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1、一、 氢氧化镁用途1、 氢氧化镁在环保中的应用美、日两国氢氧化镁总产量的一半消耗在环境领域。可见环境领域是氢氧化镁消耗的主要部门，而所有这些都与氢氧化镁所具有的优越性能和有关环境立法的建立与完善有关。(1)排烟除硫首选脱硫剂我国是燃煤大国,烟气中SO2含量较高;燃油排烟中含有硫化物及氮化物。据统计2005年全国总排放SO2量约2549.3万吨,其中火电厂排放SO2量约1111万吨,以此为基数减排20%计,全国减排SO2量约510万吨,其中火电厂减排SO2量约222. 2万t。经理论计算脱除1吨SO2需0. 91 tMg(OH)2 ,副产MgSO41. 88t。如果减排SO2量全部用,共需Mg(
2、OH)2464. 1万吨,其中火电厂需202. 0万t。目前我国Mg(OH)2总产量仅约10万吨,按此数计,5年的产量仅为50万吨,供火电厂使用仅满足1/4需求量,可见排烟脱硫中Mg(OH)2的需求量之大。中国排烟脱硫仍采用Ca (OH) 2 法,副产CaSO4造成二次污染。采用镁剂脱硫刚刚开始,道路漫长。采用Ca(OH ) 2 (或CaO)与Mg(OH) 2(或MgO)为中和剂进行脱硫,钙剂在水中溶解度大, pH高,与SO2 反应速度快,生成CaSO4 结晶细小,不易过滤,副产品CaSO4 纯度低,应用面窄;镁剂在水中溶解度小, pH低,稳定在9左右,与SO2反应速度中等,MgSO4溶解在水
3、中,方便与固形物杂质分离,可制备高纯度MgSO4 副产品,应用面广,效果好。采用Mg (OH) 2 (或MgO)排烟脱硫在我国应用前景广阔。(2)工业含酸废水优良的中和剂化工厂、化纤厂、金属酸洗厂、电镀厂、有色金属冶金、制酸、四酸等企业，工业废酸废水量大、来源广，选用氢氧化镁做中和剂，反应温和，生成可溶性盐，可获得高纯度副产物，无毒并且不腐蚀水处理设备，易操作、效率高、除污彻底，不会造成二次污染，易回收综合利用。(3)含铅污染废水的优良吸附剂和去除剂蓄电池、油漆、印刷、颜料等企业均使用铅等重金属,其下水不仅含有酸、同时含有毒的铅,采用Mg(OH) 2为中和剂,既可中和酸、又能利用其吸附性能,沉
4、淀铅,一并除去,使用安全,操作简单。实践证明除铅效果显著。印染企业废水量大,成分复杂,色度深,对环境污染大,采用Mg (OH) 2 脱色除杂,可利用其特性,形成带正电荷溶胶,强烈吸附带负电荷的阴离子染料而脱色。实践证明对电镀制革、造纸、高氟废水等处理效果均有效。对磷铵废水, 采用Mg (OH ) 2处理, 可回收(NH4 ) 2HPO4 肥料,氨、磷去除率分别达到82%和97%。2、高聚物无毒、无言、不滴优良阻燃剂高聚物系指各种塑料、橡胶等大分子组成的物质,广泛应用于建材、织物、家俱、电线、电缆等诸多领域,与人们生活紧密相关。我国已于2007年3月1日正式实施公共场所阻燃标识明示制度。强制性国
5、家标准GB20286 - 2006公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识规定了公共场所用阻燃制品及组件的定义和分类、燃烧性能要求和标识等内容。该标准将公共场所阻燃制品及组件分为六个大类: 阻燃建筑制品; 阻燃织物; 阻燃塑料/橡胶; 阻燃泡沫塑料; 阻燃家具及组件; 阻燃电线电缆。公共场所阻燃制品及组件按燃烧性能分为两个等级:阻燃1级、阻燃2级。各种高聚物应用于各类材料,需添加阻燃剂,达到阻燃要求,方可使用。阻燃剂分为有机阻燃剂和无机阻燃剂,而有机阻燃剂在发生火灾时,易释放出有毒卤素气体,加剧人员的伤害,故当今世界要求减少或不用含卤素有机阻燃剂,多使用无机阻燃剂,如氢氧化铝、氢氧化镁等。世界
