Способ получения активного оксида магния

 

Использование: в качестве стабилизатора при получении хлоропреновых каучуков или в качестве рафинирующей присадки органических растворителей. Сущность изобретения заключается в том, что гидроокись магния получают из окиси магния путем гидратации ее в растворе сульфата магния с концентрацией 0,03-0,25 моль/л или путем осаждения аммиаком из раствора сульфата магния. Полученную суспензию гидроокиси магния отфильтровывают, промывают водой , сушат и прокаливают при температуре выше температуры разложения в течение 5-30 мин. Способ позволяет для получения конечного продукта с большой (более 200 м /г) удельной поверхностью использовать исходную окись магния любого происхождения . 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я С 01 F 5/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906278/26 (22) 29.01.91 (46) 15.01.93. Бюл, N 2 (71) Казанский химико-технологический институт им С.М,Кирова (72) P.Х.Хузиахметов, В.А.Хуснутдинов, Н.К.Двояшкин и P.Ñ.Ñàéôóëëèí (56) Патент Великобритании ¹ 1346830, кл. С 01 F5/06,,1974 г.

Патент Японии № 49 — 16200, кл. С 01 F 5/08, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО

ОКСИДА МАГНИЯ (57) Использование: в качестве стабилизатора при получении хлоропреновых каучуков

Изобретение относится к области получения соединения магния, преимущественно, к области получения окиси магния с большой удельной поверхностью.

Активная окись магния с большой удельной поверхностью (Зуд) находит широкое применение в качестве стабилизатора при получении хлоропреновых каучуков, рафинирующих присадок органических растворителей, магнезиального цемента и других магнийсодержащих материалов, К наиболее важным показателям каче-! ства окиси магния относятся большая удельная поверхность и высокая реакционная способность.

Известно, что у большей части имеющейся в продаже окиси магния удельная поверхность (по БЭТ) находится в пределах

10 — 100 м /г (см.ГОСТ 844 — 79). Магнезия жженная техническая: ГОСТ 4526 — 76. Маг„„Я „„1787939 А1 или в качестве рафинирующей присадки органических растворителей. Сущность изобретения заключается в том, что гидроокись магния получают из окиси магния путем гидратации ее в растворе сульфата магния с концентрацией 0,03 — 0,25 моль/л или путем осаждения аммиаком из раствора сульфата магния. Полученную суспензию гидроокиси магния отфильтровывают, промывают водой, сушат и прокаливают при температуре выше температуры разложения в течение

5 — 30 мин. Способ позволяет для получения конечного продукта с большой (более 200 м /г) удельной поверхностью использовать исходную окись магния любого происхождения. 2 табл. ния оксид). Получение окиси магния с

ЯУд > 200 м /г возможно только в очень

2 трудно осуществимых специфических условиях, например, разложение в высоком вакууме, Известно, что производство MgO основано на термическом разложении соединений магния: магнезита, брусита, основного карбоната магния, хлористого магния, гидроокиси магния. Удельная поверхность окиси магния, получаемой этими способами, зависит от многих факторов: качества исходного сырья, содержания примесей в нем, условий его нагрева, Например, присутствие в гидроокиси магния примесей NaCI u

Mg CI2 значительно уменьшает удельную поверхность MgO (см.пат.Японии ¹ 49 — 16200, М КИ С 01 f 5/08.20.04. 1974), Известен способ получения активной окиси магния с большой удельной поверхностью из термо1787939 гидролизной окиси магния, имеющей низкую активность, путем ее гидратации в течение одного часа при 95 С с последующим прокаливанием при 450 С в течение 2,5 ч.

