CN101696017A - 一种六硼酸镁的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无机化工原料的制备方法，特别涉及一种六硼酸镁的制备方法，其具体步骤如下：①将碱式碳酸镁或氧化镁在600～1000℃下，灼烧2.5～6小时，即得活化氧化镁；②取活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶3～9∶60～165混合，搅拌3～7小时，静置1～6小时、过滤得到清亮滤液；③将上述清亮滤液静置10～22小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；④把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在100～160℃下干燥1～3小时，即得六硼酸镁。本发明的有益效果是：1、用活化氧化镁作为原料，提高了反应速率和产率，避免了出现大量未反应的氧化镁的现象。2、由于工艺简单，可以大规模工业化生产。

Description

一种六硼酸镁的制备方法

技术领域：

本发明涉及一种无机化工原料的制备方法，特别是涉及一种六硼酸镁的制备方法。

背景技术：

硼矿是我国的重要资源，在工业、农业、冶金、医药、国防、纺织以及高新技术等领域都有着广泛的用途。在农业上用做微肥及农药；在冶金中作为金属的添加剂以改善钢及合金的性能；在国防工业中，元素硼制成的硼纤维具有高强度，用做航天飞行材料，硼氢化合物也可以用作火箭和导弹的高能材料；在医药领域，硼化合物可以选择性的破坏和抑制癌细胞，治疗脑瘤。同时，硼化合物作为非线性光学材料、激光晶体材料、隔热隔声材料及荧光材料等领域有着广泛的应用。

目前，国内开发和生产的硼化合物产品主要为硼砂和硼酸，俗称“两硼”。“两硼”为初级产品，产品附加值低、经济效益差。美国的硼深加工产品300多种，大部分属于高新技术产品，产品的附加值很高。我国硼工业仍存在巨大的发展空间需要我们去填充和扩展，使其更加完善。

我国现有硼矿、硼砂及硼酸的总生产能力达到36吨/年(以B₂O₃计)左右，仅低于美国、土耳其、俄罗斯，居世界第四位。硼作为我国的优势资源，应尽快将资源优势转化为产业优势。形成以“两硼”产品为基础，以硼精、深加工产品为支柱的产业体系。发展科技含量高、产品附加值高、性能优异的硼精深加工产品是今后产业发展的主攻方向。

六硼酸镁可用于高级玻璃的制造，还可作为金属保护剂、防火剂、洗涤剂和分析试剂。也可用于硼化物中间体的合成。在医药、塑料高分子、橡胶、陶瓷等领域作为添加增强剂，使制造的产品具有低密度、高强度、耐磨等优点。另外六硼酸镁在矿山、冶金、纺织、木材和高新技术等领域都有广泛的用途。

现有技术中，硼酸镁可由硼酸和未经活化的氧化镁合成，由于未活化氧化镁的水化率较低，在常温下，硼酸与其反应速度极慢，产物中有大量未反应的氧化镁。

无机化学学报，vol.18，p1226-1228，2002中刘志宏等介绍了利用氯柱硼镁石硼酸溶液反应制成硼酸镁。得到的盐被描述成“坚硬的白色固体”，它包含“MgO，B₂O₃，和H₂O”可以被写成MgO·3B₂O₃·3.5H₂O。

发明内容：

本发明的目的是针对上述现有技术中所存在的不足，而提供一种生产工艺简单、成本低廉、缩短反应时间，提高产率，可大规模工业化生产六硼酸镁的制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种六硼酸镁的制备方法，该制备方法首先以碱式碳酸镁或氧化镁为原料制备活化氧化镁，然后再以活化氧化镁、硼酸、水为原料，按照一定质量比，通过混合反应、结晶、过滤、洗涤、干燥制成六硼酸镁，其具体步骤如下：

①制备活化氧化镁：将碱式碳酸镁或氧化镁置于马弗炉中，在温度为600～1000℃条件下，灼烧2.5～6小时，即得活化氧化镁，其中碱式碳酸镁灼烧的化学反应方程式为：

Mg₂(OH)₂CO₃→2MgO+H₂O+CO₂↑；

或4MgCO₃·Mg(OH)₂·2.5H₂O→5MgO+4CO₂↑+3.5H₂O↑；

②混合反应：取按照步骤①制得的活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶m∶n在常温下混合，m为3～9，n为60～165，搅拌3～7小时，静置1～6小时，过滤得到清亮滤液，其中氧化镁和硼酸的反应方程式为：

