鹽湖鹵水制備棒狀氫氧化鎂的工藝及基礎(chǔ)研究.pdf

1、棒狀氫氧化鎂表面能較低、機(jī)械強(qiáng)度大、彈性模量高，可作為高端電子產(chǎn)品原料、高效阻燃劑和高分子材料填充劑，可以顯著提高材料的力學(xué)性能、拉伸強(qiáng)度及沖擊性能。本論文以提取鈉、鉀后的老鹵鹵水為原料，以堿式氯化鎂前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備棒狀氫氧化鎂。
　　以三種不同的途徑制備堿式氯化鎂前驅(qū)體，發(fā)現(xiàn)以鹵水直接制備前驅(qū)體，由于鹵水含有較多雜質(zhì)，難以形成凝膠;以硫酸和離子交換聯(lián)合脫硼后的鹵水制備的堿式氯化鎂前驅(qū)體結(jié)晶性能不好，形成凝膠時(shí)間長(zhǎng);以水氯鎂石為原

2、料能制備出結(jié)晶性能好、純度高的前驅(qū)體。
　　鹽湖老鹵鹵水濃縮結(jié)晶得到水氯鎂石，研究了鹵水蒸發(fā)比重對(duì)水氯鎂石產(chǎn)率的影響，考察了水氯鎂石重結(jié)晶次數(shù)對(duì)產(chǎn)品純度的影響。研究結(jié)果表明:鹵水蒸發(fā)比重越大，產(chǎn)率越高，為了有效脫除雜質(zhì)，蒸發(fā)比重不宜超過(guò)1.44。結(jié)晶次數(shù)對(duì)水氯鎂石純度影響顯著，重結(jié)晶后水氯鎂石純度可達(dá)98％以上。
　　以水氯鎂石為原料，用氨法制備棒狀堿式氯化鎂前驅(qū)體。實(shí)驗(yàn)研究了氨鎂比、Mg2+濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、陳化溫

3、度和陳化時(shí)間對(duì)前驅(qū)體成分和形貌的影響。結(jié)果表明，Mg2+濃度和反應(yīng)溫度對(duì)成分影響顯著，當(dāng)Mg2+濃度小于3.0 mol/L時(shí)得到氫氧化鎂;當(dāng)Mg2+濃度為3.0 mol/L時(shí)，得到產(chǎn)物為氫氧化鎂與堿式氯化鎂的混合物;Mg2+濃度為3.5 mol/L時(shí)，得到了結(jié)晶性能良好的堿式氯化鎂(Mg3(OH)5Cl·4H2O);進(jìn)一步增加Mg2+濃度，產(chǎn)物衍射峰變寬，強(qiáng)度降低，出現(xiàn)另一種組成的堿式氯化鎂(Mg2(OH)3 Cl·4H2O);反應(yīng)溫度

4、低于50℃得到堿式氯化鎂，超過(guò)50℃得到氫氧化鎂;反應(yīng)時(shí)間大于1.5 h后，堿式氯化鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂;陳化時(shí)間由12h延長(zhǎng)到48h后，堿式氯化鎂結(jié)晶完善，表面光滑，長(zhǎng)徑比由8增加到50;采用擴(kuò)散控制機(jī)理、多核控制機(jī)理、單核控制機(jī)理以及線性控制晶體生長(zhǎng)機(jī)理對(duì)堿式氯化鎂的形成過(guò)程進(jìn)行擬合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在陳化溫度分別為30℃、40℃、50℃時(shí)，堿式氯化鎂晶體生長(zhǎng)均符合線性控制晶體表面生長(zhǎng)機(jī)理，所得動(dòng)力學(xué)方程如下:陳化溫度T=30℃:-dc/

5、dt=0.7769(c-c∞)1.9132陳化溫度T=40℃:-dc/dt=0.574(c-c∞）1.9495陳化溫度T=50℃:-dc/dt=0.5543(c-c∞)1.7945在堿式氯化鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂的過(guò)程中，研究了氫氧化鈉與前驅(qū)體堿式氯化鎂的摩爾比、前驅(qū)體用量、反應(yīng)溶劑的組成、反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)產(chǎn)品形貌和物相組成的影響。結(jié)果表明，氫氧化鈉與堿式氯化鎂摩爾比對(duì)產(chǎn)品物相組成影響較大，只有當(dāng)摩爾比大于2∶1才能得到純氫氧化鎂產(chǎn)品;前驅(qū)體

6、用量和溶劑組成對(duì)產(chǎn)品形貌影響大，當(dāng)前驅(qū)體用量低于0.01 mol/100mL溶劑，氫氧化鎂為形貌規(guī)則的棒形，當(dāng)前驅(qū)體用量大于0.01 mol/100mL溶劑，顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，形貌多樣化;在純水體系中，氫氧化鎂團(tuán)聚嚴(yán)重，棒狀顆粒少，在醇體系中，氫氧化鎂分散性好，表面光滑，棒狀產(chǎn)率高。通過(guò)前驅(qū)體轉(zhuǎn)化氫氧化鎂的過(guò)程研究表明，前驅(qū)體中的氯離子逐步被氫氧根離子取代，而不是堿式氯化鎂溶解-再結(jié)晶過(guò)程。以堿式氯化鎂為前驅(qū)體，采用氫氧化鈉進(jìn)行轉(zhuǎn)化，乙醇作