氢氧化镁及氧化镁制备和应用的研究进展

氢氧化镁作为一种应用广泛的无机化工材料,受到国内学者们的广泛关注。综述了近年来氢氧化镁的主流制备方法和表面改性方法及主要应用,同时对高品质氧化镁的制备及应用进行了简要阐述。

石灰石干法制备高性能氢氧化钙的工艺及应用研究

干法制备氢氧化钙生产流程简单、生产效率高且具有良好的脱硫效果,但以矿石为原料生产的氢氧化钙在纯度和比表面积等性能方面仍需要提升。为了采用干法制备出高性能氢氧化钙,以某矿山的石灰石为原料,考察水灰比、反应时间、反应温度、添加剂、消化方式对氢氧化钙性能的影响。采用比表面积分析仪、XRD、SEM和FTIR对样品进行了表征。结果表明:在水灰比(水与石灰质量比)为0.5、反应时间为40 min、反应温度为40℃、添加4%(质量分数)PEG400、3次消化条件下制备的氢氧化钙性能最优,CaO水化率为95.28%、Ca(OH)_(2)纯度为93.91%、Ca(OH)_(2)比表面积为52.62 m^(2)/g、Ca(OH)_(2)气孔容量为0.163 cm^(3)/g,此研究为制备高性能氢氧化钙提供理论基础。

TRIZ理论在轻烧粉氨气法制备氢氧化镁过程中的应用研究

TRIZ理论作为一种普遍的问题解决方法,在各工业领域的技术创新方面都有着广泛的成功应用。依据2010年的TRIZ理论,对以轻烧粉为原料,氨气法制备氢氧化镁过程中出现的杂质影响产品形貌的问题做了矛盾分析。根据矛盾矩阵指示,选取02抽取/分离原理、24中介物原理和35改变物理化学状态原理,进行具体应用研究。研究结果表明,应用02抽离/分离原理对蒸氨溶液除杂,并采用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射仪对产品表征,得到纯度较高、形貌较好、分散性良好、附加值高的氢氧化镁;应用24中介物原理,分别利用蒸氨溶液与正丁醇-水体系、正丁醇-丙酮-水体系进行盐效萃取,但分离效果不理想;应用35改变物体的物理或化学状态原理,将蒸氨溶液冷却结晶,晶体主要为氯化铵,未实现结晶提取氯化镁的目的。

硅钢级氧化镁制备的研究进展

硅钢级氧化镁作为特种系列氧化镁之一,其主要用作生产取向硅钢的重要涂层材料。随着中国取向硅钢产量的增加,对取向硅钢提出了更高的要求,硅钢级氧化镁的生产制备也越来越得到重视。在研究分析相关文献的基础上,从纯度、水化率、活性、黏结性、粒度分布5个方面出发,阐述了硅钢级氧化镁的特点,介绍了硅钢级氧化镁在取向硅钢生产过程中的作用,并对硅钢级氧化镁的制备方法及各工艺优缺点进行了分类总结,其具体制备方法包括碳铵法、碳化法、水化法和氨法。最后,从水化剂、除杂方式、绿色工艺3个方面对硅钢级氧化镁的未来发展进行了系统的展望。

金催化乙炔氢氯化的密度泛函理论研究进展

乙炔氢氯化(AH)是生产氯乙烯的主要途径之一,传统上使用高毒性的汞催化剂,因此开发无汞催化剂迫在眉睫.金(Au)催化剂是最有潜力的替代催化剂之一,然而其活性Au物种、反应物的活化过程或反应过渡态结构等催化机理仍不够清晰.密度泛函理论(DFT)在研究由Au催化AH的反应机理中发挥了极其重要的作用.我们综述了DFT对金催化剂活性位点、反应物在催化剂上的吸附性质及反应机理的研究进展.重点讨论了DFT对阳离子金和金簇催化AH反应过程的模拟计算,包括Au电子状态、其它原子掺杂及金簇尺寸和形状对催化AH反应影响的模拟.结果表明DFT模拟计算在微观分子尺度上研究反应物的吸附、反应中间体及过渡态等方面发挥了关键作用,对理解Au催化AH反应机理做出了重要贡献.