MgO+6H₃BO₃→MgB₆O₁₀·7H₂O+2H₂O；

③结晶：将上述清亮滤液静置10～22小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；

④过滤、洗涤、干燥：把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为100～160℃条件下干燥1～3小时，即得六硼酸镁。

本发明的技术方案可以是这样实现的：

一种六硼酸镁的制备方法，其具体步骤如下：

①制备活化氧化镁：将碱式碳酸镁或氧化镁置于马弗炉中，在温度为800℃条件下，灼烧3小时，即得活化氧化镁；

②混合反应：取按照步骤①制得的活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶m∶n在常温下混合，m为5～6，n为80～155，搅拌3～5小时，静置3～5小时，过滤得到清亮滤液；

③结晶：将上述清亮滤液静置10～16小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；

④过滤、洗涤、干燥：把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为110～130℃条件下干燥1～2小时，即得六硼酸镁。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：

一种六硼酸镁的制备方法，其具体步骤如下：

①制备活化氧化镁：将碱式碳酸镁或氧化镁置于马弗炉中，在温度为800℃条件下，灼烧3小时，即得活化氧化镁；

②混合反应：取按照步骤①制得的活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶6∶150在常温下混合，搅拌3.5小时，静置3小时，过滤得到清亮滤液；

③结晶：将上述清亮滤液静置12小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；

④过滤、洗涤、干燥：把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为120℃条件下干燥2小时，即得六硼酸镁。

本发明所生产的六硼酸镁为普通的六硼酸镁不是六硼酸镁晶须。本发明中的水不参与反应，只作为溶剂。

本发明的有益效果是：

1、使用经活化的氧化镁作为原料，提高了反应速率，并且提高了产率，避免了原来产物中有大量未反应的氧化镁的现象。

2、由于工艺简单，可以大规模工业化生产。

附图说明：

图1为实施例1中六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)的X-ray粉末衍射分析图。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

称取10克氧化镁(MgO)，置于马弗炉中，在温度为800℃的条件下灼烧3小时，冷却后称量活性氧化镁10克。

将10克活化氧化镁与60克硼酸加入到1500毫升水中混合，在常温下搅拌3.5小时，静置3小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置12小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为120℃条件下干燥2小时，得到白色结晶物质36.8克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

如图1，为本实施例所得产品(MgB₆O₁₀·7H₂O)的X-ray粉末衍射分析图，从图中可以看出，其特征晶面间距d值为d＝1.1900，0.7313，0.6975，0.6025，0.5680，0.5320，0.5251，0.5042，0.4864，0.4555，0.3974，0.3901，0.3613，0.3531，0.3411，0.3188，0.3079，0.3019，0.2946，0.2768，0.2675，0.2579，0.2520，0.2446，0.2358，0.2245，0.2157，0.2091，0.1995，0.1849，0.1765，上述数值单位均为nm，由此可知按照本实验方法所得的物质为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例2：

称取9克碱式碳酸镁Mg₂(OH)₂CO₃，置于马弗炉中，在温度为700℃的条件下灼烧3小时，冷却后称量活性氧化镁4.3克；

将4.3克活性氧化镁和34.4克硼酸加入到284毫升水中混合，在常温下搅拌4小时，静置2小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置12小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为130℃条件下干燥1小时，得到白色结晶物质20克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例3：

称取5克氧化镁(MgO)，置于马弗炉中，在温度为750℃的条件下灼烧4小时，冷却后称量活性氧化镁5克。

将5克活化氧化镁与45克硼酸加入到400毫升水中混合，在常温下搅拌3.5小时，静置4小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置14小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为110℃条件下干燥2小时，得到白色结晶物质25.6克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例4：

称取5克氧化镁(MgO)，置于马弗炉中，在温度为650℃的条件下灼烧5小时，冷却后称量活性氧化镁5克。

将5克活化氧化镁与30克硼酸加入到600毫升水中混合，在常温下搅拌7小时，静置4小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置16小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为100℃条件下干燥3小时，得到白色结晶物质18.4克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例5：

