手機(jī)掃碼訪問(wèn)本站
微信咨詢
【背景及概述】[1][2][3]
堿式碳酸鎂亦稱“輕質(zhì)碳酸鎂”?；瘜W(xué)式 xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O(x=3～5，y=1，z=3～7)。典型的分子式為 3MgCO3·Mg(OH)2·3H2O，分子量 365.31。白色晶體或無(wú)定形輕而疏松的粉末。比重2.16。不溶于水、乙醇，易溶于酸，同時(shí)放出二氧化碳。加熱分解；放出二氧化碳和水，700℃轉(zhuǎn)變成氧化鎂。由氫氧化鎂乳濁液與二氧化碳反應(yīng)或可溶性鎂鹽與碳酸鈉以一定濃度混合反應(yīng)而得。
水合堿式碳酸鎂在空氣中穩(wěn)定存在，化學(xué)組成因制備方法和條件不同而稍有差異，其相對(duì)密度小，可用作橡膠、塑料制品的添加劑，同時(shí)具有不燃燒的特點(diǎn)，受熱分解后可用于制備氧化鎂，食品級(jí)堿式碳酸鎂可用做面粉改良劑。堿式碳酸鎂可作為為橡膠制品的優(yōu)良填充劑、增強(qiáng)劑和作絕熱、 耐高溫的防火保溫材料。也用于制鎂鹽、氧化鎂、防火涂料、印刷油墨、陶瓷、玻璃、化妝品、牙膏、醫(yī)藥及顏料等。對(duì)于一些特殊用途的堿式碳 酸鎂，根據(jù)其用途的不同，對(duì)所含雜質(zhì)的要求也不同。如用作制取耐火材料-高純氧化鎂的原料時(shí)，要求氧化鈣和硼類雜質(zhì)的含量很低，因?yàn)楫a(chǎn)品中的 B2O3與 CaO、SiO2 等雜質(zhì)在高溫條件下會(huì)形成各種低共熔化合物，從而使耐火材料的高溫性能下降。 故堿式碳酸鎂在用作制取高純氧化鎂 的原料時(shí)，CaO、的含量是評(píng)定產(chǎn)品優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，其含量越少越好。而對(duì)于電子級(jí)堿式碳酸鎂，它不僅要具有很高的純度，也要具有特殊的物理性質(zhì)。因此，在生產(chǎn)堿式碳酸鎂時(shí)，要根據(jù)產(chǎn)品具體的用途來(lái)決定其產(chǎn)品具體的標(biāo)準(zhǔn)。但是，總體說(shuō)來(lái)產(chǎn)品的純度決定著產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。
【制備】[2]
當(dāng)前，我國(guó)堿式碳酸鎂的生產(chǎn)方法主要有：南水純堿法、硫酸鎂碳銨法、白云石碳化法 、輕燒粉碳化法等。
1、 南水純堿法
鹵水純堿法是最古老的一種生產(chǎn)堿式碳酸鎂的方法，在我國(guó)已經(jīng)有六七十年的生產(chǎn)歷史。盡管生產(chǎn)方法古老，目前它依然是我國(guó)堿式碳酸鎂產(chǎn)量最大、產(chǎn)品等級(jí)最高的一種生產(chǎn)方法。該方法是利用沿海曬過(guò)鹽的南水，經(jīng)過(guò)除雜除鐵等一系列工序以后，配制成一定的波美度，與溶解并經(jīng)過(guò)除雜的純堿溶液在一定的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，生成堿式碳酸鎂。經(jīng)過(guò)離心或者壓濾以后，用去離子水反復(fù)進(jìn)行洗滌，直至氯離子達(dá)到要求。濾餅進(jìn)行烘干，即得到堿式碳酸鎂產(chǎn)品；濾餅直接進(jìn)行煅燒，則得到氧化鎂產(chǎn)品?？刂品磻?yīng)溫度和反應(yīng)物濃度，可以得到不同堆密度的產(chǎn)品，即可以獲得重質(zhì)碳酸鎂或者輕質(zhì)碳酸鎂。據(jù)了解現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大概只有山東壽光有兩三家企業(yè)采用該方法進(jìn)行生產(chǎn)，其中兩家以生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂為主， 一 家以生產(chǎn)重質(zhì)碳酸鎂為主 D 兩家生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂的企業(yè)年產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂均不超過(guò)兩千噸，主要是因?yàn)樵摲椒ㄉa(chǎn)成本較高，與其產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)需求量不大。而生產(chǎn)重質(zhì)碳酸鎂的企業(yè)幾乎是作坊式生產(chǎn)，一年的產(chǎn)量只有幾百噸。