轻烧粉氨气法制备氢氧化镁阻燃剂的研究

以除硫酸根后的轻烧粉精制液为原料,氨气为沉淀剂,在无表面活性剂条件下制备阻燃剂型氢氧化镁。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和激光粒度仪对产品进行表征。实验研究了通氨速率、反应温度对氢氧化镁产品形貌和粒度的影响,在较优的反应温度和通氨速率条件下考察了纯晶种加入量对产品的影响。实验结果表明,在纯晶种加入量为3%(质量分数)、氨气流量为300 m L/min、沉镁温度为90℃为制备阻燃剂型氢氧化镁的最佳条件,在此条件下产品的粒径D_(50)=1.2μm,比表面积(BET)为6.3 m^2/g,转化率达到81.2%。

微乳液体系中形貌可控合成碳酸钙的研究

采用不同微乳液体系制备出形貌可控的碳酸钙颗粒,并对表面活性剂、助表面活性剂和碳酸钙前驱体等影响因素进行了研究。结果表明,选择合适的表面活性剂可以提高微乳液体系中分散相的分散度,从而更有效地抑制碳酸钙颗粒的生长;通过改变助表面活性剂的种类,不但可以得到环境友好型微乳液体系,而且可以控制碳酸钙颗粒的生长方向;通过改变钙源,提供了一种与传统的油包水(W/O)型微乳液完全不同的材料制备方式,即水包油(O/W)型体系相界面反应模式,此反应模式使反应不再限制在水核中而是拓展到所有两相接触的接触面,并得到无定型碳酸钙颗粒。

无机矿物质对油页岩自加热干馏过程的影响

油页岩(OS)自加热干馏(SHR)是一种无需低温热载体、通过OS与含氧气体发生非燃烧放热反应而使干馏温度自发升高的干馏方式,大大降低了干馏过程所需的热量输入,但页岩油产率无明显损失。为探究OS所含无机矿物质对SHR过程特性的影响规律,本文首先采用HCl、HNO3或HF去除OS的碳酸盐、硅酸盐或硫铁矿,然后将经过不同酸去矿物化的OS用于SHR,结合TG、FT-IR、BET、XRD和GC-MS等表征技术,讨论了矿物质对SHR过程干馏峰值温度、半焦孔隙特征、页岩油的收率及组成的影响。研究结果表明:不同酸处理对SHR的峰值温度、半焦的性质以及油收率影响不同,碳酸盐对SHR有促进作用,硅酸盐有抑制作用,硫铁矿无明显作用。尽管不同的矿物质对SHR过程有上述不同的影响,但对所生成页岩油的组成没有明显的影响,本文所获得的所有页岩油均主要由饱和脂肪烃构成。

轻烧粉酸溶法制备氢氧化镁及热分解机理研究

以菱镁矿轻烧粉和盐酸为原料,经过酸溶反应得到酸溶精制液,再以氨气为沉淀剂制备氢氧化镁.研究酸溶过程中Mg^(2+)浸出率随酸矿比(HCl与MgO物质的量的比,以下同)、酸溶时间和盐酸浓度的变化规律;沉镁过程中反应温度、氯化镁初始浓度和氨镁比(氨气与氯化镁中Mg^(2+)物质的量的比,以下同)对Mg^(2+)转化率的影响.采用SEM和XRD对产品表征,利用热重分析对氢氧化镁在不同升温速率下热分解动力学和机理进行研究.结果表明:酸矿比1.9∶1、盐酸浓度2.0 mol/L、酸溶2 h时,镁离子浸出率达到89.4%;氯化镁浓度1.0 mol/L、80℃、氨镁比4∶1时,镁离子转化率达到91.8%.通过Doyle法和Kissinger法计算氢氧化镁热分解活化能,其平均热分解活化能为153.73 kJ·mol^(-1).对热重分析数据进行处理和拟合,判断氢氧化镁热分解反应机理函数为Avrami-Erfeev(n=1.5)的随机成核和随后生长机理.

