鹽化工工藝學(xué)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鹽化工工藝學(xué)鹽化工工藝學(xué)第五章 氯化鎂與氧化鎂第1頁/共50頁5.1 氯化鎂 氯化鎂的物化性質(zhì)用途及產(chǎn)品規(guī)格 六水氯化鎂的生產(chǎn) 水氯鎂石脫水第2頁/共50頁顏色白色晶體。分子式多水結(jié)晶物：MgCl22H2O、 MgCl24H2O MgCl26H2O MgCl28H2O MgCl211H2O 。其中 MgCl26H2O叫水氯鎂石。晶系水氯鎂石為菱形晶系。其它性質(zhì)吸水性很強(qiáng)，低水物可做干燥劑，密封包裝。 氯化鎂的物化性質(zhì)第3頁/共50頁氯化鎂多水結(jié)晶物之間的轉(zhuǎn)化 氯化鎂的用途資源：海水、井礦鹵水及鹽湖鹵水中都含有豐富的鎂鹽資源，是鹽化工生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品工業(yè)上硫酸鎂、氫氧化鎂、氧化鎂、輕質(zhì)

2、碳酸鎂，電解鎂的原料其他行業(yè)冶金、建筑材料、紡織食品、耐火材料等冷凍劑、融雪劑、復(fù)合肥料第4頁/共50頁無水氯化鎂六水氯化鎂第5頁/共50頁菱鎂礦晶體第6頁/共50頁 氯化鎂產(chǎn)品規(guī)格二水氯化鎂產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二水氯化鎂產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MgCl26870%MgOH2O2%28%第7頁/共50頁 六水氯化鎂的生產(chǎn) 海水提鎂 鹵塊法：將母液蒸發(fā)到一定濃度（溫度在163183）除去雜質(zhì)氯化鈉，使氯化鎂含量在46.83%，經(jīng)冷卻結(jié)晶而得。 晶體法：將母液由常溫蒸發(fā)至140，除去雜質(zhì)后冷卻結(jié)晶，離心分離而得。晶體法能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高，有利于稀有元素提取第8頁/共50頁 從察爾汗鹽湖制取光鹵石母液中提六水氯化鎂第9

3、頁/共50頁析鹽順序：第10頁/共50頁 水氯鎂石脫水 氯化鎂水合物脫水的基本原理 氯化鎂水合物的脫水過程 氯化鎂水合物的水解 影響脫水溫度的因素 氯化鎂脫水和水解相圖 低水合物氯化鎂的制取 氯化鎂水合物的徹底脫水 脫水設(shè)備的防腐第11頁/共50頁 氯化鎂水合物脫水的基本原理包晶反應(yīng)：逐步升溫第12頁/共50頁 氯化鎂水合物的脫水過程脫水反應(yīng)脫水副反應(yīng)第13頁/共50頁脫水溫度：六水氯化鎂（70100），過高物料將熔結(jié)，影響下一步脫水。四水氯化鎂（110160），過高物料將熔結(jié)，開始水解。二（一）水氯化鎂（140200 ，200280 ）用HCl抑制水解反 應(yīng)的條件下進(jìn)行。結(jié)論：溫度越高，平衡

4、蒸汽壓越大，即越容易脫水得到低水氯化鎂。第14頁/共50頁 氯化鎂水合物的水解水解反應(yīng)的危害：一方面造成了MgCl2的損失，另一方面生成的MgOHCl或MgO是電解過程中的有害雜質(zhì)。第15頁/共50頁第16頁/共50頁抑制方法：PHCl/PH2O大于水解反應(yīng)平衡時(shí)的相應(yīng)數(shù)值。第17頁/共50頁 影響脫水溫度的因素 原料組成、純度、升溫速度、物料狀況（流化態(tài)和靜態(tài)）、脫水方法、保護(hù)性氣氛、空氣的濕度等都會(huì)影響脫水溫度。升溫速度，脫水溫度；物料處于流化態(tài)的脫水溫度比靜態(tài)的溫度低；分級(jí)脫水效果 優(yōu)于一級(jí)脫水效果。一般情況：八水氯化鎂脫水溫度60； 六水氯化鎂脫水溫度117； 四水氯化鎂脫水溫度182

