鎂化合物生產(chǎn)與應(yīng)用目錄

總論

0.1 概述

0.2 發(fā)展簡(jiǎn)史

0.3 生產(chǎn)鎂化合物的原料

0.4 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用

參考文獻(xiàn)

第1篇 氧化鎂

第1章 煅燒氧化鎂

第2章 電熔（熔凝）氧化鎂

第3章 工業(yè)氧化鎂

第4章 重質(zhì)氧化鎂

第5章 活性氧化鎂

第6章 硅鋼氧化鎂

第7章 醫(yī)藥用氧化鎂

第8章 試劑級(jí)氧化鎂

第9章 高純鎂砂

第10章 其他氧化鎂

第2篇 碳酸鎂

第11章 天然碳酸鎂

第12章 水合堿式碳酸鎂

第13章 醫(yī)藥用碳酸鎂

第14章 食品級(jí)堿式碳酸鎂

第15章 電子級(jí)堿式堿酸鎂

第16章 其他碳酸鎂

第3篇 氫氧化鎂

第17章 重質(zhì)氫氧化鎂

第18章 阻燃級(jí)氫氧化鎂

第19章 醫(yī)藥用氫氧化鎂

第21章 其他氫氧化鎂

第4篇 硫酸鎂

第22章 七水硫酸鎂

第23章 一水硫酸鎂

第24章 無(wú)水硫酸鎂

第5篇 氯化鎂

第25章 六水氯化鎂

第26章 醫(yī)藥用六水氯化鎂

第27章 白色六水氯化鎂

第28章 無(wú)水氯化鎂

第6篇 其他鎂化合物

第29章 硅酸鎂

第30章 碘化鎂

第31章 溴化鎂

第32章 含鎂磷酸鹽

第33章 鎢酸鎂、鉻酸鎂及陶瓷用鎂鹽

第34章 硝酸鎂

第35章 氟化鎂

第36章 硼酸鎂晶須

第7篇 鎂化合物的應(yīng)用

第37章 在冶金及耐火材料工業(yè)中的應(yīng)用

第38章 在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用

第39章 在化學(xué)建材工業(yè)中的應(yīng)用

第40章 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

第41章 在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用

第42章 在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

第43章 在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

附錄

附錄一 有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)

附錄二 標(biāo)準(zhǔn)篩目與微米比較表

附錄三 波美度與相對(duì)密度關(guān)系

附錄四 中國(guó)部分鎂鹽生產(chǎn)、設(shè)備制造企業(yè)及研究單位 2100433B

本書(shū)包括7篇43章、總論和附錄，集中反映了國(guó)內(nèi)外鎂鹽的生產(chǎn)、發(fā)展和研究方向。全面、系統(tǒng)地闡述了以白云石、菱鎂礦、水鎂石等非金屬礦為固體原料；以天然水溶性鎂鹽及其溶液（海水和鹽湖水）為液體原料等制備鎂砂、水合堿式碳酸鎂、工業(yè)氧化鎂、氫氧化鮮、硫酸鎂、氯化鎂及精細(xì)鎂鹽共67種產(chǎn)品近100個(gè)品種的理化性質(zhì)、質(zhì)量指標(biāo)、生物原理、生產(chǎn)方法、工藝指標(biāo)、操作要點(diǎn)、采用的主要設(shè)備及其三廢處理。詳細(xì)介紹了鎂化合物產(chǎn)品在冶金、耐火材料、橡膠、黏合劑和密封材料、化學(xué)建材、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、石化、航空航天及國(guó)防、輕工、電子、磁性材料、飼料添加劑等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門(mén)的應(yīng)用情況及應(yīng)用工藝等，反映了鎂鹽生產(chǎn)的21世紀(jì)初的水平，是我國(guó)首部鎂鹽的生產(chǎn)與應(yīng)用新作。

本書(shū)選材國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)際，實(shí)用性強(qiáng)，有一定創(chuàng)新，為目前國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)介紹鎂化合物生產(chǎn)與應(yīng)用的一本專(zhuān)著。本書(shū)可供從事鎂鹽生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員及鎂鹽應(yīng)用領(lǐng)域工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等院校教學(xué)參考書(shū)。

氧化鎂及氫氧化鎂的生產(chǎn)方法，在專(zhuān)著《鎂化合物生產(chǎn)與應(yīng)用》中做了全面的論述，這里不再贅述。制備納米氫氧化鎂的主要方法有金屬鎂水化法、水鎂石粉碎法和化學(xué)液相沉淀法等。這里先介紹前兩種方法和化學(xué)液相沉淀法中的直接沉淀法、水熱法、全反混均質(zhì)乳化法、全反混液膜法、超重力法，撞擊流法、旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)反應(yīng)器，再著重介紹我們的氣泡液膜法和氣泡液膜反應(yīng)器及有關(guān)內(nèi)容。

