专利名称：一种用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种氢氧化镁阻燃剂的制备方法，尤其是用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的制备方法，属于化学技术领域。
背景技术：
氢氧化镁粉体材料作为无机、抑烟、无毒阻燃剂，在高聚物阻燃领域中广泛应用， 适用于PP、PE、EVA、PVC、三元乙丙胺及不饱和聚酯等高分子材料的阻燃和消烟。它具有热稳定性好、无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体、发烟量少、不产生二次污染等特点，是低烟无卤阻燃剂体系的主要品种。随着高分子材料工业应用的飞速发展及环保要求越来越高，市场对无机阻燃剂要求是越来越大，现在销量最大的是氢氧化铝，但氢氧化镁与它相比具有热稳定性好、可促进基材成炭等优点，因此在阻燃市场上有取代氢氧化铝的趋势，市场前景非常可观。阻燃级氢氧化镁作为填充型的阻燃剂与普通氢氧化镁、环保用氢氧化镁、医药级氢氧化镁不同，它要求阻燃级氢氧化镁要具有晶型规则、表面极性弱、比表面积小、分散性好、与高分子材料相容性好等特点。否则，在与高分子材料加工过程中遇到困难而无法作为阻燃剂使用。我国是镁资源大国，尤其是西部盐湖中镁资源储量巨大。内蒙古、新疆、青海、西藏等四大湖区中盐湖均为富镁盐湖，其中镁资源比较集中的地区分布于青海柴达木盆地。青海湖的镁盐总量即37亿吨，其中察尔汗盐湖氢氧化镁储量超过15亿吨，居世界第二位。但是，由于长期以来盐湖资源开发主要集中在钾、锂、硼等资源，对镁资源的开发只停留在初级阶段。其中利用盐湖资源生产碳酸锂的过程中，每生产1吨碳酸锂副产10吨氧化镁废渣。 这不仅造成资源浪费，更主要是造成环境及盐湖卤水资源的严重污染。因此，在盐湖的开发利用过程中，加强盐湖镁资源的技术研究，多途径开发我国镁系化合物是非常必要的，加快镁产品的系列化、高附加值化是亟待解决的问题。碳酸锂生产线副产物为氧化镁废渣及盐酸，目前副产物盐酸在碳酸锂生产线上回收利用用于除去卤水中的硼，也可以作为产品销售。氧化镁废渣为白色固体颗粒状产品，粒度约100目。主要成分为氧化镁，其他的为硼酸镁及酸不溶物等杂质，当前一般作为生产废渣来处理，没有回收利用，造成环境污染。氧化镁废渣为白色固体颗粒状产品，粒度约100目。主要成分为氧化镁，其他的为硼酸镁及酸不溶物等杂质。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的方法。采用该方法制备氢氧化镁，解决了碳酸锂生产中废渣的回收利用问题，减少了对环境的污染，充分利用了锂、镁资源。为解决以上问题，本发明采用以下技术方案一种用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的方法，其特征在于所述制备方法为氧化镁渣经除杂、研磨、筛分、水合反应、过滤、洗涤、干燥、表面改性工序，得到氢氧化镁阻燃剂；
a、除杂工序为首先，向调配罐中加入自来水，然后投入氧化镁渣搅拌得到浆料，氧化镁的重量百分比浓度为20-30%，浆料经溢流槽、固液旋流分离器进行漂洗及旋流分离，除去浆料中漂浮的杂质及不溶于酸的颗粒；
b、研磨、筛分工序为将初步除杂后的浆料采用磨剥机研磨，然后经过浆料过筛处理， 除掉沙粒及烧结的氧化镁，浆料的粒度控制在< 5 μ m ；
