微晶菱镁矿水化法制备六方片Mg(OH)2的研究

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随着现代工业的发展,环境问题愈发突出,Mg(OH)2作为一种性能优良、应用广泛、对环境友好的的无机盐产品受到了广泛关注。国内外制备高品质Mg(OH)2的方法很多,一般来说,工业上制备Mg(OH)2工艺流程较长、成本较高,但水化法可有效改善这些问题,且环保无污染。利用我国丰富的菱镁资源,采用氧化镁水化法制备高品质Mg(OH)2,工艺流程简单、成本低且环保,被看作是最有前景的制备方法之一。本文以川藏地区微晶菱镁矿高温煅烧后的高活性MgO为原料,进行水化实验探究,为水化法制备高品质Mg(OH)2提供新思路。本文主要探究了常压条件下固液比、搅拌速度、反应温度和时间对MgO水化率和产品粒径的影响;水热条件下水热温度、时间和Na OH浓度对晶体生长规律和产品形貌的影响,以及相关水热机理;并利用常压条件下的实验数据绘制MgO水化率曲线,探究MgO水化反应动力学;此外探究了不同原料和合成方法制备得到Mg(OH)2产品的差异。通过XRD分析产品的组成、SEM观察产品的形貌。实验结果表明:(1)常压下制备Mg(OH)2的最优条件为:反应温度75℃、时间6h、固液比1:10、搅拌速率400r/min,该条件下活性MgO水化率达到89.2%,Mg(OH)2产品呈现六方片状,存在团聚现象;(2)水热环境下升高温度、延长时间可以提高Mg(OH)2的分散性,促进晶体生长,促进弱极性面[001]优先生长;Na OH作为矿化剂可以有效改善Mg(OH)2团聚,促进大晶粒的生成,最终生成规整的六方片状Mg(OH)2;(3)将相关数据与动力学模型拟合并结合阿伦尼乌斯方程,发现水化反应在0-60min内符合一级动力学模型,计算出活化能为32.06 k J·mol-1,60-240min符合内扩散模型,活化能为7.26 k J·mol-1。表明水化反应过程中,初期属于化学反应控制,后期属于内扩散控制;(4)与氨气法相比,水化法制备的Mg(OH)2颗粒小、分散性略差,从作用机理进行分析为改进水化法提供了新思路。不同原料利用水化法制备得到的Mg(OH)2产品,原料来源不同会影响产品形貌,原料纯度和活性不同会影响产品的纯度,高活性、高纯度的MgO可通过水化法制备出较高价值的Mg(OH)2。
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