納米氫氧化鎂金屬鎂水化法

金屬鎂水化法制氫氧化鎂有兩種工藝：第一種是乙二胺絡(luò)合法，用高純（99.999%）的金屬鎂粉為原料，產(chǎn)物為納米Mg(OH)2棒，可用來(lái)生產(chǎn)超導(dǎo)體添加劑納米MgO棒。

這種方法對(duì)原料和設(shè)備的要求特別高，制備成本高。第二種是固-液相電弧放電法，用鎂帶作電極，0.5mol /L的NaCl水溶液為電解液，在40-200V電弧放電處理5min，制得直徑為8-10nm，長(zhǎng)度約250nm的Mg(OH)2棒。

產(chǎn)品純度高，但成本也高，產(chǎn)率低，難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

納米氫氧化鎂水鎂石粉碎法

水鎂石粉碎法選擇相對(duì)純凈的天然水鎂石等為原料，在助磨劑存在下，經(jīng)攪拌磨濕法研磨，級(jí)分，表面處理，獲得達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的超細(xì)粉體。

例如，先制備40%的礦漿，采用0.8-1,6mm的氧化鋯微珠為研磨介質(zhì)，研磨介質(zhì)：物料=5：1，助磨劑三乙醇胺為水鎂石的0.5%，轉(zhuǎn)速1350rpm，研磨3h， d97 =1.86μm。

目前，這種粉體已經(jīng)形成批量生產(chǎn)，供應(yīng)市場(chǎng)。但是，因高品質(zhì)的水鎂石礦藏資源有限，耗能高，粒子的尺寸一般0.7-3μm或更大，尺度和形狀分布寬，達(dá)產(chǎn)品品質(zhì)低。

納米氫氧化鎂化學(xué)液相沉淀法

化學(xué)液相沉淀法制備納米氫氧化鎂的基本反應(yīng)式如下：

Mg 2OH = Mg(OH)2↓

Mg來(lái)源為MgCl2·6H2O或其它鎂鹽。在工業(yè)上Mg來(lái)源為海洋鹵水、鹽湖鹵水和含鎂的礦物。沉淀劑主要采用NaOH（氫氧化鈉法），NH3或NH3·H2O（氨法），Ca(OH)2（氫氧化鈣法）或NH2CONH2(均相法)等。近些年來(lái)，在此基礎(chǔ)上提出了各式各樣制備納米氫氧化鎂的新工藝和設(shè)備。

現(xiàn)將其中主要的幾種介紹如下。

納米氫氧化鎂直接沉淀法

在表面活性劑存在下，將沉淀劑NaOH溶液或NH3-H2O加到含有Mg的溶液中（正向沉淀法），或者將含有Mg的溶液加到沉淀劑NaOH溶液或NH3-H2O中（反向沉淀法），Mg(OH)2從溶液中沉淀出來(lái)。在已發(fā)表的有關(guān)納米氫氧化鎂制備的論文中，大部分作者采用了直接沉淀法，設(shè)備為實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)化學(xué)器皿，工業(yè)上采用傳統(tǒng)的化工設(shè)備。直接沉淀法制得的納米氫氧化鎂易團(tuán)聚，粒徑分布寬。用NaOH為沉淀劑時(shí)，反應(yīng)條件苛刻，不易控制；用NH3-H2O或NH3為沉淀劑時(shí)，易環(huán)境污染；用Ca(OH)2為沉淀時(shí)，產(chǎn)品純度低，副產(chǎn)物鈣鹽難處理。

納米氫氧化鎂沉淀-水熱法

沉淀-水熱法制納米氫氧化鎂是將含有Mg的溶液正向或反向加料，與沉淀劑NaOH溶液、NH3或NH3-H2O反應(yīng)，先制得Mg(OH)2沉淀，分離或不分離，再將Mg(OH)2和溶劑（水、有機(jī)或水和有機(jī)混合溶劑）加到高壓釜中，在100-250℃的高溫下處理，制得高純度的氫氧化鎂。這實(shí)質(zhì)上是將沉淀法制得的氫氧化鎂進(jìn)行重結(jié)晶，即沉淀-溶解-結(jié)晶過(guò)程。

用氨水為沉淀劑的水熱法中試實(shí)例，將50L濃度為2 mol/L的確MgCl2水溶液加入反應(yīng)釜中，于40-90℃與等當(dāng)量的NH3水反應(yīng)，過(guò)濾，洗滌，打漿，加入水熱反應(yīng)器，于200℃循環(huán)加熱3-4h,再經(jīng)過(guò)濾，洗滌和干燥，制得粒徑為0.35-0.6μm的氫氧化鎂。水熱法的特點(diǎn)是產(chǎn)品的純度高，粒徑和形態(tài)分布均勻，但粒徑較大，一般在0.5~5μm，需要高溫高壓設(shè)備，間歇式操作。

