Способ получения активного оксида магния

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 87939 Р 5/08 51) ПАТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОВЕДОМСТВО СС(ГОСПАТЕНТ ССС ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКО СВИДЕТЕЛ ЬСТ 00,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИОКСИДА МАГНИЯ(57) Использование: в качесра при получении хлоропр Я АКТИВ табилизато ых каучуко(72) Р.Х.Хузиахметов, В,А,Хуснутдинов, Н.К.Двояшкин и Р.С.Сайфуллин (56) Патент Великобритании М 1346830, кл. С 01 Р 5/06, 1974 г.Патент Японии М 49 - 162 кл. С 01 Е 5/08, 1974. 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 качества 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. Магили 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 ЯУд200 м /г возможно только в очень2трудно осуществимых специфических условиях, например, разложение в высоком вакууме,Известно, что производство М 90 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 МаС и М 9 С 2 значительно уменьшает удельную поверхность МдО (см.пат.Японии М 49 - 16200, М КИ С 01 Ю 5/08.20.04. 1974), Известен способ получения активной окиси магния с большой удельной поверхностью из термо 1787939гидролизной 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 г М 90, что соответствует 95 - 114 м /г,2Наиболее 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 С к М 90 не более 0,003, сушке промытой гидроокиси магния специальным способом, позволяющим получить гидро- окись 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 С 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 распыли- тельной 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 М 90, т,е, загрязнение окружающей среды, по сравнению с обычными печами (вращающиеся, муфельные и др,). 5 10 15 20 25 30 35 40 Ф 45 50 55 Целью предполагаемого изобретенияявляется упрощение технологического процесса получения активной окиси магния сбольшой удельной поверхностью.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе получения активнойокиси магния с большой удельной поверхностью, заключающемся в получении гидроокиси магния, ее промывке, сушке и обжигепри температуре выше температуры разложения гидроокиси магния, согласно изобретения, гидроокись магния получаютгидратацией окиси магния любого происхождения в растворе сульфата магния илиосаждением из раствора сульфата магния, аобжиг ведут в течение 5 - 30 минут, Причемдля гидратации окиси магния используютраствор сульфата магния с концентрацией0,03 - 0,25 моль/л.В отличие от прототипа в предлагаемомспособе форма и размер частиц и способвысушивания гидроокиси магния значенияне имеет.Отличием предлагаемого способа отпрототипа является то, что гидроокись магния получают гидратацией окиси магния любого происхождения в растворе сульфатамагния или осаждением из раствора сульфата магния, а обжиг ведут в течение 5 - 30 мин,что соответствует критерию "существенныеотличия".Известно получение гидроокиси магниягидратацией окиси магния при 95 С в течение одного часа в чистой воде и получениеиз нее активной окиси магния с достижением йодного числа 100 - 120 мг-экв/100 г М 90(удельная поверхность 95-114 м/г) путемобжига при 450 С в течение 2,5 часа,В предлагаемом же способе гидратацию ведут в растворе М 9304, а обжиг втечение 5 - 30 мин. Это позволяет получитьокись магния с высокой удельной поверхностью(более 200 м /г) и, крометого,значительно упростить технологический процесс.Способ осуществляли следующим образом,Гидратацию проводили в стеклянномреакторе емкостью 200 мл, помещенном втермастат и снабженном мешалкой. Окисьмагния гидратировали в воде (контрольныйопыт) или . в растворах М 9304 различнойконцентрации в течение трех часов при95 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 гидратацииили осаждения суспензию отфильтровывали на воронке Бюхнера диаметром 50 мм, Осадок нэ 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 гидро- окись магния в тиглях помещали в лабораторную муфел ьную печь М ПУМ, 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 М 90, Мд(ОН 23 предварительно определяли удельную поверхность методом БЭТ и содержание хлорид-иона аргентометрически,П р и м е р 1, 10 г МдО марки "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, Гидро- окись 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 /г;потери в массе при прокаливании (п,п,п,) 1,8 ,П р и м е р 2, 10 г МдО марки "ч" с удельной поверхностью 8 м/г гидратировали в 150 мл раствора МдЯО 4 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 ,П р и м е р 3. 10 г М 90 марки "чда" с удельной поверхностью 100 м /г гидратировали в 150 мл раствора МдЯОд 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 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 характеристики; удельная поверхность - 265 м /г, п.п,п. - 6,1 .П р и м е р 4. 10 г жженой магнезии с удельной поверхностью 56 м /г гидратировали в 150 мл раствора МдЯО 4 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 .П р и м е р 5. Гидроокись магния, полученную осаждением из 15, раствора МдЯО 4 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, -г4,3;П р и м е р 6. 10 г окиси магния, полученной термогидролизом хлорида магния, с удельной поверхностью 3 м/г гидратировали в 150 мл раствора МдЯО 4 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 - происхож- дение 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 /г. Нижний предел концентрации раствора МдЯО 4 в зависимости от видов сырья составляет 0,06 моль/л (см. опыты 2, 3) и 0,03 моль/л (см, опыты 7 - 9). В то же время концентрация раствора МдЯО 4 не должна превышать 0,25 моль/л (см. опыты 5,6 и 11, 12). Таким образом, концентрация раствора1787939 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)%, п.п.п,МдО "ч", ГОСТ4526-76Яуд=8 м /г2СГ =0,2% 125 58 4,9 5,4 5,6 5,9 6,2 4,2 6,1 6,2 7,2 8,6 9,5 194 250 254 256 194 193 267 259 242 205 195 52 55 51 65 70 47 53 56 103 96 69 0,03 0,06 0,12 0,25 0,500 0,03 0,06 0,12 0,25 0,50 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 МдО "чда"Зуд=100 м/г С =02% 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 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 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 твора МдЯОд 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 /г (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 Мд(ОН)2;отсутствия необходимости процесса выделения конечного продукта из газовой смеси, что ликвидирует опасность загрязнения окружающей среды.Формула изобретенияСпособ получения активного оксида магния с большой удельной поверхностью, включающий получение гидроксида магния, промывку последнего, сушку и обжиг его при температуре выше температуры разложения,отл ич а ю щи й с я 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 0,03- 0,25 моль/л, а обжиг ведут в течение 5 - 30 мин,Концентрация ЯОа в гидратирующем растворе, моль/л Ми/и Яд, м /г2, п.п,п. 169 230 248 246 6,0 6,2 8,2 9,5 00,060,120,25 17 29 32 23 Магнезия жженая, получена обжигом Саткинского магнезита при 860 С Яуд=560м /гСГ =0,5 МдО получена терморазложением Мд(ОН)2, осажденной израствораМдЯО 4 Яуд=156 м /ггС =0,2 МоО получена термолизом хлористогомагнияЯд=3 м /г2СГ =3,6 Гидроокись магния, полученная осаждением израствора МдЯО 4Яуд=34 м /гг СГ =0,04 ф 13 14 15 16 274 0,12 7,0 87 17 5,3 0,25 237 50 18 274 4,7 19 Таблица 2 Зависимость удельной поверхности (числитель) и потерь при прокаливании (знаменатель) конечного продукта (МдО) от времени обжига при 500 С