Недостатком этого способа является относительно низкая активность окиси магния: йодное число рано 100 — 120 мг-экв./100 r

MgO, что соответствует 95 — 114 м /г.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения активной окиси магния с большой удельной поверхностью, заключающейся в получении гидроокиси магния, ее промывке до весового соотношения в ней ионов CI к MgO не более 0,003, сушке промытой гидроокиси магния специальным способом, позволяющим получить гидроокись магния в форме микрочастиц с узким гранулометрическим распределением, кратковременном обжиге в течение 60 секунд в результате контакта с горячим газом, температура которого выше температуры термического разложения гидроокиси магния, и быстром разделении образующейся окиси магния от горячего газа, Недостатком данного способа является сложность технологического процесса изза: необходимости тщательной отмывки исходного вещества от CI ионов (содержание не более 0,3/), что требует организации многоступенчатой промывки методами вытеснения и разбавления; возможности использования гидроокиси магния, высушенного только определенным способом, обеспечивающим узкий гранулометрический состав и сферическую форму частиц;

В данном способе наиболее. пригоден порошок, высушенный с помощью распылител ьной сушки. Использование других методов сушки приводит к получению сравнительно крупных комков (ротационная сушка, ленточная и др.) и широкому гранулометрическому распределению частиц высушенного порошка гидроокиси магния, что приводит к большому разбросу удельной поверхности и потерь в массе при прокаливании образующейся окиси магния; относительной сложности поддержания режима обжига в печи с подачей воздуха и необходимости разделения газовой фазы от готового продукта после обжига; использование печей с подачей воздуха, в которых порошок находится во взвешенном состоянии, заключает в себе большую опасность газовых выбросов, содержащих MgO, т.е. загрязнение окружающей среды, по сравнению с обычными печами (вращающиеся, муфельные и др,).

Ф

Целью предполагаемого изобретения является упрощение технологического процесса получения активной окиси магния с большой удельной поверхностью.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения активной окиси магния с большой удельной поверхностью, заключающемся в получении гидроокиси магния, ее промывке, сушке и обжиге при температуре выше температуры разложения гидроокиси магния, согласно изобретения, гидроокись магния получают гидратацией окиси магния любого происхождения в растворе сульфата магния или осаждением из раствора сульфата магния, а обжиг ведут в течение 5 — 30 минут, Причем для гидратации окиси магния используют раствор сульфата магния с концентрацией

0,03 — 0,25 моль/л.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе форма и размер частиц и способ высушивания гидроокиси магния значения не имеет.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является то, что гидроокись магния получают гидратацией окиси магния любого происхождения в растворе сульфата магния или осаждением из раствора сульфата магния, а обжиг ведут в течение 5 — 30 мин, что соответствует критерию "существенные отличия".

Известно получение гидроокиси магния гидратацией окиси магния при 95 С в течение одного часа в чистой воде и получение из нее активной окиси магния с достижением йодного числа 100 — 120 мг-экв/100 г MgQ (удельная поверхность 95 — 114 м /г) путем обжига при 450 С в течение 2,5 часа.

B предлагаемом же способе гидратацию ведут в растворе MgSO4, а обжиг в течение 5-30 мин. Это позволяет получить окись магния с высокой удельной поверхностью(более200м /г) и, крометого,значительно упростить технологический процесс.

Способ осуществляли следующим образом, Гидратацию проводили в стеклянном реакторе емкостью 200 мл, помещенном в термастат и снабженном мешалкой. Окись магния гидратировали в воде (контрольный опыт) или.в растворах MgS04 различной концентрации в течение трех часов при

95 С. Осаждение гидроокиси магния аммиаком и растворов сульфата магния проводили известным методом (см, К.Д,Бекенов.

Осаждение гидроокиси магния и его адсорбционные свойства. Канд. дисс. Казань, 1988).

После окончания процесса гидратации или осаждения суспензию отфильтровыва1787939 ли на воронке Бюхнера диаметром 50 мм, Осадок на фильтре промывали 300 мл воды, Полученную гидроокись магния помещали в лабораторный сушильный шкаф типа

СНОЛ, разогретый до 150 С и сушили в течение одного часа. Высушенную гидроокись магния подвергали анализу на содержание сульфат-ионов весовым методом. Удельную поверхность определяли методом БЭТ по адсорбции воздуха, Полученную гидроокись магния в тиглях помещали в лабораторную муфел ьную печь М П-2 УМ, разогретую до 400 — 600 С и выдерживали

2 — 30 минут. Полученную окись магния охлаждали до комнатной температуры и определяли ее удельную поверхность методом

БЭТ и потери массы при прокаливании (п,п.п.) путем прокаливания ее при температуре 1000 С в течение двух часов.

В исходном сырье (MgO, М9(ОН )) предварительно определяли удельную поверхность методом БЭТ и содержание хлорид-иона аргентометрически.