5、； 二水氯化鎂脫水溫度230。第18頁/共50頁 氯化鎂脫水和水解相圖第19頁/共50頁脫水溫度：在總壓為1atm、0.6atm、0.4atm時(shí)，最適宜的脫水溫度為280480、260460、240440。此溫度范圍內(nèi)， PHCl/PH2O比值較小也可以脫水得到氯化鎂，高于或低于此溫度范圍，則要求其比值增大。氣相中PHCl/PH2O比值：氯化鎂的最終脫水在沸騰爐中，以氯化氫氣體作為加熱介質(zhì)進(jìn)行的（加熱和保護(hù)）。最適宜溫度范圍內(nèi)， PHCl/PH2O應(yīng)大于1.01.5。脫水過程中，由于水進(jìn)入氣相，則要求送入沸騰爐的氯化氫氣體的PHCl/PH2O高于上述值，一般為PHCl/PH2O=1020。氣相

6、中氯化氫及水總壓：二者比值不變，二者總壓減小可適當(dāng)降低脫水溫度。第20頁/共50頁 低水合氯化鎂的制取低水合氯化鎂：是指含一個(gè)或兩個(gè)結(jié)晶水的氯化鎂。是無水氯化鎂制取的主要原料。其制取過程分兩階段脫出氯化鎂水合物中的水分子。第一階段：一次脫水，預(yù)先制得六水或四水氯化鎂，然后在干燥設(shè)備中脫水得低水氯化鎂；或者直接將鹵水噴入脫水設(shè)備內(nèi)進(jìn)行脫水制得低水氯化鎂。第二階段：將低水氯化鎂在氯化氫氣氛保護(hù)下進(jìn)行徹底脫水制得無水氯化鎂；或?qū)⒌退然V與氯化鉀、氯化鈉共融氯化脫水制得熔體氯化鎂。第21頁/共50頁第22頁/共50頁硫酸根和重金屬：加氯化鈣和硫化鈉；溴：加氯氣，同時(shí)將過剩硫化鈉氧化為硫酸鈉，未除凈

7、的重金屬被氧化成不溶性的氧化物沉淀；殘余硫酸根：氯化鋇；硼：活性氧化鈣或氧化鋁（有機(jī)溶劑萃取法)氯化鎂溶液的蒸發(fā)和氯化鎂水合物的脫水鹵水凈化濃度低于35%的鹵水蒸發(fā)：以前采用蒸汽加熱的列管式多效 蒸發(fā)器， 但極易結(jié)垢，熱效率低，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，維修費(fèi) 用大。目前多采用帶浸入式燃燒器的蒸發(fā)設(shè)備。第23頁/共50頁優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 熱效率高（85%90%）缺點(diǎn)：對(duì)濃度超過35%的溶液， 進(jìn)行蒸發(fā)困難很大。第24頁/共50頁濃度高于35%的鹵水蒸發(fā)：采用蛇形管蒸汽間接加熱的敞開蒸發(fā)槽 或內(nèi)部裝有陶瓷填料環(huán)的以燃燒氣體直接加熱噴灑塔，可將氯化鎂 濃度濃縮到4050%，高濃度鹵水再送往造粒塔造粒，得到0.

8、52mm 的六水或四水氯化鎂水合晶體。然后再在沸騰爐內(nèi)，利用熱空氣進(jìn)行 干燥脫水而得到低水合氯化鎂。由鹵水直接制取低水合氯化鎂 采用噴霧脫水或噴霧沸騰造粒脫水法由35%或4050%的鹵水，直接制取低水合氯化鎂。 主要設(shè)備：脫水塔。熱鹵水經(jīng)高壓噴槍霧化為液體，由鼓入的熱風(fēng)加熱，迅速蒸發(fā)脫水，變成粉狀低水合氯化鎂，并隨同廢氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器，實(shí)現(xiàn)固氣分離。第25頁/共50頁缺點(diǎn)：產(chǎn)物為粉狀，堆密度小，吸濕性強(qiáng)，易飛揚(yáng)損失， 需要加壓成塊，破碎之后才能進(jìn)行最終脫水。優(yōu)點(diǎn)：脫水速度快，設(shè)備產(chǎn)能高，產(chǎn)品含水低。第26頁/共50頁 氯化鎂水合物的徹底脫水 此過程相當(dāng)困難，工藝復(fù)雜。要考慮如何抑制副反應(yīng)；設(shè)備

