一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法与流程

1.本发明涉及化工材料领域，更具体的说，是一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法。


背景技术：

2.超细氢氧化镁一般指粒径是微米级或纳米级的产品，由于其粒径小，堆积密度低，无毒、无卤、绿色等特点，广泛用于橡胶、电缆、医药以及硅钢级氧化镁的生产原料。目前它主要有两步法合成，首先通过镁盐与碱合成团骤的氢氧化镁产品，为了打开此团骤，并改变物料特性，要进行合成的第二步，即水热处理过程。通常做法它是在强碱作用下，进行高温、高压情况下对一次合成产品进行水热处理，使一次合成的纳米级氢氧化镁产品团聚打开，并进行溶溶，实现二次重结晶，这样才能形成分散性好，比表面积低的片状产品，从而满足各行各业对其的需要。
3.由于水热是在强碱条件下，进行的高温、高压、长时间溶溶与二次重结晶的过程，因此设备投资大，能耗消耗高，生产周期长，工作效率低，生产成本高等一系列问题，实属是没有办法的办法。为简化工艺过程，本发明提出连续液膜法合成超细氢氧化镁工艺，以彻底改变目前两步法的生产。
4.目前生产纳米级高分散性氢氧化镁必须通过上述水热过程来实现，其根本原因是第一步合成方法出了问题，即不论是用什么样强碱或用弱碱氨与镁盐反应，其反应时间都是毫秒级內瞬间完成，不论是mg艹盐液加到oh根的碱中，还是反加，都解决不了瞬间中体系浓度均匀问题，这就导致反应体系局部因一种离子浓度超高，形成晶核密度太大，瞬间过饱和并结晶，没有给晶体长大留足够时间，而导致产品太小细团骤在一起。而进行互相践踏式拥堆，其微观效果就是团聚，可逆情况也是真的。因此若想将这两种物质高度均匀分散，实现同时反应成核、且使晶体长大速率远远高于成核速率，形成足够长大时间，同时保证同步沉淀反应，这才是解决问题的关键。