П ример1,10гМ90марки "ч" с удельной поверхностью 8 м /г гидратировали в 150 мл воды в течение трех часов при температуре 95 С. Полученную суспензию отфильтровывали, просушивали при температуре 150 С в течение одного часа, Гидроокись магния в тигле помещали в муфельную печь с температурой 500 С и обжигали в течение 10 минут. Полученная окись магния имела следующие характеристики: удельная поверхность 125 м /r; потери в массе при прокаливании (п.п.п,) 1,8, Пример 2. 10 г MgO марки "ч" с удельной поверхностью 8 м /г гидратировали в 150 мл раствора MgS04 с концентрацией 0,06 моль/л в течение трех часов при температуре 95 С. Полученную суспензию отфильтровали, промыли на фильтре 300 мл воды и сушили при температуре 150 С в течение одного часа. Гидроокись магния в тигле помещали в муфельную печь с температурой 500 С и обжигали в течение 5 мин.

Полученная окись магния имела следующие характеристики: — удельная поверхность—

250 м /г, п.п,п. — 5,4, Пример 3. 10 г MgQ марки "чда" с удельной поверхностью 100 м /г гидратировали в 150 мл раствора MgS04 с концентрацией 0,06 моль/л втечение трех часов при температуре 95 С, Полученную суспензию отфильтровали, промыли на фильтре 300 мл воды и сушили при температуре 150 С в течение одного часа, Гидроокись магния в тигле помещали в муфельную печь с температурой 400 С и обжигали в течение 15 мин.

Полученная окись магния имела следующие

55 характеристики; удельная поверхность—

265 м /г, п.п,п. — 6,1 .

tl р и м е р 4. 10 г жженой магнезии с удельной поверхностью 56 м /г гидратировали в 150 мл раствора MgS04 с концентрацией 0,06 моль/л в течение трех часов при температуре 95 С. Полученную суспензию отфильтровали, промыли на фильтре 300 мл воды и сушили при температуре 150 С в течение одного часа. Гидроокись магния в тигле помещали в муфельную печь с температурой 600 С и обжигали в течение 5 мин.

Полученная окись магния имела следующие характеристики: удельная поверхность—

226 м /г, п,п.п. — 6,2 .

Пример 5. Гидроокись магния, полученную осаждением из 15ф, раствора

MgS04 аммиаком, помещали в тигле в муфельную печь с температурой 500 С и обжигали в течение 20 мин. Полученная окись магния имела следующий характеристики: удельная поверхность 261 м /г, п.п.п,— г

4,3;

Пример 6. 10 г окиси магния, полученной термогидролизом хлорида магния, с удельной поверхностью 3 м /г гидратировали в 150 мл раствора MgS04 с концентрацией 0,25 моль/л в течение трех часов при температуре 95 С, Полученную суспензию отфильтровывали, промывали на фильтре

300 мл воды и сушили при температуре

150 С в течение одного часа. Гидроокись магния в тигле помещали в муфельную печь с температурой 500 С и обжигали в течение

10 мин. Полученная окись магния имела следующие характеристики: удельная поверхность — 237 м /г, п.п,п. — 5,3 .

Аналогично проводились опыты с растворами сульфата магния других концентраций при другой продолжительности обжига.

Полученные данные представлены в табл. 1 и 2. В табл.1 в первой графе даны номера опытов по порядку, во второй — происхождение исходного сырья и его характеристика. В третьей графе показана концентрация сульфата магния в растворе, используемом для гидратации исходной окиси магния, Нуль означает, что гидратация проводилась в чистой воде.

Как видно из табл.1 гидратация исходной окиси магния в чистой воде (опыты 1, 7, 13) не позволяет получить конечный продукт с удельной поверхностью больше 200 м /r.

Нижний предел концентрации раствора

MgS04 В заВисимости от ВидоВ cblpb$l со ставляет 0,06 моль/л (см. опыты 2, 3) и 0,03 моль/л (см, опыты 7 — 9). В то же время концентрация раствора MgS04 не должна превышать 0,25 моль/л (см. опыты 5,6 и 11, 12).