納米氫氧化鎂高剪切均質(zhì)乳化反應(yīng)器

將鎂鹽溶液和堿液在高剪切均質(zhì)乳化反應(yīng)器中進(jìn)行沉淀反應(yīng)。這種反應(yīng)器由具有微孔的定子和齒輪轉(zhuǎn)子構(gòu)成。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為3000-8000rpm，加入反應(yīng)物料后，瞬間受到多次剪切作用，發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成粒徑為50-200nm的氫氧化鎂。高剪切均質(zhì)乳化反應(yīng)器與膠體磨相似，實(shí)際上未實(shí)現(xiàn)微觀均勻混合，產(chǎn)物粒徑分布寬，未見(jiàn)工業(yè)化生產(chǎn)報(bào)道。

納米氫氧化鎂全返混液膜反應(yīng)器

在全返混液膜反應(yīng)器中進(jìn)行鎂鹽溶液和堿液的沉淀反應(yīng)，使成核/晶化隔離進(jìn)行，分別控制條件。全返混液膜反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為1000-8000rpm，成核時(shí)間1-20min，反應(yīng)液于70-180℃晶化1-24h，降溫至15-60℃，攪拌1-24h，再升溫至70-180℃，循環(huán)1-6次，可制得粒度為80-105nm的氫氧化鎂。顯然，對(duì)于Mg與OH的快速反應(yīng)，“成核/晶化隔離進(jìn)行”實(shí)在不易，如果是在高溫下“晶化”，這種方法實(shí)質(zhì)上是在進(jìn)行沉淀-水熱法操作，反應(yīng)物長(zhǎng)時(shí)間返混，操作冗長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。這里提出了用機(jī)械磨擦產(chǎn)生液膜。

納米氫氧化鎂超重力法

主要設(shè)備是超重力機(jī)，又稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)填充床，分絲網(wǎng)填料和碟片填料兩種。利用300-2900rpm旋轉(zhuǎn)的填充床產(chǎn)生的超重力，將反應(yīng)液均勻混合，并拉伸為液絲、液膜、液滴，極大地強(qiáng)化傳質(zhì)，傳熱，極大地強(qiáng)化反應(yīng)。超重力法制備納米氫氧化鎂已經(jīng)取得了成功，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。但是，在液絲、液膜、液滴三種不同的反應(yīng)環(huán)境中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，注定所得產(chǎn)物的粒徑和形態(tài)不均勻；填充床有可能被氫氧化鎂沉淀堵塞。這種方法中，反應(yīng)物在超重力作用下，一部分形成液膜。

納米氫氧化鎂撞擊流法

撞擊流法采用噴射式撞擊流反應(yīng)結(jié)晶器，鎂鹽溶液和堿液分別高壓噴射，對(duì)撞擊，達(dá)到快速微觀混合，湍流效果明顯，可形成很高的過(guò)飽和度，快速成核。由于噴射速度可調(diào)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的粒度可控。通過(guò)控制結(jié)晶過(guò)程達(dá)到制備高純氫氧化鎂的目的。例如Mg濃度0.25mol/L，Mg：OH=1：2，撞擊流速100mL/min，反應(yīng)溫度40℃。攪拌轉(zhuǎn)速400rpm,攪拌時(shí)間30min， 所得產(chǎn)物為六方晶體，粒度13.5nm，純度99%以上。顯然，這中反應(yīng)器來(lái)自分子束反應(yīng)器，當(dāng)鎂鹽溶液和堿液噴射流較大時(shí)，將達(dá)不到微觀混合均勻，將出現(xiàn)產(chǎn)品的粒徑和形態(tài)分布不均勻，難實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

納米氫氧化鎂自旋圓盤(pán)法

用自旋圓盤(pán)反應(yīng)器（Spinning Disk Reactor）合成納米氫氧化鎂，再經(jīng)焙燒制氧化鎂。用兩個(gè)泵分別將MgCl2和NaOH水溶液注入反應(yīng)器，分配到高速旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)上，由于離心力的作用，使反應(yīng)液形成薄膜，發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成納米氫氧化鎂。工藝條件為Mg濃度0.20-0.92mol/L，Mg：OH=1：2，反應(yīng)溫度40℃，圓盤(pán)轉(zhuǎn)速：400~2000rpm,反應(yīng)液流速：0.28L/min ，產(chǎn)物為六方晶體，粒度54.6-74.8nm。實(shí)現(xiàn)了1L規(guī)模的小試。由于在自旋圓盤(pán)上缺少將兩種反應(yīng)液快速混合均勻的機(jī)構(gòu)，因此粒徑和形態(tài)分布的均勻性受到影響。

除了上述幾種制備納米氫氧化鎂的方法外，還演繹出各式各樣的方法，各有千秋，促進(jìn)了化學(xué)液相法制備納米氫氧化鎂技術(shù)的進(jìn)展。這些方法多注重獲得粒徑小，粒徑和形態(tài)均勻的產(chǎn)物。