称取8.9克碱式碳酸镁Mg₂(OH)₂CO₃，置于马弗炉中，在温度为850℃的条件下灼烧3小时，冷却后称量活性氧化镁5.1克；

将8.9克活性氧化镁和45克硼酸加入到700毫升水中混合，在常温下搅拌5小时，静置3小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置18小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为120℃条件下干燥2小时，得到白色结晶物质26.7克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例6：

称取8.9克碱式碳酸镁Mg₂(OH)₂CO₃，置于马弗炉中，在温度为900℃的条件下灼烧2小时，冷却后称量活性氧化镁5.1克；

将8.9克活性氧化镁和27克硼酸加入到550毫升水中混合，在常温下搅拌4.5小时，静置4.5小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置15小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为120℃条件下干燥2小时，得到白色结晶物质17.6克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例7：

称取11.5克碱式碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·2.5H₂O，置于马弗炉中，在温度为900℃的条件下灼烧2小时，冷却后称量活性氧化镁5克；

将5克活性氧化镁和45克硼酸加入到500毫升水中混合，在常温下搅拌5.5小时，静置5小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置20小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为130℃条件下干燥1小时，得到白色结晶物质27.1克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

实施例8：

称取11.5克碱式碳酸镁4MgCO₃·Mg(OH)₂·2.5H₂O，置于马弗炉中，在温度为900℃的条件下灼烧2小时，冷却后称量活性氧化镁5克；

将5克活性氧化镁和35克硼酸加入到650毫升水中混合，在常温下搅拌5.5小时，静置6小时后过滤得到清亮的滤液；

将清亮的滤液在常温下放置22小时以后，继续搅拌并且加热浓缩、冷却结晶；将产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为130℃条件下干燥1小时，得到白色结晶物质21.3克，即为六硼酸镁(MgB₆O₁₀·7H₂O)。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种六硼酸镁的制备方法，其特征在于：该制备方法首先以碱式碳酸镁或氧化镁为原料制备活化氧化镁，然后再以活化氧化镁、硼酸、水为原料，按照一定质量比，通过混合反应、结晶、过滤、洗涤、干燥制成六硼酸镁，其具体步骤如下：

①制备活化氧化镁：将碱式碳酸镁或氧化镁置于马弗炉中，在温度为600～1000℃条件下，灼烧2.5～6小时，即得活化氧化镁，其中碱式碳酸镁灼烧的化学反应方程式为：

Mg₂(OH)₂CO₃→2MgO+H₂O+CO₂↑；

或4MgCO₃·Mg(OH)₂·2.5H₂O→5MgO+4CO₂↑+3.5H₂O↑；

②混合反应：取按照步骤①制得的活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶m∶n在常温下混合，m为3～9，n为60～165，搅拌3～7小时，静置1～6小时，过滤得到清亮滤液，其中氧化镁和硼酸的反应方程式为：

MgO+6H₃BO₃→MgB₆O₁₀·7H₂O+2H₂O；

③结晶：将上述清亮滤液静置10～22小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；

④过滤、洗涤、干燥：把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为100～160℃条件下干燥1～3小时，即得六硼酸镁。

2.根据权利要求1所述的一种六硼酸镁的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：

①制备活化氧化镁：将碱式碳酸镁或氧化镁置于马弗炉中，在温度为800℃条件下，灼烧3小时，即得活化氧化镁；

②混合反应：取按照步骤①制得的活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶m∶n在常温下混合，m为5～6，n为80～155，搅拌3～5小时，静置3～5小时，过滤得到清亮滤液；

③结晶：将上述清亮滤液静置10～16小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；

④过滤、洗涤、干燥：把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为110～130℃条件下干燥1～2小时，即得六硼酸镁。

3.根据权利要求2所述的一种六硼酸镁的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：

①制备活化氧化镁：将碱式碳酸镁或氧化镁置于马弗炉中，在温度为800℃条件下，灼烧3小时，即得活化氧化镁；

②混合反应：取按照步骤①制得的活化氧化镁、硼酸和水，按照质量比为1∶6∶150在常温下混合，搅拌3.5小时，静置3小时，过滤得到清亮滤液；

③结晶：将上述清亮滤液静置12小时，然后搅拌加热浓缩、冷却结晶；

④过滤、洗涤、干燥：把步骤③中产生结晶沉淀的混合物过滤，洗涤结晶物，在温度为120℃条件下干燥2小时，即得六硼酸镁。

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