CN104609449A - 一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法 - Google Patents

Abstract

一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，属于无机化工材料制备技术领域。本发明以平均原始粒径0.1-3微米，平均团聚粒径5-50微米的团聚态氢氧化镁为原料，首先与适量无机熔剂混合，在300-700℃焙烧0.5-6小时，形成分散状超细活性氧化镁；然后将上述氧化镁加入含分散剂和形貌控制剂的水溶液，在10-100℃水化转化0.5-6小时，得到平均原始粒径0.1-3微米、平均团聚粒径0.5-4.0微米、形貌规则、粒径均一的高分散氢氧化镁产品。本发明工艺简单、过程温和、产品附加值高。利用本发明制备的氢氧化镁产品形貌规则、分散良好，可作为基楚无机化工产品用于阻燃、食品、脱硫及废水处理等领域。

Description

一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法

技术领域

本发明涉及一种高结晶高分散氢氧化镁制备方法，属于无机化工材料制备技术领域。

背景技术

我国是盐湖镁资源大国，但受技术经济条件限制，盐湖镁资源尚处于初级开发阶段，以氯化镁、硫酸镁、氧化镁、普通氢氧化镁等初级产品为主，高附加值镁盐产品研发尚处于起步阶段。

高分散氢氧化镁作为一种基础无机化工产品，在阻燃、食品、脱硫及废水处理等方面得到广泛应用，其研究与开发正成为国内外关注热点。氢氧化镁制备方法很多，如采用氢氧化钠(李志强，吴庆流，向兰，魏飞，常温合成条件对两步法制备氢氧化镁阻燃剂中试研究的影响，化工学报，2005，56(6)，1106-1111；孙永明，钱海燕，刘建兰，俞斌，分散剂对制备超细氢氧化镁影响的实验研究，非金属矿，2005，28(4)，54-56)、微重力(宋云华，陈建铭，刘立华，郭奋，超重力技术制备纳米氢氧化镁阻燃剂的应用研究，化工矿物与加工，2004，5，19-23。)、氨水(陈银飞，卢晗锋，黄海凤，刘华彦，郑敏珠，一步水热法制备高分散氢氧化镁阻燃剂的方法，CN101269827，2008；孙庆国，肖学英，宋明礼，孟瑞英，高分散氢氧化镁的制备，盐湖研究，1999，7(2)，35-42。)、氢氧化钙(刘玉胜，刘翠，马培华，利用盐湖卤水制取氢氧化镁的技术探索，盐湖研究，2004，12(2)，51-55。)等液相沉淀方法均可制备氢氧化镁。氢氧化镁表面极性很强，用常规方法合成的产物易于团聚，对后继应用产生不利影响。

采用双注法控制结晶过饱和度(向兰，陈志航，张英才，林荣毅，高分散氢氧化镁纳米片的衬底双注-水热改性制备方法，CN1800020A，2006)、通过在油相中超声控制结晶过程(宋国林，钱鹏，唐国翌，一种高分散氢氧化镁粉体及其在油相中的分散方法，CN102815729A，2012。)、利用草酸根络合镁调节晶体生长(杜庆田，张雅民，张旭，宋传君，高分散纳米片状氢氧化镁的制备方法，CN103601223A，2014。)、利用水热改性减小极性显露面(李志强，吴庆流，向兰，魏飞，水热改性条件对制备氢氧化镁阻燃剂中试研究的影响，化工学报，2005，56(7)，1349-1354；李志强)，或利用有机包覆进行表面处理(曲华，王宏伟，张义叶，超细氢氧化镁表面改性方法，CN101173115A；吴智诚，潘丹梅，陈志，林璋，高分散片状阻燃型氢氧化镁的制备，化学学报，2012，70，2045-2048)等方法，可提高氢氧化镁的结晶性和分散性，制备分散良好的氢氧化镁产品。但目前一般侧重在液相沉淀过程中进行分散性调控，对在无机化工生产过程中副产的团聚态氢氧化镁的后继分散处理涉及较少。团聚态氢氧化镁由于初始颗粒一般以硬团聚方式联接，难以用常规方法进行分散，需在高温高碱(200^oC，12-20wt％氢氧化钠)水热条件下处理3-4小时以上(李振中，刘晶冰，何伟，张文熊，高温沉淀-水热法制备纳米氢氧化镁的性能，化工进展，2006，(11):1332-1335；孙雨，高恩双，潘旭杰，宗俊，水热法合成高分散易过滤高阻燃氢氧化镁，无机盐工业，2013，(04):29-30+37)，通过高温高碱强化溶解结晶方式打破硬团聚，制备分散良好的氢氧化镁产品，由于条件比较苛刻，限制了上述方法的工业应用。

