Физико-химия гидратации продуктов термолиза карбонатов магния и кальция и дегидроксидирования гидроксида магния Хузиахметов, Рифкат Хабибрахманович

Введение к работе

Актуальность темы. Соединения магния и кальция (в частности.их кдроксиды и оксиды) являются высокообъемными продуктами химической ромыаленности. Сфзра их применения весьма широка; строительство, :эрнся и цветная металлургия, сельское хозяйство, водогазоочистка,-(роиззодотво резины, адсорбентов, катализаторов, бумаги к т.д. Каря-ty с чиототой соединение первостепенное значение имеет также удедъ-:ая поверхность ^^Svn}> являющаяся одним из основных критериев их хи-5ПЧССКОЙ ахткзности в последующих реакциях. Для различных научных и сехнических целей требуются гидроксида и окоадц магния и кальция как 5 низким, так и с высоким значением данной величины. '

Традиционными источниками сарья для получения оксидов и гидрск-
зидов магния и кальция служат минералы магнезит (MgCO-j) и кальцит
IGlCQj). В то же время не уделяется должного вникания вопросам пе
реработки доломита [СаМдССОз^] природные запаса которого весьма
значительны и который широко распространен во многих регионах Рос
сийской Федерации л других республик. / - .

Переработка природных карбонатов включает стадии их терморазло-кения и взаинодейстзия образующихся оксидов магния и кальция с во-^; дой или растворами электролитов, а также дегидроксидирования части гидроксида магния.

Несмотря на значительное число имеющихся работ, вопроси кинетики и механизма процессов получения чистьх оксидов и гидроксидоз магния и кзльция с заданными составом и свойствами изучены недостаточно

Данная работа, посвященная исследований гидратации продуктов
термолиза карбонатов магния и кальция, проводилась в соответствии
с Координационным планом АН СССР ка 1386-1990 г.г. по темам; "Раз
работка научшіх основ переработки к комплексного использования при^
родного-сырья о uezbD получения разных металлов, бэсхлорвдных удо-;
брений и др." (раздел 2.Ї7.ІЛ); "Разработка способов получения ту
гоплавких оксидов и бескислородных соединений из новых источников
сырья" (раздел 2.23,13). *...« ,. - ' ^:

Цельр настоящей работы является 'установление физико-химических закономерностей выделения гидроксидоз магния и кальция с регулируемыми дисперсностыз. структурой и химическим составом в последовательных процвсоах термолиза соответствующих карбонатов и гидратации образующихся, оксидов; образования оксида магния при дальнейшем до-гидроксидировании МрХОН^, а также растворенияоксида и гидроксида

. магния в растворе сульфата аммония.

^; Для решения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать зависимость химической активности оксидов магния и кальция (по отношению к воде) от основных парамэтров термолиза исход них карбонатов. Разработать методику оценки активной части MgO в продуктах термолиза доломита. Определить кинетические параметры это-хо процесса.

2. изучить механизм влияния некоторых электролитов на скорость гидратации оксидов магния и кальция и на удельну» поверхность конечных

: продуктов. Исследовать кинетику растворения MgO, качественный и количественный состав к дисперсность продуктов, образующихся в системе Mj*>,(0H)J - Mg,(Na?)SO_i} - HgC, установить механизм их терморазложения.

3. Исследовать процесс дегидроксидирования Mg(0H)p, установить ме
ханизм влияния примесей N0j~ и SO^ - ионов ка структуру и дисперс
ность образующегося оксида магния, а также изучить некоторые свой-
отБ2 последнего.

к. Изучить кинетику реакции взаимодействия продуктов переработки магнезита и доломита с раствором сульфата аммония.

Научная новизна. Впервые предложен единый механизм'гидратации оксидов магния и кальция в воде и в растворах электролитов. Показано, что кинетика процесса определяется, в первую очередь, условиями получения исходных оксидов. Определена оптимальные значения параметров, обеспечивающих получение химически активных оксидов магния и кааьцкя (но отношению к воде) в процессе термолиза соответствующих . карбоаатоз. Уточнены значения некоторых кинетических параметров термолиза доломита, предложена методика оценки химически активной части MgO в продуктах его разложения.

Установлена возможность регулирования удельной поверхности гид-роксида кальция в вироком интервале при одновременном влиянии комплекса факторов. Прздложек механизм включения SOj, в состав твердой фазы системы MgO-MoSO^-HoO. При атом впервые установлено образование основного сульфата магния состава 2МдССН)^- MgSO.- 8КрО. Предложен механизм активации ниэкодиспарского KgO при получении оксида с S >200 м²/г, показана роль Ж>₃~, SO,, и Cl~ - ионов з данном процессе. Определены структура активного MgO, адсорбционная способность, к парам воды и некоторые другиб свойства.

Проведены термодинамический и термогравинотричеслий анализы сис-

--!»-'

темы MgC-CN'H^tgSO.. Получены данные по кинетика и механизму взаимодействия оксида и гидроксида магния с раствором сульфата амиония.

Практическая значимость работы. Полученные результати расширят существующие представления о кинетике и механизме гетзрофвзннх процессов; о процессах образования калорастзоркких соединений.

3 работе получены данные, необходимые для создания безотходной и калсонергоемкой технологии переработки карбонатов магния и кальция на соответствующие оксидн и гидрсксидн с регулируемым параметром дисперсное?^, структуры и определенным химическим составом. Данные по кинетике взатімодбйстакя магнийсодэраащнх соединений о раствором сульфата аммония могут быть использованы а технологии высокэчкетого ок-; .". сида магния "аммиачным" методом.

Апробация работы. Результаты исследований докладывалиоь на научно-технических конференциях-КХТИ им. О.М.Кирова (1985-91 г.г.), на Республиканской конференции "Молодые ученые Татарии - производству" (г.Казань, 1936), на Всесоюзной конференции "Физико-химические основы переработки бедного природного сырья и отходов промышленности при .получении жаростолких уатериалоз" (г.Сыктывкар, 1989), "на 13-15 Воооо-азкых конференциях по химической технологии неорганических веществ' (г.Дзержинск, 1965. г.Львов, I9bb, г.Казань, 1991), на совещаниях "МинералогогесхимичЗскиб аспекты охраны окружающей среды" (г.С.-Петербург, 1991) и "Фиэихо-химичеокие методы исследования структуры и динамики молекулярных сисїзм" (г.Йовкар-Ола, 1994), на 10-м симпозиуме "СНЕМТЕСН-93" (г.Вроцлав, Польша, 1993).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей, 6 тезисов докладов и получено 2 авторских свидетельства.

Объем и структура диссертаций. Диссертационная работа изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 29 таблиц и состоит из взеденкя, шести глав, выводов, библиографического списка, включающего 157 наименований и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРНА.ЧИЕ" РАБОТЫ