水氯镁石丁醇络合—氨螯合结晶脱水研究

摘要

无水氯化镁在冶金、化工及医药等行业有着广泛的应用，研究从水氯镁石制备无水氯化镁的工艺意义重大。本论文主要探讨了水氯镁石与有机溶剂络合反应的机理，论证了选择正丁醇作为络合脱水溶剂的合理性，研究了溶剂络合一氨螯合结晶脱水工艺，并分析了超声波对脱水过程的影响。研究结果表明： (1) 通常情况下，往水氯镁石中直接通氨气不能得到无水氯化镁；相反，会加剧水氯镁石的水解，产生碱式氯化镁。 (2)水氯镁石与某些有机溶剂能发生络合取代反应，这是溶剂络合脱水的理论基础。 (3)从低碳醇中选择络合脱水的有机溶剂一正丁醇是合理的。其主要的原因是：水氯镁石在低碳醇中有较大溶解度；低碳醇常作为极性配位溶剂，且其能与水氯镁石中结晶水发生络合取代反应。低碳醇中的正丁醇具有沸点比水高、六水氯化镁在其中的溶解度较大、与氯化镁的反应趋势小、低毒性及小挥发性的特点，因而，本研究选用正丁醇作为络合脱水的溶剂。 (4) 在水氯镁石—丁醇混合溶液的常压连续蒸馏脱水过程中，随着丁醇使用量的增加，水氯镁石脱水率相应增大，因此，维持混合溶液中的低氯化镁浓度有利于获得较高的水氯镁石脱水率。水氯镁石中的最初4个结晶水较容易脱掉，后2个结晶水特别是最后1个结晶水难以脱除。水氯镁石中的结晶水很难在此过程中全部脱除。 (5) 对水氯镁石丁醇溶液进行超声波预处理，有利于降低溶剂的用量、并可提高脱水率；本研究中，超声波预处理的较佳时间为15min。有超声波作用时，添加3倍于原始量的丁醇溶液便可得到80％的脱水率；而无超声波预处理时，需添加6倍于原始量的丁醇溶液才能达到同样的效果。超声波预处理后，当添加10倍于原始量的丁醇时，可除去90.25％的结晶水，而无超声波时只可除去84.86％的结晶水。 (6) 丁醇溶剂络合与氨螯合结晶结合起来的工艺，可以脱掉水氯镁石中99.5％以上的结晶水，并且脱水产物中MgO含量低于0.5％。该脱水工艺主要包括两步：(a)丁醇溶剂络合脱水。先将1摩尔六水氯化镁与11摩尔丁醇溶液混合，混合溶液在超声波中预处理15min后加热到沸腾(100～120℃)，为保持加热过程中原始混合溶液中氯化镁与丁醇摩尔比的基本稳定，应不断补加丁醇，丁醇的合适补充量为原始量的10倍；(b)氨螯合结晶及脱氨处理制备脱水料。往丁醇络合脱水后的混合溶液中通入氨气进行氨化结晶，得白色晶体，氨化结晶时所通入氨气的摩尔数为溶液中氯化镁量的15～20倍；对白色晶体实施脱氨处理制备脱水料时，应先将其在120℃干燥6小时，然后以6℃／min升温到400℃，并在400℃下保温60min。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章文献综述

第二章水氯镁石溶剂络合脱水理论分析

第三章水氯镁石正丁醇络合脱水实验条件的确定

第四章水氯镁石正丁醇络合脱水实验研究

第五章六氨氯化镁的制备及其脱氨制备无水氯化镁的实验研究

第六章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果