鹽湖鹵水制備棒狀氫氧化鎂的工藝及基礎研究.pdf

1、棒狀氫氧化鎂表面能較低、機械強度大、彈性模量高，可作為高端電子產品原料、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性能、拉伸強度及沖擊性能。本論文以提取鈉、鉀后的老鹵鹵水為原料，以堿式氯化鎂前驅體轉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體，發(fā)現(xiàn)以鹵水直接制備前驅體，由于鹵水含有較多雜質，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體結晶性能不好，形成凝膠時間長;以水氯鎂石為原

2、料能制備出結晶性能好、純度高的前驅體。
　　鹽湖老鹵鹵水濃縮結晶得到水氯鎂石，研究了鹵水蒸發(fā)比重對水氯鎂石產率的影響，考察了水氯鎂石重結晶次數(shù)對產品純度的影響。研究結果表明:鹵水蒸發(fā)比重越大，產率越高，為了有效脫除雜質，蒸發(fā)比重不宜超過1.44。結晶次數(shù)對水氯鎂石純度影響顯著，重結晶后水氯鎂石純度可達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體。實驗研究了氨鎂比、Mg2+濃度、反應溫度、反應時間、陳化溫

3、度和陳化時間對前驅體成分和形貌的影響。結果表明，Mg2+濃度和反應溫度對成分影響顯著，當Mg2+濃度小于3.0 mol/L時得到氫氧化鎂;當Mg2+濃度為3.0 mol/L時，得到產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，得到了結晶性能良好的堿式氯化鎂(Mg3(OH)5Cl·4H2O);進一步增加Mg2+濃度，產物衍射峰變寬，強度降低，出現(xiàn)另一種組成的堿式氯化鎂(Mg2(OH)3 Cl·4H2O);反應溫度

4、低于50℃得到堿式氯化鎂，超過50℃得到氫氧化鎂;反應時間大于1.5 h后，堿式氯化鎂轉化為氫氧化鎂;陳化時間由12h延長到48h后，堿式氯化鎂結晶完善，表面光滑，長徑比由8增加到50;采用擴散控制機理、多核控制機理、單核控制機理以及線性控制晶體生長機理對堿式氯化鎂的形成過程進行擬合，實驗結果表明:在陳化溫度分別為30℃、40℃、50℃時，堿式氯化鎂晶體生長均符合線性控制晶體表面生長機理，所得動力學方程如下: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在堿式氯化鎂轉化為氫氧化鎂的過程中，研究了氫氧化鈉與前驅體堿式氯化鎂的摩爾比、前驅體用量、反應溶劑的組成、反應時間和溫度對產品形貌和物相組成的影響。結果表明，氫氧化鈉與堿式氯化鎂摩爾比對產品物相組成影響較大，只有當摩爾比大于2∶1才能得到純氫氧化鎂產品;前驅體

6、用量和溶劑組成對產品形貌影響大，當前驅體用量低于0.01 mol/100mL溶劑，氫氧化鎂為形貌規(guī)則的棒形，當前驅體用量大于0.01 mol/100mL溶劑，顆粒團聚嚴重，形貌多樣化;在純水體系中，氫氧化鎂團聚嚴重，棒狀顆粒少，在醇體系中，氫氧化鎂分散性好，表面光滑，棒狀產率高。通過前驅體轉化氫氧化鎂的過程研究表明，前驅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-再結晶過程。以堿式氯化鎂為前驅體，采用氫氧化鈉進行轉化，乙醇作