DD241247A1 - Verfahren zur herstellung von magnesiumhydroxid aus magnesiumoxid - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Magnesiumoxidpulver (MgO) in Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2) im waessrigen Medium. Bekanntermassen ist die Reaktivitaet von Magnesium oft so gering, dass eine Hydratisierung in Wasser unvollstaendig bleibt bzw. nur durch hohe Reaktionstemperaturen und sehr lange Reaktionszeiten erzwungen werden kann. Es ist Ziel und Aufgabe der Erfindung, wie MgO-Pulvern mit niedriger Reaktivitaet eine Erhoehung der Hydratisierungsgeschwindigkeit bzw. des Hydratisierungsgrades zu erreichen. Erfindungsgemaess wird eine wesentlich beschleunigte Hydratisierung dadurch erreicht, dass dem waessrigen Medium Ammoniumchlorid (NH4Cl) in geringen Mengen zugesetzt wird. Die Erfindung kann bei allen Verfahren Anwendung finden, wo im Verlauf der Erzeugung von Mg-haltigen Endprodukten MgO in Mg(OH)2 umgewandelt werden muss.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung zur Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ im wäßrigen Medium kann angewendet werden bei Verfahren, wo z. B. aus Gründen der Reaktivitätserhöhung und/oder Strukturveränderungen eine Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ erfolgt. So wird bei der Pyrolyse von MgCI₂ das entstehende MgO zwischenzeitlich in Mg(OH)₂ überführt, wodurch Verunreinigungen im Waschprozeß besser entfernt und für die Brikettierung hinderliche Partikelstrukturen zerstört werden.

Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen

Die Umwandlung von MgO mit Wasser in Mg(OH)₂ ist ein langsamer Prozeß; seine Geschwindigkeit hängt stark von den Versuchsparametern und der Struktur des MgO ab.

Auf Schwierigkeiten der Herstellung von Mg(OH)₂ aus gebrannter Magnesia wird bereits 1890 hingewiesen (DRP-53574, Salzbergwerk Neu-Stassfurt) und für diesen Prozeß eine Behandlung des Magnesia mit Wasserdampf oder mit Wasser in geschlossenen Gefäßen bis 150^cC in 2 bis 3 Stunden beschrieben. Ein gereinigtes Mg(OH)₂ soll man aus MgO mittels Wasserdampf unter einem Druck von mindestens 3,5 kg/cm² erhalten (AT-250910,1963, Aluminium-Laboratiories Ltd.). Bei der Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ wird die Rolle von NH₄CI nicht ausgewiesen. NH₄CI kann grundsätzlich bei der Umsetzung von chloridhaltigen Mg⁺⁺-Lösungen mit NH₃ entstehen.

Im Sulmag®-Prozeß wird MgO, CaCI₂ und CO₂ (Rauchgas) zu MgCI₂-Lösung und CaCO₃ umgesetzt. Aus der MgCI₂-Lösung wird dann mit NH₃ und CO₂ ein MgCO₃ ausgefällt, das zu MgO ausgearbeitet wird, NH₄CI bleibt in Lösung (DE-2928537).

In einer Reihe von weiteren Patentschriften wird NH₃ als Fällmittel zur Abscheidung von Mg(OH)₂ aus Mg⁺⁺-haltigen Lösungen eingesetzt (z.B. DRP-487114).

Sehr verbreitet ist die Ausfällung von Mg(OH)₂ durch eine Fällösung mit NH₃ und CO₂ zu MgCO₃ und Mg(OH)₂ (DE-OS-2332319, DE-OS-2914662; DE-2928537). Der Rückstand aus MgCO₃ und Mg(OH)₂ wird in den bekannten Verfahren abfiltriert und calciniert. Wenn bei solchen Verfahren keine Chloridionen in der Ausgangslösung sind, kann sich kein NH₄CI bilden. In bezug auf die Ausgangsstruktur des MgO für seine Umwandlung in Mg(OH)₂ spielt die Vorgeschichte (insbesondere die Temperatur), bei welcher das MgO aus dem Ausgangsstoff entstanden ist, eine große Rolle.

Bei dem sogenannten Seewassermagnesiumprozeß wird das Fällprodukt Mg(OH)₂ schon bei relativ tiefen Temperaturen thermisch in MgO umgewandelt. Ein solches MgO hat in der Regel eine für die nachfolgenden Verarbeitungsschritte — Brikettieren und Sintern — ausreichende Reaktivität.