2 、 硫酸鎂碳銨法
用凈化過(guò)的硫酸鎂溶液與碳銨溶液進(jìn)行反應(yīng)，即可制得堿式碳酸鎂。調(diào)整反應(yīng)物濃度和反應(yīng)溫度，可以獲得不同堆密度的堿式碳酸鎂。對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物反復(fù)進(jìn)行洗滌、過(guò)濾，以使產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量要求。目前國(guó)內(nèi)使用該方法生產(chǎn)堿式碳酸鎂的企業(yè)很少，據(jù)了解可能僅有一家在進(jìn)行生產(chǎn) 。產(chǎn)品可以作為堿式碳酸鎂產(chǎn)品進(jìn)行銷售，也可以把堿式碳酸鎂煅燒成氧化鎂進(jìn)行銷售。這是生產(chǎn)醫(yī)藥級(jí)和食品級(jí)碳酸鎂、氧化鎂的主要方法。但是產(chǎn)量很少，一年僅有百余噸 、頂多幾百噸的產(chǎn)銷量。
3 、 白云石碳化法
白云石碳化法是將白云石煅燒以后，把所得到的白云灰（主要成分為氧化鈣和氧化鎂 ）進(jìn)行水化，得到氫氧化鎂和氫氧化鈣混合液。煅燒白云石的尾氣經(jīng)過(guò)凈化，其二氧38化碳含量在 30%左右，經(jīng)過(guò)壓縮以后，在碳化塔里面與白云灰水化液進(jìn)行反應(yīng)，得到碳酸鈣沉淀和碳酸氫鎂溶液。反應(yīng)液經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾之后，碳酸氫鎂溶液送去熱解，得到堿式碳酸鎂。熱解液過(guò)濾、洗滌以后，得到堿式碳酸鎂濾餅。濾餅烘干，得到堿式碳酸鎂產(chǎn)品 ；濾餅煅燒，則得到輕質(zhì)氧化鎂產(chǎn)品。這是所有生產(chǎn)堿式碳酸鎂方法中能耗最高、工藝路線最長(zhǎng)的一種生產(chǎn)方法，國(guó)內(nèi)大概只有兩到三家企業(yè)采用這種工藝進(jìn)行生產(chǎn)。按照氧化鎂計(jì)有的企業(yè)年產(chǎn)量達(dá)到千噸，有的還達(dá)不到千噸，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。這種方法生產(chǎn)出的碳酸鎂、氧化鎂視比容比較大，是制作大視比容的碳酸鎂、輕質(zhì)氧化鎂、活性氧化鎂的主要方法。有的企業(yè)把得到的堿式碳酸鎂濾餅成型、烘干，加工成體操鎂塊在國(guó)內(nèi)外銷售，具有比較高的附加值。
4 、 輕燒粉碳化法
輕燒粉又叫輕燒氧化鎂。輕燒粉碳化法其實(shí)原理上與白云石碳化法差不多。對(duì)菱鎂礦進(jìn)行煅燒，控制煅燒溫度在一定的范圍內(nèi)，可以得到輕燒氧化鎂。輕燒氧化鎂加水水化，得到氫氧化鎂漿液。把煅燒菱鎂礦石以后的尾氣經(jīng)過(guò)凈化，壓縮以后送到碳化塔，與輕燒粉水化漿液進(jìn)行反應(yīng)，得到碳酸氫鎂溶液，進(jìn)一步沉淀過(guò)濾以后，碳酸氫鎂溶液送去熱解，得到堿式碳酸鎂，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾洗滌，即得到堿式碳酸鎂濾餅。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在大概有一到兩家企業(yè)采用這種方法生產(chǎn)堿式碳酸鎂或者氧化鎂，年產(chǎn)量大概在一兩千噸。我國(guó)遼寧曾經(jīng)有幾家企業(yè)，在菱鎂礦附近建廠，生產(chǎn)堿式碳酸鎂。盡管有原燃料優(yōu)勢(shì)，但是由于市場(chǎng)較小，最后都不得不停產(chǎn)。
【鑒定】[1]
下圖為樣品的XRD譜。
【應(yīng)用】[3]
