镁是地壳中含量高、分布广的元素之一,在自然界中,镁只以化合物形态存在。现在工业开采规模较大的有菱镁矿、白云石、光卤石等,但是大量的镁主要是以氯化物和硫酸盐的形式溶存于海水、盐湖水和井卤中。我国沿海卤水资源丰富,有含镁浓度很高的盐湖和盐田苦卤,为我国镁盐工业的发展提供了丰富的原料基础。盐湖卤水等杂质含量少、生产工艺简单且产品更易达到高纯要求,又是可再生资源,所以以盐湖卤水等为原料生产镁系产品已被世界各国广泛采用。轻质氧化镁亦称工业氧化镁,在陶瓷、耐火制品、各种粘合剂、油漆填料、橡胶的促进剂与活化剂以及医药、建筑、食品等行业用途较广。轻质碳酸镁又称碱式碳酸镁,相对密度小,质轻而松,无毒、无味,在空气中稳定,常用作橡胶制品的优良填充剂和增强剂,在建筑行业中常用作绝热、耐高温的防火保温材料,在食品行业中可用作添加剂和镁元素补充剂等,还可用于干燥剂、护色剂、载体、抗结块剂等。以卤水为原料制备轻质氧化镁和轻质碳酸镁的方法主要有卤水-纯碱法、卤水-碳铵法等,该法对设备要求较低、工艺简单而被广泛应用,但生产成本受纯碱和碳酸氢铵市场价格的影响较大。工业上有很多废弃的碱液,将它们处理后用于与卤水反应制备轻质氧化镁和轻质碳酸镁,就可以变废为宝,减少环境污染又产生了经济效益,在节能减排方面具有重大意义。纳米级氧化镁是一种新型高功能精细无机材料,其粒径介于1～100nm。由于纳米级氧化镁有着不同于本体材料的热、光、电、磁学和化学等特殊性能,应用较普通氧化镁更为广泛,因此成为镁资源开发的首选产品之一。我国含镁资源丰富,使得氢氧化镁廉价易得,其性质比较温和,是一种弱碱,通过控制条件,可与工业草酸在一定条件下反应制得纳米氧化镁。此工艺对设备要求不高,所得氧化镁产品纯度高、晶型好,易于工业化生产。本论文以工业废碱和卤水为原料,制备了轻质氧化镁和轻质碳酸镁,并以氢氧化镁和工业草酸为原料制备了纳米氧化镁,探讨了最优条件,为实现规模化生产提供了一定参考价值。

主要研究内容为：1、工业废碱与卤水制备轻质氧化镁以工业废碱和卤水为原料,在50℃下反应,850℃煅烧1h,制备轻质氧化镁。保持总碱度不变,研究碳酸钠与氢氧化钠浓度比对氯离子洗涤及中间产物过滤性的影响,并探讨了其对前驱物失重率、产品中MgO含量、堆积密度、CAA值及粒径分布的影响。研究表明,在总碱度不变的情况下,碳酸钠与氢氧化钠浓度比为1.5∶1时,氯离了较容易洗涤,中间产物过滤性最好,前驱物失重率最低,所得氧化镁产品粒径较小且分布均匀,MgO含量大于98%,堆积密度较小,活性较好,含氯量低于0.03%。2、工业废碱与卤水制备轻质碳酸镁以工业废碱与卤水为原料,在50℃下反应,过滤洗涤至滤液中无氯离子后将滤饼配成一定浓度的浆液,通入一定时间的二氧化碳后将其热解并抽滤,所得产物在110℃进行干燥,即得所需产品。 

本文通过控制CO2流量为一定值,研究了通入不同时间CO2后浆液中Mg2+浓度变化趋势、所得碳酸镁产品的堆积密度和灼烧减量的变化趋势,并用粒度分析测试仪测定所得碳酸镁产品的粒度变化情况。实验表明,控制CO2为25-30L/h,通入1h的CO2,以一定的升温速率升至60℃停留10min后再升温至90-95℃热解,所得产品为片状叠积起来的短棒状形貌；在60℃通空气热解,可得到表面光滑的棒状轻质碳酸镁。3、工业草酸与氢氧化镁制备纳米氧化镁以工业草酸和氢氧化镁为原料,研究了反应温度、反应时间、煅烧温度、煅烧时间、草酸浓度和表面活性剂浓度对氧化镁产品粒径的影响。研究表明,草酸浓度为0.8mol/L、农面活性剂浓度为1.0mmol/L、在40℃反应20min得到的中间产物在600℃煅烧2h,可制得纳米氧化镁,粒径在50nm左右。