微晶菱镁矿蒸氨及水化动力学研究

为加强微晶菱镁矿的深入研究,分别以微晶菱镁矿经高温煅烧所得微晶MgO和辽宁某工厂轻烧MgO为原料进行蒸氨、沉镁、煅烧得到MgO,并进行水化实验。采用水合法考察了MgO活性对蒸氨动力学的影响,探究了反应温度、固液比对产品粒径及水化率的影响,考察了不同固液比所得产品形貌,并对水化曲线进行分析,确定了不同镁源的水化反应控制类型。结果表明:二者的蒸氨反应都受扩散控制;在100℃、9 h条件下,固液比为1/5时,微晶MgO水化产品呈完整的六方片状结构,而轻烧MgO水化产品的片状结构大小不一且不规整;二者水化反应均属于化学反应控制类型。此研究为微晶菱镁矿的利用发展提供了新思路。

白云石制备似立方体状方解石型碳酸钙晶体及其机理研究

以轻烧白云石粉、氯化铵和二氧化碳为原料,在未使用晶型控制剂的情况下,通过蒸氨-沉钙过程制备出了似立方体状碳酸钙。研究了反应温度、溶液中钙离子浓度、通气速率、搅拌速度以及陈化时间对碳酸钙中方解石相含量以及晶体形貌的影响,并探索了沉钙反应的晶型控制机理。结果表明,在反应温度40℃、钙离子浓度0.05 mol/L、通碳速率100 mL/min、搅拌速度400 r/min和陈化时间2 h的条件下,制备出形貌规整、粒径分布均匀的似立方体状碳酸钙,平均粒径为5~10μm。该研究为提升白云石的使用价值、生产高附加价值的碳酸钙产品,以及提高白云石资源的利用率提供理论基础。

碳化法形貌可控制备碳酸钙的研究

碳化法通常只能获得立方结构的碳酸钙。采用碳化法,通过调控反应温度、晶型控制剂种类(无机或有机)和反应时间等条件,分别得到了不同形貌的碳酸钙,包括立方状、棒状、片状、无定型以及纺锤状的碳酸钙粒子,实现了碳酸钙形貌的可控合成。此外,对碳酸钙不同形貌的形成机理进行了初步分析。结果表明:反应温度与反应时间对碳酸钙颗粒的成核与生长速率起着重要的作用,而晶型控制剂主要对晶粒的生长方向产生影响。选取棒状碳酸钙的形成过程,通过考察反应时间对碳酸钙形貌的影响,得出棒状碳酸钙晶体的形成机理是溶解再结晶过程。

添加碳酸钙对油页岩热解和燃烧反应特性的影响

先将油页岩和Ca CO3以不同的比例进行掺混(油页岩:Ca CO3质量比从9:1到2:8之间),然后利用热重分析技术(TG)研究了Ca CO3的加入对油页岩热解和燃烧反应特征的影响规律。结果表明:在油页岩有机质热解和燃烧过程中其反应的转化率基本都随着Ca CO3添加比例的增加而增大;而其活化能基本都随着Ca CO3添加比例的增加而降低,在Ca CO3添加比例为2:8时,对于热解过程,活化能由纯油页岩反应时的120.69 k J/mol降至90.22 k J/mol,对于燃烧过程,活化能由纯油页岩下的58.69k J/mol降至54.83 k J/mol。

方解石制备碳酸钙晶须的影响因素及机理

以方解石矿石为原料,利用制备的重镁水(Mg(HCO_(3))_(2))及中间产物氯化钙制备文石型碳酸钙晶须,并采用SEM、XRD及EDS对产品进行表征。探究了重镁水与氯化钙反应过程中反应温度、反应时间、镁钙浓度比、重镁水浓度以及搅拌速度对碳酸钙晶须形貌的影响。通过单因素实验得出了最佳工艺条件:温度40℃、反应时间2 h、镁钙浓度比6∶1、重镁水浓度0.14 mol/L、搅拌速度150 r/min。在此条件下,制得了长度为40~65μm、直径为0.6~1.5μm、长径比为25~45的文石型碳酸钙晶须。

白云石制备碳酸钙晶须及其机理的研究

以白云石为原料,采用气液接触法制备碳酸钙晶须。研究了煅烧条件对白云石分解的影响;同时对碳酸钙晶须的制备以及机理进行了研究,采用XRD、SEM等分析手段对产品进行表征。结果表明,白云石在煅烧温度850℃,升温速率10℃/min,煅烧时间4 h的情况下,分解效果最佳;反应温度、通气速率和搅拌速率对碳酸钙晶须的生成具有显著作用,通过对结晶过程以及晶体的生长理论来解释碳酸钙晶须的生成。

