[发明专利]一种制备氢氧化镁的方法

说明书

技术领域

本发明属于盐湖化学领域，具体涉及一种由固体钾盐矿制备氢氧化镁的方法。

背景技术

氢氧化镁是无色六方柱晶体或白色粉末，难溶于水和醇，溶于稀酸和铵盐溶液，水溶液呈碱性，其在水中的溶解度很小，18℃时溶解度为0.0009g/100g然而它是强电解质。

氢氧化镁广泛用作塑料、树脂、橡胶、油漆等材料的阻燃填充剂。氢氧化镁有阻燃性质的机理为：氢氧化镁在340℃以上便发生分解，生成氧化镁和水，吸收燃烧物表面的热量；生成的大量水分有稀释和隔绝燃烧物表面空气(氧气)的作用，分解生成的活性氧化镁固体则是耐高温物质，附着于可燃物表面进一步阻止燃烧进行。氢氧化镁分解时不产生腐蚀性和有毒气体，而且它呈碱性，可以吸收和中和燃烧时释放出的酸性气体如二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物，分解生成的活性氧化镁也可以吸收燃烧时产生的有害气体、烟雾和未完全燃烧的熔化残留物，消除烟雾，使熔滴的产生过程停止，从而达到阻燃的目的。因此业内都将之称为绿色安全的环境友好阻燃剂。

氢氧化镁是镁矿资源深加工的主要镁化合物产品。2009年全球氢氧化镁消费量约140万吨，其中最大消费用途是废水处理和烟气脱硫，占58％，其次是工程材料阻燃剂，占15％。阻燃剂是使用氢氧化镁增长最快的领域。至2015年，氢氧化镁总消费量预期达到150万吨左右。我国氢氧化镁的应用处于起步阶段。2009年中国氢氧化镁市场容量上升至约25万吨，其中90％用于环保领域，4％用于阻燃剂，3％用于食品和医药品市场。

目前氢氧化镁主要通过以下两种途径制备：一是利用天然水镁石资源，经精制制取氢氧化镁；二是由含镁原料通过化学合成法制得，常用的含镁原料主要是菱苦土、海水、卤水、制溴废液以及硫酸镁等。

天然矿物水镁石的主要成分为氢氧化镁，是一种层状结构的氢氧化物，属三方晶系，常见的构造有块状、球状及纤维状，是迄今自然界发现含镁量最高的一种矿物。由水镁石制备氢氧化镁水镁石粉(粉碎100目)，再将粉体气流粉碎至500目至1200目，粉体表面活性剂改性氢氧化镁。该氢氧化镁制造工艺简单，成本较低，但水镁石矿物资源有限，其规模化生产氢氧化镁受到限制。

化学合成法又分为两种，一种是由轻质氧化镁水合制得；另一种是以卤水或可溶性镁盐与碱类物质沉淀制得，其主要制备生产方法如下：

(1)氢氧化钙法

氢氧化钙法又称为石灰乳法，是一种传统的制备方法。以Ca(OH)₂为沉淀剂，反应式为：

Mg²⁺+Ca(OH)₂→Mg(OH)₂↓+Ca²⁺

该法的优点是原料易得，生产工艺简单。但由于产品粒度小(一般在0.51μm以下)聚附倾向大，难于沉降、过滤及洗涤，并且易吸附杂质，产品纯度低，主要用于产品纯度要求不高的烟气脱硫和酸性废水中和等，同时副产氯化钙必须进行回收处理。

(2)氨沉淀法

氨沉淀法是生产氢氧化镁的一种重要方法，以氨为沉淀剂，反应式为：

Mg²⁺+2NH₃·H₂O→Mg(OH)₂↓+2NH₄⁺

由于氨水的碱性弱NH₄⁺会使Mg(OH)₂的溶解度加大，因而反应过程易于控制，可通过工艺调整制得高纯微细和大晶粒易洗涤的氢氧化镁产品，适用于医药、化学试剂以及电子级氢氧化镁等对纯度要求高的行业。此法是国内生产氢氧化镁普遍采用的方法，近年来改进的制备工艺主要有一步法和连续沉淀法两种。

一步法是将沉淀反应、水热处理、表面处理一步完成，缩短了工艺流程，设备投资少，成本低，产品的性能也较传统方法有较大提高。该法适用于镁离子浓度较高的卤水原料，特别是镁含量在30克/升左右的卤水。

连续沉淀法是对传统卤水-氨沉淀制取氢氧化镁方法的改进。该工艺的进料镁离子浓度较高，同时保持相对较低的过饱和度，体系中始终有定量氢氧化镁存在，而且可以调节物料在反应器内的停留时间。该法连续化生产，原料利用率高，反应时间短，设备投资少，产品稳定性好。

(3)氧化镁水化法

该法是为了得到高纯或特殊物化性能的氢氧化镁产品，要求的氧化镁原料必须是高纯轻质活性氧化镁，否则不易实现。

(4)煅烧水化法