9、材料的防腐；保護(hù)性氣氛的選擇、回收及有效循環(huán)。徹底脫水方法流態(tài)化脫水熔融態(tài)脫水二者結(jié)合第27頁/共50頁氯化鎂水合物的流態(tài)化脫水 氯化氫氣氛下低水合氯化鎂的脫水沸騰爐。所得產(chǎn)品氯化鎂94%，水0.4%，氧化鎂0.2%可送入電解槽進(jìn)行電解。 備注：1、可適當(dāng)加惰性氣體稀釋氯化氫氣體，確保沸騰爐內(nèi) 的沸騰狀態(tài)。2、沸騰爐出來的HCl尾氣含有大量水，應(yīng)采用冷凝、吸 附的方法，除掉大部分水，經(jīng)加熱再返回沸騰爐循環(huán) 使用；3、分離過程中有部分HCl冷凝為稀鹽酸，生產(chǎn)過程也有 HCl損失，因此要注意補(bǔ)充新鮮HCl氣體。第28頁/共50頁 氯氣氣氛下低水合氯化鎂的脫水 氯化氫氣氛下低水合氯化鎂的脫水：尾氣中

10、大量的HCl和水蒸汽對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)HCl被水吸收為鹽酸，不能循環(huán)使用，成本增加。第29頁/共50頁氯化鎂低水合物的熔融氯化脫水 所得產(chǎn)品氯化鎂9295%，氧化鎂0.20.4%可送入電解槽進(jìn)行電解.第30頁/共50頁氯化鎂低水合物的間接脫水硫化床氨化槽MgCl22H2OMgCl26H2OMgCl22NH3流化床MgCl2NH3 第31頁/共50頁 脫水設(shè)備的防腐 含鈦和含高鎳鉻的高溫合金鋼受腐蝕速度較慢。第32頁/共50頁5.2 氧化鎂 氧化鎂的物化性質(zhì)，用途及分類 氧化鎂生產(chǎn)第33頁/共50頁 氧化鎂的物化性質(zhì)，用途及分類顏色顏色白色粉末。白色粉末。分子式分子式MgO分子量分子量40熔點(diǎn)

11、熔點(diǎn)2852（高度耐火絕緣性）（高度耐火絕緣性）沸點(diǎn)沸點(diǎn)3600晶系晶系松散、無定形結(jié)構(gòu)松散、無定形結(jié)構(gòu)毒性等毒性等無嗅、無味、無毒、無嗅、無味、無毒、溶解性溶解性不溶于水及有機(jī)溶劑，易溶于酸及銨鹽溶液；不溶于水及有機(jī)溶劑，易溶于酸及銨鹽溶液；吸水性強(qiáng)，生成堿式碳酸鎂。吸水性強(qiáng)，生成堿式碳酸鎂。 氧化鎂的物化性質(zhì)第34頁/共50頁 氧化鎂的用途及分類分類方式分類方式種類情況種類情況用途用途按物化性質(zhì)分類按物化性質(zhì)分類輕質(zhì)氧化鎂輕質(zhì)氧化鎂橡膠、染料、催化劑、鋼球拋光、橡膠、染料、催化劑、鋼球拋光、電子陶瓷、黏合劑等諸多行業(yè)電子陶瓷、黏合劑等諸多行業(yè) 次輕質(zhì)氧化鎂次輕質(zhì)氧化鎂重質(zhì)氧化鎂重質(zhì)氧化鎂活