技术实现要素：

5.针对存在的上述不足，本发明的目的是提供一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法。由于反应实现连续液膜反应，使液相、气相得到良好分散与分布与均匀化，为解决传统将氨气直接通到液相难以分散均匀问题。
6.为实现本发明的目的，本发明采用如下方法实现：一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法，包括如下制备步骤：合成碱性物料选取母液浓度为5m（5mol/l）的铵盐溶液成氢氧化镁用可溶性镁盐与碱性化合物或用镁盐与氨水进行合成。采用轻烧粉与铵盐加热蒸氨工艺获得实现，即将轻烧粉中mgo转化为可溶性镁盐，将蒸出的氨气与其净化后的镁盐溶液进行气、液膜化反应。从而实现氨闭路循环的合成工艺路线。
7.化学过程
mgo十2nh4x=mgx2十2nh3
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（1）式gx2十2nh3十h2o=mg（oh）2十2nh4x
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（2）式优选地，所述的其中上述式中的x可以是硫酸根、氯根、硝酸根、醋酸根等任何一种。
8.制备工艺包括如下步骤：步骤1，将轻烧粉（有效成份mgo）与母液（主要成份为nh4x），按一定比例（重量比）混合加到蒸氨缶中进行蒸氨反应，即化学过程（1）式。
9.步骤2，将蒸完氨液经过滤净化，通过压力送到密闭的成膜反应器中，将形成的氨气经冷却、增压也同时输送到液相成膜反应器中的液膜球内，使氨气从内到外穿越液相实现溶解、放热使这两种物料进行（2）式反应，而得到相应产品，步骤3，由于成膜是连续的，进氨也是连续的，从而实现连续均匀的成膜空间反应，空中成膜反应后的浆料在重力作用下落到反应器底部，经溢流管到下面料浆贮缶中进行陈化；步骤4，再经过板框压滤机过滤；过滤的要求:进料压力0.4—0.6mpa，进料温度≤80℃，板框压滤机进满料后，其滤饼方可进行洗涤，其滤液用于下个循环蒸氨。
10.步骤5，洗涤在板框压滤机内进行；洗涤的要求:洗涤水温在50—70℃之间，洗液压力0.4—0.6mpa，为节约用水，采用高、中、低三级套洗后，最后用清水洗涤到测不出各种离子为准。
11.步骤6，本产品干燥采用闪蒸干燥机进行干燥；干燥的条件要求:热风温度260—280℃，产品排湿温度110—120℃，产品最终含水0.5%以下。
12.步骤7，经干燥后会得到纳米级六方片mg（oh）2，其过滤得到母液去循环蒸氨使用。
13.优选的，所述化学过程（1）式中的x是硫酸根、氯根、硝酸根、醋酸根的任何一种。
14.优选的，所述氨气来源于液氨减压得到，或加热氨水形成的，以及用铵盐溶液与轻烧粉、生石灰、白云石灰等蒸氨得到的氨气。
15.优选的，所述氨气温度在10—60℃之间，表压力0.01mpa—0.5mpa之间。
16.优选的，所述镁盐浓度为0.1m—5m，反应初始温度20—60℃。
17.优选的，所述吸氨过程氨镁比为2—5:1。
18.优选的，所述镁盐液以连续增压方式送到密闭反应器内形成莲花状水帘幕，经增压氨气连续通到莲花状水帘幕内。
19.优选的，所述反应的形成产品集中到陈化缶中陈化0.5—2小时。
20.优选的，所述过滤并洗涤上述料浆，滤饼经干燥、打散、检测符合hgt4351-2013标准，产品粒径d50在2μm，为超细氢氧化镁产品，滤液用于下个循环蒸氨。
21.本发明主要思想是首先要创造良好反应的空间与足够的反应时间的客观环境，即一是反应接触面要大且均衡，二是反应成核时间与晶体长大要拉开档次，三是有足够的能量使晶核生长饱满，只有用连续氨气液膜反应方式才可以实现上述设想。
22.一是液相连续莲花成液在空间中均匀分散，二是氨气体通过增压进到莲花球液膜内，再穿均匀透液膜过程中，实现均匀分散分布问题，同时氨穿过液膜就是溶解、放热、反应过程，由于溶解与放热在时间上属厘秒级，而反应是亳秒级，前者为晶核长大留下足够的时间与能量，后者为反应速率要大于成核速率，因此确保产品足够细微。在穿越过程中，实现
液相、气相均匀化，同时伴随着溶解、放热与反应同时完成。由于创造良好的微观反应空间与充足的溶解、放热、反应时间等有利条件，对晶体成核、生长、长大更有利的浓度、温度、ph值、时间等因素。通过上述手段来解决其反应、成核、生长，长大、定型、均匀、分散等难题。
23.本发明的反应过程分析由于氨是以气相形式连续输送到成膜反应器的膜球的空间内，因此空间中任何一点的氨气浓度都是一样的，绝对均匀的。同时成膜液相流量也是连续的、恒量的，随着氨不断穿越膜，溶解反应而形成晶体成核，并随着吸氨量增大这就为成核后的晶体长大留有足够时间与空间，同时氨溶解是一个放热反应，此热量足以保证晶体长大速率远远高于成核速率，这也确保产品单片从几个纳米晶核长大为几百个纳米级的晶片，连续成膜反应的结果是保证氨气浓度、氨气流量与反应液浓度、流量相匹配，反应温度、溶相ph值等条件时刻保证其一致性，因此最终得到的产品粒径、形状具有良好一致性与分散性。测其二次粒径d50也为1—2微米超细产品，由于氨气法确保产品具有良好的可洗性，为获得高品质产品质量打下基础。