6、主要国家阻燃剂消费结构见表9。表9 阻燃剂消费结构阻燃剂种类美国/%西欧/%日本/%中国/%氯系阻燃剂1012584溴系阻燃剂1622214磷及卤化磷系阻燃剂1416104无机阻燃剂6050648目前国内外应用无机阻燃剂以Al (OH) 3 为主, 但随着工程塑料发展,塑料加工温度提高,Al (OH) 3阻燃剂使用受到限制。Mg (OH) 2 分解温度比Al(OH) 3 高100 左右,Mg (OH) 2 应用面更广,发展前景更为广阔。总之,中国阻燃剂消费量与发达国差距较大,相当于美国16% 24%。阻燃剂消费结构相差更为悬殊,发达国家无机阻燃已占50%以上,而中国仍以有机阻燃剂为主,特别是氯
7、系阻燃剂。由此可见,我国发展无机阻燃剂是当务之急,市场容量很大。业内人士预测当中国阻燃剂消费结构调整后,无机阻燃剂占50%,氯系阻燃剂占20%、溴系阻燃剂占20%、磷及卤化磷系阻燃剂占10%。3、制造各种氧化镁优质、价廉、低能耗的原料氧化镁系列产品包括工业氧化镁、活性氧化镁、电熔凝氧化镁、电工级氧化镁、特种氧化镁:如磁性氧化镁、大结晶氧化镁、硅钢级氧化镁、荧光氧化镁等。氧化镁是镁盐中产量最大、用途最广、标志性产品。氧化镁生产原料包括非金属矿:菱镁矿、白云石、水镁石、蛇纹石;可溶性盐:卤水、水氯镁石、硫酸镁等。以上诸多原料中均以氢氧化镁煅烧制取各种氧化镁能耗最低,工艺最简单,设备投资最少,设备材
8、质要求最低,国内几家效益最好,生产规模最大氧化镁厂均以氢氧化镁为主要原料。4、其他用途的精细化、功能化产品高纯氢氧化镁可用于油品添加剂(抑钒剂) 、电子元件或涂层专用氢氧化镁、电子陶瓷专用氢氧化镁、氢氧化镁晶须、纳米级氢氧化镁、医药用氢氧化镁等精细化、功能化产品。二、 氢氧化镁生产技术1、 以氯化镁为原料的制备方法以氯化镁为原料生产氢氧化镁大致有四种方法:(1)石灰乳法以MgCl26H2O 为原料，与石灰乳反应，生成Mg(OH)2 沉淀。反应式为：MgCl2 + Ca(OH)2 CaCl2 +Mg(OH)2 此法的优点是石灰乳价廉易得，生产成本低，经济效益好；缺点是如果工艺过程安排不当，则会导
9、致产品粒度细，甚至凝胶化，比表面积大而易吸附包裹大量杂质离子，使得其纯度偏低，过滤性能也差。此外，原料生石灰的水化活性也是此法的关键之一，不能使用高温烧制的生石灰。烧制生石灰的温度过高，或高温停留的时间过长都会导致生成的生石灰结晶完善，水化活性低。相反，如果原料生石灰的结构缺陷多，水化反应快则对此法有利。此法的反应终点一般控制在pH=10.4 左右。 (2)氨法以MgCl2 为原料，以氨水为沉淀剂进行反应。反应式为：MgCl2+2NH3H2O Mg(OH)2 + 2NH4Cl此法的优点是合成出的氢氧化镁纯度高，缺点是收率偏低，粒径分布较宽，尤其是操作环境因氨水的强挥发性而比较恶劣，环境污染问题
10、突出。为克服以上缺点，常在母液中添加氯化钙以提高氢氧化镁产率( 最高达80%) ；反应温度控制在4050，以获得过滤洗涤性能良好、产率较高的产物。此外，氨水要过量约20%。近几年改进的制备工艺主要有一步法和连续沉淀法。一步法是将沉淀反应、水热处理、表面处理一步完成缩短了工艺流程设备投资少、成本低，产品的性能也较传统方法有较大提高。该方法适用于浓度较高的卤水特别是镁质量浓度在30g/L左右的卤水。连续沉淀法是卤水-氨连续沉淀制取氢氧化镁是对传统方法的改进。该工艺的进料浓度较高同时保持相对较低的过饱和度体系中始终有定量的晶种存在，而且可以调节物料在反应器内的滞留时间。该方法原料利用率高，反应时间短
11、，设备投资少产品稳定性好。(3)氢氧化钠法氯化镁水溶液与烧碱反应制备Mg(OH)2，反应式为：MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl该工艺操作简单，产物的形貌、结构、粒径及纯度均易于控制，附加值较大，适于制备高纯微细产品。由于氢氧化钠是强碱，采用该法时如果条件不当会使生成的氢氧化镁粒径偏小，给产物性能控制及过滤带来困难，故对不同原料，须严格控制其合成条件。(4)电解卤水法反应式如下：MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 用副产物氯化钠电解制备沉淀剂，并循环使用，用于沉淀氯化镁，不用或少用外购烧碱