C、水合反应工序为在反应釜中进行，加入氢氧化钠溶液，升温至100-200°C，保温时间3-8小时，浆料碱度控制在NaOH ( 2. 5mol/L，得到氢氧化镁阻燃剂浆料，在以上条件下， 浆料水合碱度、温度越高，比表面积越小，晶型越规则，产品品质越高。d、过滤、洗涤、干燥工序为将得到的氢氧化镁阻燃剂浆料置于板框式压滤机内进行过滤，得到滤饼和滤液，滤液为氢氧化钠溶液，可以回收利用，调浓后可以用于除杂工序中，继续用来调配反应前浆料的碱度，再将滤饼用水进行洗涤，主要是洗涤滤饼中含有的氢氧化钠和氯离子，洗涤至滤液的PH值小于10，洗涤液回收用于除杂工序以调配浆料的碱度，然后采用闪蒸干燥机将滤饼进行干燥，干燥温度140-160°C，出风温度115-145°C，得到氢氧化镁阻燃剂原粉；
e、表面改性处理工序为将得到的氢氧化镁阻燃剂原粉和硅烷偶联剂加入到高搅机中搅拌均勻，然后把温度升高到60-100°C，保温10-30分钟，即可得到硅烷偶联剂表面改性的氢氧化镁阻燃剂产品。经过硅烷偶联剂改性后，降低了产品表面极性，使氢氧化镁由亲水变为亲油，从而提高了产品与聚合物的相容性。步骤a中得到的氧化镁废渣可以经过机械粉碎再次使用，步骤d中的洗涤液洗涤废水呈碱性可以选择卤水进行中和，生成的氢氧化镁可以用来制备氢氧化镁阻燃剂。具体化学反应方程式如下 MgCHH2O= Mg(OH)2
Mg2B205+2Na0H+H20 =2Mg (OH) 2+2NaB02 YRSi (OX) 3+3H20 — YRSi (OH) S+3X0H YRSi(OH) 3+ Mg(OH)2 — YRSiO2 Mg 0H+2H20
YR代表的是有机官能团，可以是丙基、乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基，OX代表的是可水解的基团，OX—般为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基，YRSiA Mg OH是硅醇与氢氧化镁发生反应脱掉两个水而形成的硅氧烷。本发明采用以上技术方案，具有以下优点氧化镁废渣经除杂、研磨、筛分、水合反应、过滤、洗涤、干燥、表面改性工序，得到氢氧化镁阻燃剂，除杂产生的废渣可以再次粉碎作为原料使用，洗涤产生的排放废水经处理得到的产物可以用来生产氢氧化镁阻燃剂，整个生产过程实现零排放，减少了对环境的污染。硅烷偶联剂与氢氧化镁发生化学键合，从而得到表面极性弱、分散性好的氢氧化镁阻燃剂。硅烷偶联剂的分子结构中具有两个活性官能团，一个是与硅原子联接的官能团， 又称无机端，另一个是与亚烷基联接的官能团。无机端经水解后与氢氧化镁界面反应，有机端则与有机界面进行作用，因而改进了复合材料组分间的作用。作为偶联剂使用时，无机端首先水解形成硅醇，然后再与填料表面上的羟基反应。偶联剂另一端的有机基则与树脂反应，形成坚固的化学结合。从而改变了氢氧化镁亲水疏油的表面性质，降低了氢氧化镁的表面极性，提高了其在聚合物基体中的分散性和相容性，从而提高了氢氧化镁在聚合物产品加工中的机械性能和力学性能。下面结合实施例对本发明进行详细说明。
具体实施例方式实施例1，一种用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的方法，氧化镁渣经除杂、研磨、筛分、水合反应、过滤、洗涤、干燥、表面改性工序，得到氢氧化镁阻燃剂；
a、除杂工序为首先，向调配罐中加入自来水，然后投入氧化镁渣IOOg搅拌得到浆料， 氧化镁的重量百分比浓度为20%，浆料经溢流槽、固液旋流分离器进行漂洗及旋流分离，除去浆料中漂浮的杂质及不溶于酸的颗粒；
b、研磨、筛分工序为将初步除杂后的浆料采用磨剥机研磨，然后经过浆料过筛处理， 除掉沙粒及烧结的氧化镁，浆料的粒度控制在< 5 μ m ；
