由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的方法
【专利摘要】本发明涉及一种由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的方法，该方法以菱苦土做原料，浓硫酸做酸解液，经酸溶除杂制得纯净的硫酸镁溶液，然后加入碱性沉淀剂，经常温反应制得氢氧化镁浆料。氢氧化镁浆料再经高压水热处理，得到阻燃型氢氧化镁。用此方法制得的氢氧化镁为规则的六方片状结构，其含量达到99%以上，Cl-的含量在10～20ppm，比表面积5～15m2/g。该项技术操作简单，成本低廉，附加值高，制得的氢氧化镁纯度较高，氯离子含量甚微，可作为阻燃剂使用。
【专利说明】由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由菱苦土生产氢氧化镁阻燃剂的工艺方法，特别涉及一种具有高纯无氯氢氧化镁的制备方法，属于无机化工工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]阻燃型氢氧化镁是一种高填充量的添加型的无机阻燃剂和抑阻剂，可以广泛应用于PP、PE、PVC, PS、ABS、PA、PC等塑料橡胶中，具有无毒、无味、稳定性好不挥发分解、温度高、不腐蚀设备等特点。
[0003]我国镁资源十分丰富，盐湖中各种镁盐储量巨大，菱镁矿储量也占世界第一位。但是由于生产技术和生产设备落后，长期以来只能生产低品质的氢氧化镁产品，附加值较低，在国际市场上没有竞争力，而高品质的阻燃型氢氧化镁产品又大多依赖进口，进口价格高达30000元/吨。因此，研究生产高附加值的氢氧化镁阻燃剂从经济和环保角度都具有重大意义。
[0004]目前，氢氧化镁的生产工艺方法有多种，但多以氯化镁或制盐副产的卤水为原料，加入碱类物质制得。制得的氢氧化镁产品中因氯离子较难洗涤除去，影响了阻燃型氢氧化镁的品质。因此开展以菱镁矿经煅烧后得到的菱苦土为原料生产高质量无氯氢氧化镁阻燃剂的研究，就显得十分必要。同时也可提高菱镁矿资源的开发利用程度，提高产品档次，增加附加值。
【发明内容】
[0005]菱苦土又可称作苦土粉或轻烧氧化镁粉，主要成分是氧化镁，主要作为镁系列产品制备的原料。本发明的目的是以菱镁矿经煅烧后得到的菱苦土为原料，生产高质量无氯氢氧化镁阻燃剂。该项技术成本低廉，附加值高，制得的氢氧化镁纯度较高，氯离子含量甚微，可作为阻燃剂使用。
[0006]本发明是通过如下技术方案实现的:
[0007]—种由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的方法，包括如下步骤:
[0008](I)以菱苦土为原料，在反应器中加入水，菱苦土，滴加98%浓硫酸进行酸解反应；
[0009](2)将步骤(1)得到的酸解液置于恒温水浴中，于80~95°C保温反应0.5_3h ；
[0010](3)在步骤(2)得到的浆料中加入一种氧化剂和中和剂，调节pH值为6.5~7.5，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液；
[0011](4)把步骤(3)得到的硫酸镁溶液配置成浓度为10~60g/L，加入碱性沉淀剂，在20-95°C下进行沉淀反应0.5-2h ；
[0012](5)将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液；
[0013](6)将步骤(5)制备的悬浮液转入高压反应釜中，搅拌，水热温度为150_220°C，进行水热改性0.5-10h ；[0014](7)将水热改性后的浆料过滤，并按滤饼和水的质量比为1: (1-10)进行洗涤，再过滤、干燥得到不含氯离子的氢氧化镁。
[0015]上述步骤(1)中98%浓硫酸与菱苦土的质量比2.5~3.5:1.0，水与菱苦土的质量比 8 ~20:1.0
[0016]上述步骤(3)中氧化剂为过氧化钠、次氯酸钠、双氧水中的任一种；中和剂为氢氧化钙、氢氧化钠、菱苦土中的任一种。
[0017]上述步骤(3)中氧化剂与原料菱苦土的质量比为0.001~0.03:1
[0018]上述步骤(4)中所述的碱性沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的任一种。
[0019]上述步骤(4)中所述碱性沉淀剂的加入质量要比按硫酸镁与碱性沉淀剂进行反应的化学平衡式计算得到的碱性沉淀剂应加入的质量过量。过量的质量百分数为0.1~
5% ο
[0020]上述步骤(6)中搅拌转速为10~200转/分钟。
[0021]本发明以菱苦土做原料，98%浓硫酸做酸解液，经酸溶除杂制得纯净的硫酸镁溶液，然后加入碱性沉淀剂，经常温反应制得氢氧化镁浆料。氢氧化镁浆料再经高压水热处理，得到阻燃型氢氧化镁。该项技术操作简单，成本低廉，附加值高。用此方法制得的氢氧化镁为规则的六方片状结构，其含量达到99%以上，Cl—的含量在10~20ppm，比表面积5~15m2/g。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的工艺流程。
【具体实施方式】
[0023]本发明由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的工艺流程如图1，其工艺过程包括下列步骤:
[0024](I)以菱镁矿在800~850°C煅烧得到的菱苦土(品位大于85%)，粒度在325目，为氢氧化镁产品制备的原料。在反应器中加入水，菱苦土，并将98%浓硫酸以10~30g/min慢慢加入反应器中。98%浓硫酸与菱苦土的质量比2.5~3.5:1.0，水与菱苦土的质量比8~20:1.0
[0025](2)98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于80~95°C保温搅拌反应05-3h。
[0026](3)在保温反应后的料液中加入一种氧化剂(过氧化钠、次氯酸钠或双氧水)，并逐渐加入一种中和剂(氢氧化钙、氢氧化钠或菱苦土)，以调节料液的PH值达到6.5~7.5，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。氧化剂与原料菱苦土的质量比为0.001~0.03:1
[0027](4)将制得的硫酸镁溶液配置成浓度为10~60g/L，加入碱性沉淀剂(氢氧化钾或氢氧化钠)，碱性沉淀剂的加入质量要比按硫酸镁与碱性沉淀剂进行反应的化学平衡式计算得到的碱性沉淀剂应加入的质量过量。过量的质量百分数为0.1~5%。然后在20-95°C下进行沉淀反应0.5-2h。
[0028](5)将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。[0029](6)将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定转速为10~200转/分钟，水热温度为150-220°C，进行水热改性0.5-10h ；
[0030](7)将水热改性后的浆料过滤，并按滤饼和水的质量比为1:(1-10)进行洗涤，再过滤、干燥得到晶型为规则的六方片状结构，氢氧化镁含量达到99%以上，Cl—的含量在10~20ppm，比表面积为5~15m2/g的产品。
[0031]实施例:
[0032]实施例1
[0033]常温下，在反应器中加入1600g 7jC, 200g菱苦土，并将500g98%浓硫酸慢慢加入反应器中，98%浓硫酸滴加速率为10g/min，98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于80°C保温搅拌反应0.5h。在保温反应后的料液中加入0.2g过氧化钠，并逐渐加入氢氧化钙，以调节料液的PH值达到6.5，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。将制得的硫酸镁溶液重新配置成浓度为60g/L的溶液,取IL硫酸镁溶液,加入2mol/L的氢氧化钾溶液500mL,在20°C下进行沉淀反应0.5h。将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定搅拌转速为10转/分钟，水热温度为150°c，进行水热改性10h，将水热改性后的浆料过滤，并按滤饼和水的质量比为1:1进行洗涤2次，再过滤、干燥得到氢氧化镁含量为99.48%，Cl—的含量为20ppm，比表面积为15m2/g的产品。
[0034]实施例2
[0035]常温下，在反应器中加入4000g水，200g菱苦土，并将700g98%浓硫酸慢慢加入反应器中，98%浓硫酸滴加速率为30g/min，98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于95°C保温搅拌反应3h。在保温反应后的料液中加入6g双氧水，并逐渐加入氢氧化钠，以调节料液的PH值达到7.`5，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。将制得的硫酸镁溶液重新配置成浓度为10g/L的溶液，取2L硫酸镁溶液，加入4mol/L的氢氧化钠溶液125mL，在95°C下进行沉淀反应2h。将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定搅拌转速为200转/分钟，水热温度为220°C，进行水热改性0.5h，将水热改性后的浆料过滤，并按滤饼和水的质量比为1:10进行洗涤2次，再过滤、干燥得到氢氧化镁含量为99.02%, CF的含量为IOppm,比表面积为5m2/g的产品。
[0036]实施例3
[0037]常温下，在反应器中加入2400g水，200g菱苦土，并将600g98%浓硫酸慢慢加入反应器中，98%浓硫酸滴加速率为20g/min，98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于90°C保温搅拌反应2h。在保温反应后的料液中加入2g次氯酸钠，并逐渐加入菱苦土，以调节料液的PH值达到7，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。将制得的硫酸镁溶液重新配置成浓度为45g/L的溶液，取IL硫酸镁溶液，加入2mol/L的氢氧化钾溶液383mL，在60°C下进行沉淀反应lh。将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定搅拌转速为100转/分钟，水热温度为170°C，进行水热改性4h，并按滤饼和水的质量比为1:10进行洗涤2次，再过滤、干燥得到氢氧化镁含量为99.12%，Cl—的含量为15ppm，比表面积为10m2/g的产品。