发明内容

本发明提供一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，该方法工艺简单、操作方便、成本低廉、产品附加值高。利用本发明制备的氢氧化镁形貌规则、分散良好，可作为基础无机化工产品广泛用于阻燃、食品、脱硫及废水处理等领域。

为实现上述发明目标，本发明采用的技术方案:

一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于：以团聚态氢氧化镁为原料，采用熔盐焙烧-水化转化方法制备高分散氢氧化镁，具体步骤如下：

1)以纯度≥95wt％、平均原始粒径0.1-3微米、平均团聚粒径5-50微米的团聚态氢氧化镁为原料，与适量无机熔剂混合，在空气氛围中以1-50℃/分速度升温至300-700℃，恒温焙烧0.5-6小时，得到分散状超细活性氧化镁；其中团聚态氢氧化镁与无机熔剂的重量比为100：1-30。

2)将分散状超细活性氧化镁加入含0.01-20％分散剂和0-20wt％形貌控制剂的水溶液中，制成固含率0.5-40wt％的悬浮液，然后在10-100℃搅拌(50-800转/分)水化转化0.5-6小时，过滤、洗涤、干燥(80-110℃，1-6小时)，得到平均原始粒径0.1-3微米，平均团聚粒径0.5-4.0微米，氢氧化镁主含量≥95wt％的形貌规则的高分散氢氧化镁产品。

在上述制备方法中，所述的无机熔剂为草酸钠、草酸镁、草酸铵、醋酸钠、醋酸镁、醋酸铵、氯化钠、氯化镁、氯化铵中的任一种或多种；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇、油酸钠、月桂酸钾和本发明提出采用熔盐辅助焙烧-水化制备高结晶高分散的氢氧化镁，该发明具有以下特点及突出性效果：

①以团聚态氢氧化镁为原料，首先在无机熔剂存在条件下进行低温活化焙烧，通过相变活化脱除分子水，打破硬团聚，形成分散状超细活性氧化镁颗粒；②将活化焙烧产物加入水溶液中进行水化转化，氧化镁通过吸水溶胀转化为分散状氢氧化镁；③在水化转化过程中加入水溶性分散剂改变氢氧化镁的表面成分或荷电状态，提高氢氧化镁分散性；④在水化转化过程中加入形貌控制剂调控氢氧化镁结晶习性，形成结晶良好、形貌规则的高分散氢氧化镁产品。本发明具有工艺简单、过程温和、产品附加值高特点。利用本发明制备的氢氧化镁产品形貌规则、分散良好，可作为基楚无机化工产品用于阻燃、食品、脱硫及废水处理等领域。类似工艺国内外尚未见报道。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明实施例8中(图2a)团聚态氢氧化镁原料形貌图，(图2b)分散状超细活性氧化镁形貌图，(图2c)高分散氢氧化镁产品形貌图。

图3为本发明实施例8中(a)团聚态氢氧化镁原料X-射线粉末衍射图，(b)分散状超细活性氧化镁X-射线粉末衍射图，(c)高分散氢氧化镁产品X-射线粉末衍射图。

图4为本发明实施例8中(a)团聚态氢氧化镁原料团聚粒径分布图，(b)高分散氢氧化镁产品团聚粒径分布图。

具体实施方式

本发明提供了一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于通过熔盐焙烧方式先将团聚态氢氧化镁转化为分散状超细活性氧化镁，然后在分散剂和形貌控制剂作用下进行水化转化，由此制备高分散氢氧化镁产品。该方法工艺简单、过程温和、产品附加值高。利用本发明制备的氢氧化镁形貌规则、分散良好，可作为基础无机化工产品广泛用于阻燃、食品、脱硫及废水处理等领域。

具体步骤如下：

1.一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于：以团聚态氢氧化镁为原料，采用熔盐焙烧-水化转化方法制备高分散氢氧化镁，具体步骤如下：