堿式碳酸鎂根據(jù)其用途大致可分為三個(gè)方面。(1)用于食品及各種化工產(chǎn)品的添加劑和改良劑；(2) 用于制取鎂系列化工產(chǎn)品的原料；(3)用于制藥及醫(yī)學(xué)上的輔助治療藥物。據(jù)報(bào)道，將堿式碳酸鎂制成鋁碳酸鎂復(fù)鹽與雷尼替丁膠囊、阿莫西林膠囊、甲硝唑片等一起服用，可大大提高老年消化性潰瘍的治愈率。鋁碳酸鎂在治療潰瘍方面也有重要的作用。它可提高胃的 pH 值、促進(jìn)組織再生修復(fù)。由于老年人潰瘍組織再生修復(fù)較幔，服用鋁碳酸鎂可使其直接作用于潰瘍面，促進(jìn)組織再生，提高潰瘍愈合率。高純堿式碳酸鎂無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)害于人體健康，并且鎂對(duì)人體的心臟功能有增強(qiáng)作用，其本身又具有較好的流動(dòng)性，所以，將其加入面粉中作輔助成分，既可提高面粉的分散性和流動(dòng)性，又可補(bǔ)充人體對(duì)無(wú)機(jī)鹽類等電解質(zhì)的需求，添加量一般為 10％～15％。在化工冶金中堿式碳酸鎂也可作為添加劑添加在一些合金中以改變合金的力學(xué)性能。
堿式碳酸鎂也可用作橡膠制品的優(yōu) 良填充劑和增強(qiáng)劑，能提高橡膠制品的產(chǎn)量與質(zhì)量。精制透明的堿式碳酸鎂還可用于透明或是淺色橡膠制品中，它和橡膠混 煉后，幾乎不改變橡膠本身的折光率，且能增強(qiáng)橡膠的耐磨性，抗曲折性和抗拉強(qiáng)度。由于堿式碳酸鎂具有不燃燒和質(zhì)地輕、松的特點(diǎn)，也可用作絕熱，耐高溫的防火保溫材料，石棉輕質(zhì)碳酸鎂是優(yōu)良絕緣材料，用于造船、鍋爐制造等部門(mén)。另外，它還可以做油漆，油墨和涂料等工業(yè)。
【市場(chǎng)展望】[2]
作為直接產(chǎn)品，我國(guó)堿式碳酸鎂市場(chǎng)的年需求量也就一兩千噸，這包括了所有輕質(zhì)、重質(zhì)堿式碳酸鎂產(chǎn)品。堿式碳酸鎂的最大用途還是進(jìn)一步煅燒以后，作為氧化鎂產(chǎn)品進(jìn)行銷售。近幾年，我國(guó)青海的幾家大型鎂鹽企業(yè)生產(chǎn)出質(zhì)量高、成本低的氫氧化鎂產(chǎn)品，其產(chǎn)量以數(shù)十萬(wàn)噸計(jì)。這些氫氧化鎂主要加工成了氧化鎂產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售，對(duì)堿式碳酸鎂生產(chǎn)的氧化鎂形成了很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)。在這樣的競(jìng)爭(zhēng)之下，近幾年不少堿式碳酸鎂生產(chǎn)企業(yè)關(guān)停了，而現(xiàn)有生產(chǎn)著的堿式碳酸鎂生產(chǎn)企業(yè)也步履維艱，大部分處于半負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài) 。由于低成本、高品質(zhì)的氫氧化鎂仍在強(qiáng)勢(shì)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，預(yù)計(jì)今后幾年堿式碳酸鎂企業(yè)的日子也不會(huì)好過(guò)，相信仍會(huì)有企業(yè)會(huì)倒閉關(guān)停。
【主要參考資料】
[1]常睿璇,丁珂,孫曉君,李會(huì)杰,黃娜娜,仇龍,高恩軍,劉云義,李雪.熱解法制備不同形貌堿式碳酸鎂[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2018,46(07):922-928.
[2]張世潔. 我國(guó)堿式碳酸鎂生產(chǎn)與展望[A]. 中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)鎂化合物分會(huì).2016年鎂化合物分會(huì)年會(huì)暨鎂化合物行業(yè)發(fā)展論壇專輯[C].中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)鎂化合物分會(huì):中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)鈣、鎂鹽分會(huì),2016:2.
[3] 袁春華, and 李海民. "堿式碳酸鎂的應(yīng)用及合成方法."鹽湖研究13.2 (2005): 40-44.