C、水合反应工序为在反应釜中进行，加入浓度为10. 5mol/L的氢氧化钠溶液，调整浆料碱度为0. 2mol/L，升温至100°C，保温时间为池，得到氢氧化镁阻燃剂浆料；
d、过滤、洗涤、干燥工序为将得到的氢氧化镁阻燃剂浆料置于板框式压滤机内进行过滤，得到滤饼和滤液，滤液为氢氧化钠溶液，可以回收利用，调浓后可以用于除杂工序中，继续用来调配反应前浆料的碱度，再将滤饼用自来水进行洗涤，主要是洗涤滤饼中含有的氢氧化钠和氯离子，洗涤至滤液的PH值小于10，洗涤液回收用于除杂工序以调配浆料的碱度，然后采用闪蒸干燥机将滤饼进行干燥，干燥温度140°C，出风温度115°C，得到氢氧化镁阻燃剂原粉；
e、表面改性处理工序为将得到的氢氧化镁阻燃剂原粉和丙基硅烷偶联剂加入到高搅机中，然后把温度升高到100°C，保温20分钟，即可得到硅烷偶联剂表面改性的氢氧化镁阻燃剂产品。经过硅烷偶联剂改性后，降低了产品表面极性，使氢氧化镁由亲水变为亲油，从而提高了产品与聚合物的相容性。经检测，所得氢氧化镁阻燃剂的质量指标如下表
权利要求
1. 一种用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的方法，其特征在于所述制备方法为氧化镁渣经除杂、研磨、筛分、水合反应、过滤、洗涤、干燥、表面改性工序，得到氢氧化镁阻燃剂；a、除杂工序为首先，向调配罐中加入自来水，然后投入氧化镁渣搅拌得到浆料，氧化镁的重量百分比浓度为20-30%，浆料经溢流槽、固液旋流分离器进行漂洗及旋流分离，除去浆料中漂浮的杂质及不溶于酸的颗粒；b、研磨、筛分工序为将初步除杂后的浆料采用磨剥机研磨，然后经过浆料过筛处理， 除掉沙粒及烧结的氧化镁，浆料的粒度控制在< 5 μ m ；C、水合反应工序为在反应釜中进行，加入氢氧化钠溶液，升温至100-200°C，保温时间3-8小时，浆料碱度控制在NaOH ( 2. 5mol/L，得到氢氧化镁阻燃剂浆料；d、过滤、洗涤、干燥工序为将得到的氢氧化镁阻燃剂浆料置于板框式压滤机内进行过滤，得到滤饼和滤液，将滤饼用水进行洗涤，洗涤至滤液的PH值小于10，然后采用闪蒸干燥机将滤饼进行干燥，干燥温度140-160°C，出风温度115-145°C，得到氢氧化镁阻燃剂原粉；e、表面改性处理工序为将得到的氢氧化镁阻燃剂原粉和硅烷偶联剂加入到高搅机中搅拌均勻，然后把温度升高到60-100°C，保温10-30分钟，得到硅烷偶联剂表面改性的氢氧化镁阻燃剂产品。
全文摘要
本发明涉及一种用碳酸锂副产物氧化镁渣制备氢氧化镁阻燃剂的方法，氧化镁渣经除杂、研磨、筛分、水合反应、过滤、洗涤、干燥、表面改性工序，得到氢氧化镁阻燃剂，除杂产生的废渣可以再次粉碎作为原料使用，整个生产过程实现零排放，减少了对环境的污染，硅烷偶联剂与氢氧化镁发生化学键合，从而得到表面极性弱、分散性好的氢氧化镁阻燃剂，无机端首先水解形成硅醇，然后再与填料表面上的羟基反应。偶联剂另一端的有机基则与树脂反应，形成坚固的化学结合。从而改变了氢氧化镁亲水疏油的表面性质，降低了氢氧化镁的表面极性，提高了其在聚合物基体中的分散性和相容性，从而提高了氢氧化镁在聚合物产品加工中的机械性能和力学性能。
文档编号C09K21/02GK102408121SQ201110247139
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年3月4日
发明者刘建华, 卢海蛟, 吴亚红, 姜明亮, 张文增, 王东, 王海泉, 逄奉建, 郝连庆 申请人:山东海龙股份有限公司