1)以纯度≥95wt％、平均原始粒径0.1-3微米、平均团聚粒径5-50微米的团聚态氢氧化镁为原料，与适量无机熔剂混合，在空气氛围中以1-50℃/分速度升温至300-700℃，恒温焙烧0.5-6小时，得到分散状超细活性氧化镁；其中团聚态氢氧化镁与无机熔剂的重量比为100：1-30。

2)将超细活性氧化镁加入含0.01-20％分散剂和0-20wt％形貌控制剂的水溶液中，制成固含率0.5-40wt％的悬浮液，然后在10-100℃搅拌(50-800转/分)水化转化0.5-6小时，过滤、洗涤、干燥(80-110℃，1-6小时)，得到平均原始粒径0.1-3微米，平均团聚粒径0.5-4.0微米，氢氧化镁主含量≥95wt％的形貌规则的高分散氢氧化镁产品。

在上述制备方法中，所述的无机熔剂为草酸钠、草酸镁、草酸铵、醋酸钠、醋酸镁、醋酸铵、氯化钠、氯化镁、氯化铵中的任一种或多种；所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇、油酸钠、月桂酸钾和乙二醇中的任一种或多种；所述的形貌控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氯化钠、氯化钾、氯化镁和氯化铵中的任一种或多种。

下面通过几个具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量95wt％,平均原始粒径0.1微米，平均团聚粒径50微米)和1克草酸钠，混合后置于氧化铝坩埚，升温(1℃/分)至300℃后恒温反应6小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含0.01wt％十二烷基硫酸钠的水溶液，制成固含率0.5wt％的悬浮液，在10℃、搅拌(50转/分)条件下水化转化0.5小时，过滤、洗涤、干燥(80℃，小时)，得到平均原始粒径0.1微米，平均团聚粒径0.5微米，主含量达95wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例2

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量99.5wt％,平均原始粒径3微米，平均团聚粒径50微米)和30克草酸镁，混合后置于氧化铝坩埚，升温(50℃/分)至700℃后恒温反应0.5小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含20wt％十二烷基苯磺酸钠和20wt％氢氧化钠的水溶液，制成固含率40wt％的悬浮液，在100℃、搅拌(800转/分)条件下水化转化6小时，过滤、洗涤、干燥(110℃，6小时)，得到平均原始粒径2微米，平均团聚粒径4微米，主含量达99.8wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例3

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量98.5wt％,平均原始粒径1.5微米，平均团聚粒径25微米)、15克草酸铵和1克氯化钠，混合后置于氧化铝坩埚，升温(15℃/分)至550℃后恒温反应5小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含5wt％十六烷基硫酸钠和10wt％氢氧化钾的水溶液，制成固含率10wt％的悬浮液，在40℃、搅拌(450转/分)条件下水化转化1小时，过滤、洗涤、干燥(105℃，2小时)，得到平均原始粒径1.8微米，平均团聚粒径3微米，主含量97.7wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例4

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量95.5wt％,平均原始粒径0.4微米，平均团聚粒径25微米)和12克醋酸钠，混合后置于氧化铝坩埚，升温(15℃/分)至550℃后恒温反应5小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含1wt％六偏磷酸钠、0.05wt％聚乙二醇和6wt％氨水的水溶液，制成固含率8wt％的悬浮液，在30℃、搅拌(550转/分)条件下水化转化2小时，过滤、洗涤、干燥(105℃，4小时)，得到平均原始粒径0.5微米，平均团聚粒径3.5微米，主含量97.2wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例5

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量96.8wt％,平均原始粒径1.2微米，平均团聚粒径15微米)、5克醋酸镁和2克氯化铵，混合后置于氧化铝坩埚，升温(10℃/分)至450℃后恒温反应2小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含2wt％油酸钠和5wt％氯化钠的水溶液，制成固含率12wt％的悬浮液，在60℃、搅拌(150转/分)条件下水化转化3小时，过滤、洗涤、干燥(95℃，3小时)，得到平均原始粒径1微米，平均团聚粒径3微米，主含量97.5wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例6

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量98.1wt％,平均原始粒径1微米，平均团聚粒径12微米)、10克醋酸铵，混合后置于氧化铝坩埚，升温(25℃/分)至500℃后恒温反应2.5小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含2.5wt％月桂酸钾和15wt％氯化钾的水溶液，制成固含率15wt％的悬浮液，在40℃、搅拌(150转/分)条件下水化转化2小时，过滤、洗涤、干燥(105℃，4小时)，得到平均原始粒径0.9微米，平均团聚粒径3微米，主含量98.8wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例7