利用方解石制备文石型碳酸钙晶须的研究

以方解石碳酸钙为原料,以氯化镁为晶型控制剂,制备文石型碳酸钙晶须。研究了搅拌速率、反应温度、Ca(OH)2浓度、镁钙比、反应时间对文石型碳酸钙晶须制备的影响,并讨论其生长机理。通过SEM和XRD对产品形貌、结构及组成做了表征。得到最佳工艺条件:镁钙物质的量比为2、反应温度为110℃、二氧化碳通入量为100 m L/min、氢氧化钙浓度为0.5 mol/L、搅拌速度为150 r/min、反应时间为1 h,在此条件下所制备的碳酸钙晶须直径为1~4μm,长度为15~30μm。

阴离子对Mg(OH)_2晶体生长及形貌的影响机理

以轻烧粉、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵、硫酸铵为原料,氨气为沉淀剂,采用氨循环法制备氢氧化镁晶体,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其进行表征分析。采用Materials Studio分子模拟软件中的CASTEP模块,计算了Cl^-、NO_3^-、CH_3COO^-对氢氧化镁晶体(001)、(101)晶面生长的影响。结果表明,采用不同的镁盐得到不同形貌的氢氧化镁晶体阴离子电负性越大,对晶体形貌影响越小;Mg(OH)_2晶体的(001)、(101)晶面能量与布居数分析表明,Cl^-、NO_3^-、CH_3COO^-使晶体的(001)、(101)面的表面能增大、Fermi能级减小,阴离子与(001)、(101)晶面之间形成新的具有微弱共价性的离子键,影响晶体晶面的生长。理论计算较好地解释了不同形貌的氢氧化镁晶体的形成原因。

氨气沉淀法制备碱式硝酸铜及其形貌机理研究

本文以硝酸铜为原料,采用氨气沉淀法制备了多种形貌的碱式硝酸铜。研究了反应过程中温度、通氨时间和通氨速率对产品微观形貌和产品收率的影响,在最佳反应条件,即反应时间40 min、反应温度90℃、通氨速率500 mL/min时,产品收率达到50%,产品形貌为类六方片状,分散性好,粒径分布接近于正态分布。在产品中发现由纳米级碱式硝酸铜颗粒紧密排布而成的二维纳米网状结构,上面分布有纳米级微孔。采用Morphology及CASTEP程序对碱式硝酸铜生长习性进行理论分析,计算结果与实验吻合,由温度引起的(001)晶面显露程度变化是导致宏观形貌不规则的重要因素。

氧化镁蒸氨反应的动力学和机理研究

以轻烧粉和氯化铵反应为出发点,研究了氧化镁蒸氨反应过程的动力学和反应机理。结果表明:当反应30 min时,70~90℃条件下溶液中镁离子浓度约为0.14 mol/L,100℃时浓度为0.5 mol/L。XRD结果表明,蒸氨过程中未反应生成Mg2+的氧化镁以氢氧化镁存在于滤渣中。随着煅烧温度的升高,氧化镁水化反应活化能逐渐增加。当煅烧温度为600℃时,反应活化能为64.7899 kJ/mol;当煅烧温度为800℃时,反应活化能为81.3506 kJ/mol。氢氧化镁和氧化镁按不同物质的量比混合进行蒸氨反应时,蒸氨速率随体系中氢氧化镁含量的增加而升高。氧化镁蒸氨体系可分为2个阶段:第一阶段,氧化镁在铵盐体系中进行水化反应生成氢氧化镁,同时部分氧化镁和氢氧化镁进行蒸氨反应生成镁离子;第二阶段,整个体系完全变成氢氧化镁蒸氨体系。

以白云石为原料氨碱法制备球霰石及其生成机理研究

采用仿Solvay氨碱法,以白云石为起始原料,在碱性环境下制备出高球霰石含量的碳酸钙。XRD和SEM表征结果显示,碳化温度为20~40℃时的产品为球霰石;40~60℃时的产品为方解石;60~90℃时的产品为文石。球霰石的高倍SEM发现产品有许多微孔结构,对产品进行比表面积测定为32.653 m^(2)/g,孔径为2.972 nm,为生物分子的装载提供了良好的空间。对球霰石的形成机理分析表明,NH_(4)^(+)-NH3缓冲体系不仅可以增加碳酸钙的过饱和度,还可以改善溶液环境,为球霰石的生长提供了一个良好的溶液环境,溶液中微量的Mg^(2+)起到了促进完好晶型形成的作用。