂純度，無(wú)需經(jīng)過(guò)洗滌將夾帶的催化劑洗除，因而比無(wú)機(jī)酸類(lèi)銨鹽性能更優(yōu) 越。同時(shí)也解決水化產(chǎn)生細(xì)微氫氧化鎂結(jié)晶度差、難以過(guò)濾的問(wèn)題，亦可解 決氧化鎂原料活性差、水化率低的問(wèn)題，氧化鎂水化率達(dá)到99%以上。
本發(fā)明在較低溫度下(45~120°C)實(shí)現(xiàn)快速催化水化和助長(zhǎng)結(jié)晶的方法， 相比于200 24(TC水熱晶化的方法對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行晶化，顯然對(duì)于降低能耗， 節(jié)約生產(chǎn)成本是具有積極的意義的。同時(shí)操作溫度的降低使得水化單元操作 相對(duì)容易且簡(jiǎn)單，這更易于大規(guī)模實(shí)施氫氧化鎂的生產(chǎn)。


圖1為氧化鎂物料水化后氫氧化鎂SEM照片
其中A為無(wú)添加催化劑下水化所得氫氧化鎂的SEM照片；B為添加催 化劑下水化所得氫氧化鎂的SEM照片。 圖2為水化產(chǎn)物氫氧化鎂的XRD圖譜
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一將氧化鎂物料(該氧化鎂系青海柴達(dá)木盆地鹽湖副產(chǎn)的水氯
鎂石于IOO(TC煅燒3小時(shí)所得，氧化鎂純度>99%，低活性)粉碎篩分通過(guò) 100目篩，稱(chēng)取篩下物500g，加水配制成含氧化鎂濃度15%的料漿，加入催 化劑乙酸銨25g，攪拌均勻后置入3000ml帶電加熱密閉不銹鋼反應(yīng)釜中，迅速升溫至6(TC后攪拌反應(yīng)5小時(shí)，攪拌槳采用兩葉片折葉式雙層攪拌槳，攪 拌轉(zhuǎn)速150-200轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)完成后固液分離，母液循環(huán)使用，固體氫氧化 鎂于150。C干燥3小時(shí)，所得氫氧化鎂純度>99°/。，水化率達(dá)到99.4%，片狀 結(jié)晶單體達(dá)到l微米，X射線(xiàn)衍射譜圖符合圖2顯示。
實(shí)施例二氧化鎂物料同實(shí)施例一，過(guò)80目篩后稱(chēng)取篩下物500g，加 水配制成含氧化鎂濃度20%的料漿，加入催化劑甲酸銨20g，攪拌均勻后置 入3000ml帶電加熱密閉不銹鋼反應(yīng)釜中，迅速升溫至IO(TC后攪拌反應(yīng)3小 時(shí)，攪拌速度和攪拌槳形式與實(shí)施例一同，反應(yīng)完成后固液分離，母液循環(huán) 使用，固體氫氧化鎂于15(TC干燥3小時(shí)，所得氫氧化鎂純度>99%，水化率 達(dá)到99.6%,片狀結(jié)晶單體達(dá)到1微米。
實(shí)施例三氧化鎂物料同實(shí)施例一，過(guò)80目篩后稱(chēng)取篩下物500g，加 水配制成含氧化鎂濃度20%的料漿，加入催化劑甲酸銨10g、乙酸銨10g， 攪拌均勻后置入3000ml帶電加熱密閉不銹鋼反應(yīng)釜中，迅速升溫至8(TC后 攪拌反應(yīng)3小時(shí)，攪拌速度和攪拌槳形式與實(shí)施例一同，反應(yīng)完成后固液分 離，母液循環(huán)使用，固體氫氧化鎂于15(TC干燥3小時(shí)，所得氫氧化鎂純度 〉99%，水化率達(dá)到100%，片狀結(jié)晶單體達(dá)到l微米。
實(shí)施例四氧化鎂物料來(lái)自堿式碳酸鎂90(TC煅燒3小時(shí)所得，純度 >99%,為高活性氧化鎂，過(guò)80目篩后稱(chēng)取篩下物500g，加水配制成含氧化 鎂濃度15%的料漿，加入催化劑乙酸銨10g，攪拌均勻后置入3000ml帶電加 熱密閉不銹鋼反應(yīng)釜中，迅速升溫至6(TC后攪拌反應(yīng)3小時(shí)，攪拌槳形式與 攪拌轉(zhuǎn)速與實(shí)施例一同，反應(yīng)完成后固液分離，母液循環(huán)使用，固體氫氧化 鎂于15(TC干燥3小時(shí)，所得氫氧化鎂純度>99%，水化率達(dá)到99.8%，片狀 結(jié)晶單體達(dá)到0.8 1微米。
權(quán)利要求
1、一種有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，是將氧化鎂物料粉碎后過(guò)80～100目篩，用工業(yè)水配制成含氧化鎂10～35％的料漿，加入氧化鎂物料重量0.5～10％的機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化劑，置入攪拌反應(yīng)釜中，于45～120℃反應(yīng)2～6小時(shí)，固液分離獲得結(jié)晶態(tài)氫氧化鎂，含催化劑母液循環(huán)使用。
2、 如權(quán)利要求1所述有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，其特 征在于所述氧化鎂物料為水氯鎂石煅燒所得；或來(lái)自堿式碳酸鎂煅燒得。
3、 如權(quán)利要求1所述有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，其特 征在于分離后的含催化劑母液去配料工段，循環(huán)使用。
4、 如權(quán)利要求1所述有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，其特 征在于所述機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化劑為甲酸銨、乙酸銨、丙酸銨、丁酸銨中的至 少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化水化生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，是將氧化鎂物料粉碎后過(guò)80～100目篩，用工業(yè)水配制成含氧化鎂10～35％的料漿，加入氧化鎂物料重量0.5～10％的機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化劑，置入攪拌反應(yīng)釜中，于45～120℃反應(yīng)2～6小時(shí)，固液分離獲得結(jié)晶態(tài)氫氧化鎂，含催化劑母液循環(huán)使用。本發(fā)明采用了可循環(huán)使用的有機(jī)酸類(lèi)銨鹽催化劑，可在較低的溫度下高效催化氧化鎂水化并提高氫氧化鎂產(chǎn)物結(jié)晶度，產(chǎn)生的氫氧化鎂單體粒徑由原來(lái)的0.1～0.3微米提高至1～1.2微米，極大的降低了能耗，改善了氫氧化鎂漿料的過(guò)濾性能，該方法工藝簡(jiǎn)單，所用設(shè)備均為普通化工反應(yīng)、分離及干燥設(shè)備，具有低成本、易大規(guī)模實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01F5/14GK101318672SQ200810150358
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者吳小王, 武 李, 李隴崗, 楊建元 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所