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量96.5wt％,平均原始粒径1微米，平均团聚粒径10微米)和8克氯化钠，混合后置于氧化铝坩埚，升温(25℃/分)至450℃后恒温反应2小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含2.5wt％乙二醇和12wt％氯化镁的水溶液，制成固含率6wt％的悬浮液，在25℃、搅拌(1/分)条件下水化转化5小时，过滤、洗涤、干燥(105℃，4小时)，得到平均原始粒径1.1微米，平均团聚粒径2微米，主含量97.6wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例8

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量96.5wt％,平均原始粒径1微米，平均团聚粒径10微米)和15克氯化镁，混合后置于氧化铝坩埚，升温(25℃/分)至450℃后恒温反应2小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含0.5wt％十六烷基三甲基溴化铵和10wt％氯化铵的水溶液，制成固含率10wt％的悬浮液，在50℃、搅拌(250转/分)条件下水化转化3小时，过滤、洗涤、干燥(100℃，4小时)，得到平均原始粒径0.8微米，平均团聚粒径2.5微米，主含量97wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例9

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量96.5wt％,平均原始粒径1微米，平均团聚粒径10微米)、2克氯化铵和10克氯化钠，混合后置于氧化铝坩埚，升温(25℃/分)至450℃后恒温反应2小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含1.5wt％十二烷基苯磺酸钠、0.5％六偏磷酸钠、5氯化钠和5wt％氯化镁的水溶液，制成固含率7wt％的悬浮液，在40℃、搅拌(250转/分)条件下水化转化2小时，过滤、洗涤、干燥(105℃，2小时)，得到平均原始粒径1.2微米，平均团聚粒径2.2微米，主含量98wt％的高分散氢氧化镁产品。

实施例10

称取100克团聚态氢氧化镁原料(主含量97.5wt％,平均原始粒径1微米，平均团聚粒径10微米)、5克草酸钠、3克醋酸钠和2克氯化铵，混合后置于氧化铝坩埚，升温(5℃/分)至350℃后恒温反应5小时，得到分散状超细活性氧化镁；将分散状超细活性氧化镁加入含2wt％十六烷基硫酸钠、3wt％聚乙二醇、2wt％氯化钠、3wt％氢氧化钠和5wt％氨水的水溶液，制成固含率16wt％的悬浮液，在80℃、搅拌(450转/分)条件下水化转化4小时，过滤、洗涤、干燥(105℃，6小时)，得到平均原始粒径1.2微米，平均团聚粒径2.6微米，主含量98.8wt％的高分散氢氧化镁产品。

Claims (5)

1.一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1)以平均原始粒径0.1-3微米、平均团聚粒径5-50微米的团聚态氢氧化镁为原料，与无机熔剂混合，在空气氛围中以1-50℃/分速度升温至300-700℃，恒温焙烧0.5-6小时，得到分散状超细活性氧化镁；其中团聚态氢氧化镁与无机熔剂的重量比为100：1-30；

2)制备含0.01-20％分散剂和0-20wt％形貌控制剂的水溶液，在10-100℃温度及搅拌条件下加入分散状超细活性氧化镁，制成固含率为0.5-40wt％的悬浮液，水化转化反应0.5-6小时，过滤、洗涤并干燥，得到平均原始粒径0.1-3微米，平均团聚粒径0.5-4.0微米，氢氧化镁主含量≥95wt％的形貌规则的高分散氢氧化镁产品。

2.根据权利要求1所述的一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于：步骤2)中水化转化反应时的搅拌转速为50-800转/分，水化得到的产品经过滤洗涤后于80-110℃条件下干燥1-6小时。

3.根据权利要求1或2所述的一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于：所述的无机熔剂为草酸钠、草酸镁、草酸铵、醋酸钠、醋酸镁、醋酸铵、氯化钠、氯化镁和氯化铵中的任一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于：所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇、油酸钠、月桂酸钾和乙二醇中的任一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的一种以团聚态氢氧化镁为原料制备高分散氢氧化镁的方法，其特征在于：所述的形貌控制剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氯化钠、氯化钾、氯化镁和氯化铵中的任一种或多种。