Das durch thermische Spaltung von Mg-carbonaten und Mg-chloriden bei hohen Temperaturen erzeugte MgO sowie ein Schmelz-MgO besitzen dagegen eine für die technische Hydratisierung zu geringe Reaktivität. Dieser Umstand zeigt sich darin, daß eine vollständige Umwandlung eines solchen MgO in Mg(OH)₂ auch bei sehr langen Reaktionszeiten und bei ökonomisch nicht vertretbarem Energieaufwand nicht gelingt. Als Maßnahmen zur Beschleunigung der Hydratisierung werden bei diesen Verfahren mehrstündiges Behandeln mit Wasser bei Siedetemperatur und Rühren mit Intensivrührwerken bzw. in Naßmahlaggregaten angegeben (DD-220951).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die vollständige Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ in kurzen Zeiten bei niedrigen Temperaturen, geringem Energieaufwand und geringen Kosten zu ermöglichen, um damit den technologisch bedeutsamen Schritt der Hydratisierung wirtschaftlicher zu gestalten.

Aufgabe der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, MgO, welches sich bisher nur mit hohem Aufwand zu max. 70% in Mg(OH)₂ überführen ließ, mit geringerem Aufwand bzw. nahezu quantitativ in Mg(OH)₂ umzuwandeln.

Merkmale der Erfindung

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Zugabe geringer Mengen an NH₄CI zu der Reaktionsmischung aus MgO und Wasser die Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ stark begünstigt. Es wird sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch der absolute Mg(OH)₂-Gehalt im Endprodukt erhöht.

Damit kann ein Produkt erzeugt werden, daß sich wie gefälltes Seewassermagnesiumhydroxid anschließend kontrolliert zu einem MgO mit gewünschter Reaktivität zersetzen läßt.

Auf diese Weise ist es möglich, ein nahezu vollständig hydratisiertes Produkt in vergleichbar kurzen Zeiten zu erhalten. Darüber hinaus wurde gefunden, daß die Reaktion schon bei niedrigeren Temperaturen als bisher üblich zu nahezu vollständig hydratisierten Produkten führt.

Die Erfindung erfordert keine Eingriffe in das Verfahren. Das Hydratisierungswasser wird lediglich mit 5 bis 10 Mol-% NH₄CI (bezogen auf MgO) versetzt und die Hydratisierung wie üblich in beheizten Rührbehältern durchgeführt.

Als NH₄CI kann ein technisches Produkt, wie es üblicherweise in Sodafabriken anfällt, zum Einsatz kommen. Aufgrund der guten Wasserlöslichkeit läßt sich das NH₄CI quantitativ vom festen Endprodukt abtrennen.

Zur Bildung von Ammoniumchlorid in der Suspension wird Ammoniak in eine chloridhaltige Magnesiumoxid-Suspension eingeleitet.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

5g MgO aus dem Pyrolyseverfahren werden in 150ml Wasser gegeben, dazu werden 1,3g NH₄CI (10 Mol-% bezogen auf MgO) hinzugefügt. Das Wasser wird vorher auf 8O⁰C erwärmt, während der Reaktion wird gerührt. Nach 8 h Reaktionszeit wird der Rückstand filtriert, gewaschen und getrocknet. Im Endprodukt sind 98% Mg(OH)₂ entstanden, ohne NH₄CI-Zugabe beträgt der Mg(OH)₂-Anteil 50%.

Beispiel 2

25g MgO aus dem Pyrolyseverfahren werden in 300 ml Wasser suspendiert, das zuvor auf 50⁰C erwärmt wurde. Gleichzeitig enthält die Lösung 0,80g Chloridionen. Dann werden in die Suspension 0,39g NH₃ eingeleitet, so daß in der Lösung 1,2g NH₄CI entstehen (1,8 Mol-% bezogen auf MgO). Nach 8 h Reaktionszeit wird der Rückstand wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Er enthielt 69% Mg(OH)₂, ohne NH₄CI-Bildung 40% Mg(OH)₂.

Beispiel 3

10g MgO aus der thermischen Spaltung von Magnesit werden in 300 ml Wasser von 60⁰C gegeben. Nach der Zugabe von 1,34g NH₄CI (5 Mol-% bezogen auf MgO) wird die Reaktion in 4h durchgeführt. Entsprechend der Weiteraufarbeitung wie im Beispiel 1 ergibt sich eine Mg(OH)₂-Ausbeute von 95%, ohne NH₄CI-Zugabe von 33%.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung von Magnesiumhydroxid aus wenig reaktionsfähigem Magnesiumoxid, das z.B. im Prozeß der Magnesiumchloridpyrolyse, im Kalzinierungsprozeß von Magnesit und im Magnesiumoxidschmelzprozeß anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydratisierung im wäßrigen Medium unter Zusatz von Ammoniumchlorid in Mengen von 1 bis 50Mol-%, bezogen auf MgO, insbesondere von 5 bis 10Mol-%, innerhalb einiger Stunden durchgeführt wird, wobei die Hydratisierungsgeschwindigkeit wesentlich gesteigert und ein nahezu 100%lger Hydratisierungsgrad erreicht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Magnesiumoxid Periklas eingesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als magnesiumoxidhaltiger Stoff calcinierter Dolomit CaO · MgO verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Bildung von Ammoniumchlorid in der Suspension Ammoniak in eine chloridhaltige Magnesiumoxid-Suspension eingeleitet wird.