24.氨被液膜包围，氨气在压力作用下溶于液膜，形成nh4oh并放出热量，使液膜得瞬间快速温升，对于液膜内镁离子而言动能迅速提升。由于液膜中有大量x-根存在，开始溶于氨形成是具有一定缓冲溶液的性质，为晶核形成留有足够缓冲时间，由于它在空间沿球莲形表面状运动轨迹，总体处于自由落体状态下落，在膜内吸氨ph达到9时才能形成超大形晶核，继续吸氨，当ph值达到9.5以上时才有大量mg（oh）2晶片形成，根据万物生长规律，即无阴不生，无阳不长原则，mg艹阳处在膜内，而溶解的氨形成oh-根不断滞留在膜内与mg艹作用，从而使产品mg（oh）2这个胚胎，不断得到oh根的攻击与滋养，它们之间互相吸引到一起骤集并长大，因为这是特殊环境所致。形成正六边形表面积最小，产品才能稳定，同时反应是放热过程，故形成产品具有足够能量而趋向更稳定，因此分散性变得更好。
25.因为单位时间内，两种反应物良好匹配，且都处在连续状态，气相、液相又都能处于良好的分散与分布，相对形成产品仍集合内，不存在浓度差，温度差，时间差，ph值差，因此，在统一环境下形成mg（oh）2产品的粒径大小几乎趋近一样的，产品粒度一致性要好于任何状态下合成的产品。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、由于反应实现连续反应，故设备投资大大减少。
27.2、由于反应实现连续液膜反应，成膜是连续的，进氨也是连续的，从而实现连续均匀的成膜空间反应，使气相，液相的达到均匀分散与分布。使液相、气相得到良好分散与分布与均匀化，为解决传统将氨气直接通到液相难以分散均匀问题，达到了解决生产超细产品的关键难题。
28.3、蒸氨是连续的，氨气经增加很易溶到液膜中放热并反应，由于氨气进口时刻处在气相中，氨气脱离管线在空中与膜起反应，这就解决将氨气直接通到液相反应中堵管的严重问题。
具体实施方式
29.下面通过实施例对本发明作以进一步的说明。
30.实施例1
一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法，将母液浓度为5m的铵盐溶液2.5m3，与氧化镁含量85%的轻烧粉140kg混合，加热至100一115℃蒸出其氨，并进行冷却至40℃以下，将其连续产生氨进行压缩增压至0.04mpa进入2m3密闭反应器中，将上述蒸氨液经除渣过滤可得到精制液，将其冷却至40℃，浓度为1.2m的精制液2m3连续增压至0.1mpa同步送到密闭反应器中成膜成莲花状水幕帘，使氨气不断精制液水幕帘进行反应，可得到相应的反应好的产品溶液，通过集液管到陈化缶进行陈化，（为保证反应器上压力恒定，集液管在进陈化缶前要形成4m高的液封）。陈化后将其料浆用泵打入板框过滤机过滤、洗涤、得到滤饼，经干燥，可得到d50在2μm左右的六方片状的氢氧化镁超细产品。其过滤的母液用于循环蒸氨，进行下一个循环反应过程。
31.实施例2一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法，将母液浓度为4.5m的铵盐母液3方，与氧化镁含量为90%的轻烧粉150kg混合，加热至118℃恒温1.5小时，将蒸出的氨进行冷却后，并增压至0.04mpa送到闭封反应器中，将蒸氨后蒸氨液过滤除渣得到精制液，将温度45℃1.8m浓度的精制液2.5方连续增压到0.1mpa送到密闭反应器中形成莲花状液幕帘，氨气在穿越液幕帘的过程，实现溶解、放热、反应，得到反应好的产品经集液管到陈化缶中陈化1.5小时，将其过滤、洗涤、干燥可得到纳米级六方片超细氢氧化镁产品，其过滤母液用于下个循环蒸氨，同步进行下个循环反应。
32.实施例3一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法，将母液浓度为4.5m的铵盐母液3方，与氧化镁含量为90%的轻烧粉150kg混合，在115—120℃下蒸氨，将蒸出氨冷却至45—50℃，将其增压至0.05mpa，送到2.5m3/小时连续莲花液膜球内进行连续反应，反应完后的料浆通过集液管进到陈化缶中陈化1小时。然后过滤、洗涤、干燥（方案同上），得到分散性好超细六方片氧化镁。
33.实施例4一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法，将母液浓度为4.5m的铵盐母液3方，与氧化镁含量为90%的轻烧粉150kg混合，进到蒸氨缶中，通过蒸汽间接加热，在100时有氨气蒸出，反应最终温度118℃，测其mg艹≥1.6mol/l时，蒸氨结束，过滤除渣，其精制液用于连续成膜吸氨，其产生氨气经冷却至50℃，增压至0.04—0.05mpa送到连续成膜莲花状球内，氨气穿过液膜进行均匀反应，氨镁比5—5.5:1，反应后浆料通过集液管至陈化缶，陈化时间1.5小时，用泵打到板框压滤机过滤，洗涤，其滤液用于下个循环蒸氨，其洗涤干净滤饼经干燥（过滤、洗涤、干燥条件同上），经激光粒度仪测试其产品d50为2.2μm左右的超细氢氧化镁。
34.实施例5一种连续液膜合成超细氢氧化镁的方法，将母液浓度为4.5m的铵盐母液3方，与氧化镁含量为90%的轻烧粉150kg混合，将混合后物料装入蒸氨反应器中，经间接加热将氨蒸出，反应终点温度120℃，测其mg艹为1.7mol/l，经过滤除渣，得到的精制液用泵增压至0.1mpa进反应器中液相莲花球式成膜，将上述氨气冷却至42—46℃，经增压到0.06mpa通过管线送到反应器中莲花球膜内均匀分散，氨气穿过液膜进行均相反应，此时氨镁比4.6—5.2:1，反应好浆料通过集液管至陈化缶陈化，陈化时间1.6小时，然后用泵打到板框压滤机
中过滤，洗涤，其滤液用于下个循环蒸氨，其滤饼经干燥（过滤、洗涤、干燥条件同上），经测试产品d50为1.8μm左右。
35.以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。