Таким образом, концентрация раствора

1787939

Таблица 1

Зависимость удельной поверхности МоО и потерь при прокаливании (п.п.п.) от концентрации 04 — ионов в гидратирующем растворе (температура обжига гидроокиси магния

500 С, время 10 мин) Удельная поверхность

Мц(ОН), м /r

Конечный и од кт М О

Концентрация

SO4 в гидратирующем растворе, моль/л

Исходное сырье

М и/и

Яуд, м /г

2 /, п.п.п.

MgO "ч", ГОСТ

4526-76

$уд=8м / г

СГ=02

1,8

125

4,9

5,4

5,6

5,9

6,2

4,2

6,1

6,2

7,2

8,6

9,5

194

254

256

194

193

267

259

242

195

52

51

47

53

56

103

96

0,03

0,06

0,12

0,25

0,50

0,03

0,06

0,12

0,25

0,50

3

5

7

9

11

MgO "чда"

Зуд=1 00м /г

С1 =0,2 сульфата магния должна находится в пределах 0,03 — 0,25 моль/л.

Из этой же таблицы видно, что окись магния с удельной поверхностью более 200 м /г можно получить из гидроокиси магния, 5 полученной гидратацией в растворе сульфата магния окиси магния любого происхождения (марок "ч", "чда", образовавшейся при обжиге Саткинского магнезита, термолизе хлористого магния и т,д.), а также из 10 гидроокиси магния, осажденной из раствора сульфата, независимо от днсперсности (Зуд) исходных веществ.

Как видно из табл.2, при времени обжига менее 5 мин конечный продукт получает- 15 ся с низкой удельной поверхностью и высоким содержанием п.п.п. Увеличение времени обжига ведет к снижению удельной поверхности, Увеличение продолжительности обжига более 30 мин может привести к пол- 20 учению проуукта с удельной поверхностью менее 200 м /г, Таким образом, удовлетворяющие результаты получаются при времени обжига в интервале 5 — 30 мин.

Из вышесказанного следует, что способ 25 работает независимо от вида (происхождения) исходной окиси магния, а также гранулометрического состава и дисперсности (Зуд) исходных веществ (окиси) и гидроокиси магния) при концентрации гидратирующего рас- 30 твора MgS04 0,03 — 0,25 моль/л и времени обжига гидроокиси магния 5 — 30 мин.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить активную окись магния с удельной поверхностью более 200 м /r(205 — 274 м /г) и по сравнению с прототипом упростить технологический процесс за счет: исключение стадии глубокой отмывки от хлорид-иона; возможности использования простых способов обжига гидроокиси магния (например, муфельная или вращающаяся печь), при которых отсутствуют жесткие требования к форме и размеру частиц и способу сушки Mg(OH/; отсутствия необходимости процесса выделения конечного продукта из газовой смеси, что ликвидирует опасность загрязнения окружающей среды.

Формула изобретения

Способ получения активного оксида магния с большой удельной поверхностью, включающий получение гидроксида магния, промывку последнего, сушку и обжиг его при температуре выше температуры разложения, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, гидроксид магния получают гидратацией оксида магния в растворе сульфата магния или осаждением его из раствора сульфата магния, причем последний используют с концентрацией 0,030,25 моль/л, а обжиг ведут в течение 5 — 30 мин.

1787939

Продолжение табл. 1

Конечный п о кт М О

Удельная поверхность

Mg(OH)z, м /г

Исходное сырье

Концентрация

SO4 в гидратирующем растворе, моль/л

М и/и

$ д, м /г

%, п.п,п.

169

248

246

6,0

6,2

8,2

9,5

0,06

0,12

0,25

17

29

32

Магнезия жженая, получена обжигом Саткинского магнезита при

860 С $уд=560 м /r

Сi =05y, MgO получена терморазложением Mg(OH)z, осажденной из раствора

MgSO4

$уд=156м /г г

С! =02

МоО получена термолизом хлористого магния

$ д=3м /г

О =3,6%

Гидроокись магния, полученная осаждением из раствора

MgSO4

$уд=34м /г г

СГ =0,040

13

14

274

0,12

7,0

17

5,3

0,25

237

18

274

4,7

Таблица 2

Зависимость удельной поверхности (числитель) и потерь при прокаливании (знаменатель) конечного продукта (MgO) от времени обжига при 500 С