12、性氧化鎂活性氧化鎂橡膠制品、膠粘劑橡膠制品、膠粘劑 按用途分類按用途分類耐火材料級(jí)耐火材料級(jí)化學(xué)級(jí)氧化鎂化學(xué)級(jí)氧化鎂橡膠添加劑醫(yī)藥、化肥、絕緣材料、橡膠添加劑醫(yī)藥、化肥、絕緣材料、建筑材料、食品飼料添加劑、鎂基建筑材料、食品飼料添加劑、鎂基潤滑油、鍋爐水處理劑潤滑油、鍋爐水處理劑按資源及加工方按資源及加工方法分類法分類鹵水海水鎂砂鹵水海水鎂砂鹽田鹵水制光鹵石的母液獲得鹽田鹵水制光鹵石的母液獲得天然鎂砂天然鎂砂由菱鎂礦生產(chǎn)由菱鎂礦生產(chǎn)第35頁/共50頁 氧化鎂的生產(chǎn)方法 菱鎂礦煅燒法 氫氧化鎂法第36頁/共50頁 煅燒菱鎂礦生產(chǎn)氧化鎂煅燒反應(yīng)32MgCOMgOCO分解反應(yīng)的自由焓和分解壓與溫度關(guān)

13、系20110.850.1202log5785 /14.16COGTpT 第37頁/共50頁結(jié)論：菱鎂礦分解溫度為640660， 白云石為910930。第38頁/共50頁煅燒溫度因氧化鎂用途不同而不同用途用途煅燒溫度煅燒溫度設(shè)備設(shè)備生產(chǎn)氯化鎂生產(chǎn)氯化鎂800豎窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐豎窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐硅熱法煉鎂硅熱法煉鎂1200（菱鎂礦菱鎂礦）充分排出充分排出CO2，有利于下一還原過程，有利于下一還原過程1200（白云石白云石）3322MgCOCaCOMgO CaOCO第39頁/共50頁 用氯化鎂溶液（海水）生產(chǎn)氧化鎂42422222222222()()()()()MgSOCaClCaSOMgClM

14、gO CaOH OMg OHCa OHMgClCa OHMg OHCaClMg OHMgOH O 以白云石和氯化鎂溶液為原料生產(chǎn)氧化鎂CaO第40頁/共50頁 碳酸氫鎂法生產(chǎn)氧化鎂 氯化鎂水合物熱解法生產(chǎn)氧化鎂222323232232232()()3()()23Mg OHCa OHCOMg HCOCaCOH OMg HCOH OMgCOH OCOMgCOMgOCO碳酸化：熱分解：煅燒：222625MgClH OMgOHClH O第41頁/共50頁 氧化鎂研究概況工業(yè)氧化鎂、活性氧化鎂、食品級(jí)氧化鎂、醫(yī)藥級(jí)氧化鎂、高純氧化鎂、氧化鎂晶須、特種氧化鎂、超細(xì)氧化鎂和納米氧化鎂等.第42頁/共50頁

15、高純氧化鎂凈 化鎂鹽溶液除鈣、硼、鈹?shù)闰蟿┏恋矸磻?yīng)凈化溶液沉淀鎂氨水洗 滌氫氧化鎂溶 解無機(jī)酸沉淀過濾沉淀鐵、鋁銨鹽或鈉鹽溶液離子交換濾液除鐵、鋁、錳等沉 淀堿液過濾、洗滌、煅燒濾出液高純氧化鎂氫氧化鎂第43頁/共50頁 超細(xì)氧化鎂鹵水精制鹵水除K+、Na+、CO32-、 SO42-、Fe2+沉淀反應(yīng)洗 滌氫氧化鎂過 濾石灰乳制備超細(xì)氧化鎂石灰石煅 燒第44頁/共50頁 納米級(jí)氧化鎂 納米氧化鎂廣泛應(yīng)用于高級(jí)陶瓷材料，電器絕緣材料、化妝品、香粉、油漆、橡膠填充劑，催化劑載體等。鎂銨法復(fù)分解法24332444332424324332433222322223222()22()()()2()22(

16、)()3()2MgClNH HCOMg HCONH ClMgSONH HCOMg HCONHSOMg NONH HCOMg HCONH NOMg HCOMg OHCOH OCOMg OHCOMgOH OCO第45頁/共50頁均勻沉淀法23224432242422222242222()222()()()3()2()MgClNHH OMg OHNH ClMgSONHH OMg OHNHSOMgClCO NHH OMg OHCONH ClMg OHMgOH O純堿法223232423232243223232332223222232233233()33223()5()2MgClNa COH OMgCOH ONaClMgSONa COH OMgCOH ONa SOMg NONa COH OMgCOH ONaNOMgCOH OMg OHCOH OCOMg OHCOMgOH OCO第46頁/共50頁碳化法和煅燒法