12、。此法适于高纯度、高产率的氢氧化镁的制取，但由于其能耗高，不适宜电力紧张的地区。以上四种方法中以石灰乳沉淀法中辅助原料以石灰乳最易解决,价格最低; 副产品CaCl2 用途较广,易于处理,对环境产生影响最小,对生产环保级、阻燃剂级氢氧化镁应优先选用石灰乳沉淀法,国内外以氯化镁为原料生产氢氧化镁主要均采用石灰乳沉淀法。2、以菱镁矿为原料制备方法菱镁矿丰富地区重点推广轻烧粉直接水化法制取氢氧化镁其工艺流程见图1所示。图1轻烧粉直接水化法制取氢氧化镁工艺流程图关键技术: (1)除杂与精制:根据原料不同分别除去Ca, SiO2 , Fe等杂质; (2)作阻燃剂时,要进行表面处理。工艺特点: (1)设备简
13、单、投资省、产品成本低;(2)不足之处,产品纯度较低,对原料要求较高。辽宁省富产菱镁矿,轻烧粉产品量大,含量各不相同,从75粉到90粉,各种含量产品均有。随着菱镁矿开发利用,低含量尾矿量越来越大,综合利用不同品位菱镁矿的技术推广势在必行。以轻烧粉制取氢氧化镁、活性氧化镁、镁盐晶须等不同类型、不同品质镁盐产品是低品位菱镁矿综合利用重要途径。利用此法生产环保级Mg (OH) 2 ,经济成本约1 000元/ t1 500元/ t,易推广,经济效益可观!3、膏状或浆状氢氧化镁产品氢氧化镁用于排烟脱硫、中和含酸废水、印染废水脱色、吸附脱除废水中含铅量等,均可采用膏状或浆状氢氧化镁产品。膏状或浆状氢氧化镁
14、产品分散均匀、比表面大、可加快反应速度、提高吸附性能;生产中减少过滤难度,免除干燥及产品粉碎分级能耗;在环保中尽量选用膏状或浆状氢氧化镁产品一举数得。4、水镁石磨细法 由于由天然水镁石磨细生产氢氧化镁只是一个物理过程因此需要较纯净的天然水镁石资源。天然矿物水镁石的主要成分是氢氧化镁是一种层状结构的氢氧化物属于三方晶系常见的构造有块状、球状及纤维状是迄今自然界发现的含镁量最高的一种矿物。水镁石磨细法制备氢氧化镁是将水镁石粉碎成水镁石粉(150m)再将水镁石粉气流粉碎至1-26m粉体由表面活性剂改性的氢氧化镁。该氢氧化镁制造工艺筒单价格也较低。该方法生产的是重质氢氧化镁。 5、生产技术问题氢氧化镁
15、阻燃剂具有特殊的结构要求，即颗粒表面极性小、粒子不易集聚或成团结块，在非极性材料中具有很好的相容性和分散性。这些都不同程度地给氢氧化镁的制备过程增加了难度，提出了更高的要求。氢氧化镁阻燃剂生产过程中主要难题有：（1）普通的氢氧化镁制造比较容易，但其具有较强的表面极性，粒子之间的团聚性强，在高分子材料中的分散性和相容性较差，无法直接用作阻燃剂。作为阻燃剂的氢氧化镁必须设法消除表面极性，即要求氢氧化镁具有大晶粒、低比表面积。为此，一般需采取特殊的合成工艺，并对常温合成的氢氧化镁进行水热处理，促使生成比表面积小、晶型较好的氢氧化镁。为了制备纯度高、粒度和形貌易控的氢氧化镁阻燃剂，一般都采用含镁水溶液与碱进行沉淀反应来制备。(2) 氢氧化镁阻燃剂和其他无机阻燃剂一样，表面具有亲水性，当它与高分子材料共混加工时，与表面亲油性的高分子材料亲和力较差，导致分散性不好，因此必须设法改变氢氧化镁的表面性质，使其具有较好的亲油性。这些都使得氢氧化镁的生产工艺较复杂，成本高，因而很难工业化。附：我国工业氢氧化镁质量标准(HG/T3067-2007）三、 氢氧化镁市场分布我国氢氧化镁生产原料主要有水镁石、轻烧粉、卤水和水氯镁石等。辽宁主要以水镁石为原料,采用机械粉碎和超细粉碎工艺制取氢氧化镁产品;辽宁、山东、河北等地采用轻烧粉直接水化法制取重质氢