[0038]实施例4[0039]常温下，在反应器中加入3200g 7jC, 200g菱苦土，并将500g98%浓硫酸慢慢加入反应器中，98%浓硫酸滴加速率为15g/min，98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于85°C保温搅拌反应1.5h。在保温反应后的料液中加入4g双氧水，并逐渐加入氢氧化钙，以调节料液的PH值达到7，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。将制得的硫酸镁溶液重新配置成浓度为30g/L的溶液，取2L硫酸镁溶液，加入4mol/L的氢氧化钠溶液258mL，在70°C下进行沉淀反应1.5h。将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定搅拌转速为120转/分钟，水热温度为200°C，进行水热改性6h，并按滤饼和水的质量比为1:10进行洗涤2次，再过滤、干燥得到氢氧化镁含量为99.24%, CF的含量为18ppm，比表面积为13m2/g的产品。
[0040]实施例5
[0041]常温下，在反应器中加入2000g 7jC, 200g菱苦土，并将600g98%浓硫酸慢慢加入反应器中，98%浓硫酸滴加速率为15g/min，98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于85°C保温搅拌反应1.5h。在保温反应后的料液中加入0.2g过氧化钠，并逐渐加入氢氧化钠，以调节料液的PH值达到7.5，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。将制得的硫酸镁溶液重新配置成浓度为35g/L的溶液,取IL硫酸镁溶液,加入2mol/L的氢氧化钾溶液292mL，在80°C下进行沉淀反应1.5h。将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定搅拌转速为160转/分钟，水热温度为150°C，进行水热改性8h，并按滤饼和水的质量比为1:10进行洗漆2次,再过滤、干燥得到氢氧化镁含量为99.36%, Cr的含量为16ppm,比表面积为12m2/g的产品。
[0042]实施例6
[0043]常温下，在反应器中加入2800g 7jC, 200g菱苦土，并将700g98%浓硫酸慢慢加入反应器中，98%浓硫酸滴加速率为20g/min，98%浓硫酸滴加完毕后，将酸解液置于恒温水浴中，于90°C保温搅拌反应lh。在保温反应后的料液中加入2g次氯酸钠，并逐渐加入菱苦土，以调节料液的PH值达到6.5，保温过滤，得到纯净的硫酸镁溶液。将制得的硫酸镁溶液重新配置成浓度为50g/L的溶液，取2L硫酸镁溶液，加入4mol/L的氢氧化钠溶液433mL，在80°C下进行沉淀反应0.5h。将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液。将上述悬浮液转入高压反应釜中，设定搅拌转速为70转/分钟，水热温度为160°C，进行水热改性2h，并按滤饼和水的质量比为1:10进行洗涤2次，再过滤、干燥得到氢氧化镁含量为99.18%, Cl的含量为14ppm,比表面积为14m2/g的产品。
【权利要求】
1.一种由菱苦土生产无氯氢氧化镁阻燃剂的方法，包括如下步骤: (O以菱苦土为原料，在反应器中加入水，菱苦土，滴加98%浓硫酸进行酸解反应； (2)将步骤(1)得到的酸解液置于恒温水浴中，于80~95°C保温反应0.5-3h ； (3)在步骤(2)得到的浆料中加入氧化剂和中和剂，调节pH值为6.5~7.5，保温过滤，得到硫酸镁溶液； (4)把步骤(3)得到的硫酸镁溶液配置成浓度为10~60g/L，加入碱性沉淀剂，在20-95°C下进行沉淀反应0.5-2h ； (5)将沉淀反应后的浆料过滤、洗涤，所得滤饼放入水溶液中搅拌分散，制成固含量为10%的悬浮液； (6)将步骤(5)制备的悬浮液转入高压反应釜中，搅拌，水热温度为150-220°C，进行水热改性0.5-10h ； (7)将水热改性后的浆料过滤，并按滤饼和水的质量比为1:(1-10)进行洗涤，再过滤、干燥得到无氯氢氧化镁。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(1)中98%浓硫酸与菱苦土的质量比2.5~3.5:1.0，水与菱 苦土的质量比8~20:1.0。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(3)中氧化剂为过氧化钠、次氯酸钠、双氧水中的任一种；中和剂为氢氧化钙、氢氧化钠、菱苦土中的任一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(3)中氧化剂与原料菱苦土的质量比为 0.001 ~0.03:1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(4)中所述的碱性沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的任一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(4)过量加入碱性沉淀剂。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的步骤(6)中搅拌转速为10~200转/分钟。
【文档编号】C01F5/22GK103523808SQ201310454055
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】颜亚盟, 张仂, 刘安双, 宋礼慧 申请人:中盐制盐工程技术研究院