Влияние различных факторов на технологию производства основного карбоната магния
|
Гидратация окиси магния, карбонизация магнезиальной суспензии и разложение бикарбонатных растворов изучены в России рядом исследователей. Ниже приведены основные результаты этих работ. Условия гидратации обожженного магнезита. Большое влияние на скорость гидратации магнезита оказывают условия, при которых он был обожжен. Например, повышение температуры обжига саткинского магнезита с 700 до 1100° снижает степень гидратации при 20° с 9,3 до 1,6% Ниже приведена зависимость степени гидратации магнезита от температуры его обжига:  Эти данные получены при температуре раствора 20° и продолжительности гидратации 8 час. При повышении температуры суспензии от 20 до 60° скорость гидратации возрастает в десять раз. Как видно из табл. 53, повышение температуры и давления, а также добавка небольших количеств MgCl2 и СаСl2 ускоряют гидратацию. При добавке 2% MgCl2 или 5% СаСl2 к кипящей суспензии гидратация почти заканчивается через 15 мин., в то время как без них гидратация затягивается до 4—5 час.  Измельчение частиц с 0,2 до 0,05 мм ускоряет гидратацию в пять раз. Условия карбонизации суспензий обожженного магнезита и доломита. Карбонизацию магнезиальных суспензий изучали В.В. Шелягин, О.В. Лукошина, А.П. Обухов, А.В. Кожуров и другие. Растворимость MgO в воде, насыщенной углекислотой, резко падает с повышением температуры (рис. 32). При 100° растворимость MgO равна нулю.  Окись магния достаточно активна при карбонизации, если магнезит обожжен при 800—900°. Чтобы активизировать магнезит, обожженный при более высоких температурах, его предварительно гидратируют. К недостаткам полностью обожженного доломита по сравнению с полуобожженным относится сильный разогрев суспензии за счет тепла реакций CaO + Н2О = Ca (OH)2 + 15,9 ккал/моль; MgO + Н2О = Mg(ОН)2 + 9,2 ккал/моль. Температура суспензии повышается в основном вследствие быстрого гашения извести. А.В. Кожуров, проводивший эту реакцию без внешнего дополнительного подогрева, наблюдал разогрев суспензии до 60—70°. При карбонизации магнезиальной суспензии температура не должна подниматься выше 26° во избежание выпадения осадка MgCO3*3Н2О. Поэтому карбонизацию следует проводить после гидратации. По данным А.В. Кожурова, выход MgO и ее растворимость больше при карбонизации глубоко обожженного доломита (табл. 54).  Перемешивание суспензии ускоряет растворение окиси магния. При общем давлении 6 ат оптимальное парциальное давление СО2 в газо-воздушной смеси для карбонизации равно 2,5—3 ат. В этих условиях получаются растворы, содержащие 25— 30 г/л MgO. Выход MgO достигает 90%. Добавка к магнезиальной суспензии 25 г/л и больше MgSО4*7H2О увеличивает растворимость и выход MgO, стабилизируя бикарбонатные растворы. Предварительная обработка обожженного магнезита раствором MgSО4*7H2O значительно активирует магнезит.  Условия разложения раствора бикарбоната магния. А.П. Обухов и А.В. Кожуров установили, что перемешивание воздухом усиливает разложение бикарбоната магния, а повышение температуры делает продукт более чистым (табл. 55, 56). На рис. 33 показана зависимость скорости разложения раствора бикарбоната магния от условий перемешивания. Продувка большого количества воздуха невыгодна, так как при этом получается газо-воздушная смесь с низким содержанием СО2, т. е. мало пригодная для карбонизации. Лучшие результаты получаются, если раствор бикарбоната магния нагревать до 45° и механически перемешивать с большой скоростью. За короткое время удается снизить содержание MgO в растворе до 4 г/л. Концентрация СО2 в отходящих газах может быть доведена до 98%. Затем с целью полного разложения бикарбоната через него продувают воздух, а выделяющееся в это время небольшое количество углекислого газа не используют. Описанный способ разложения бикарбонатного раствора позволяет добиться приемлемой скорости процесса и дает возможность использовать основную массу газа, выделяющегося при разложении раствора, для карбонизации. Ниже для технических расчетов приведены тепловые эффекты основных реакций при карбонизации и разложении: Ca(ОН)2 + CO2 = СаСО3 + H2O + 37,07 ккал/моль, MgO + Н2О = Mg(ОН)2 + 9,22 ккал/моль, Mg(ОН)2 + 2СО2 = Mg(НСО3)2 + 31,55 ккал/моль, Mg(ОН)2 + СО2 + 2Н2О = MgCO3*3HgO + 21,68 ккал/моль, Mg(НСО3)3 + 2Н2О = MgCO3*3Н2О2 + СО2 — 9,87 ккал/моль, Mg(НСО3)3 + Mg(ОН)2 + 4 Н2О = 2(MgCO3*3HaO) + 7,39 ккал/моль.  |
