利用电石渣和氯化镁制氢氧化镁工艺研究

，，洪玲，

(1.石河子大学化学化工学院,新疆石河子 832003；2.新疆伊利职业技术学院)

电石渣是电石法制乙炔过程产生的废弃物，每消耗1 t电石，要产生1.2～1.5 t电石渣[1-2]，其主要成分是氢氧化钙，含量高达85%(质量分数)以上。由于电石渣所含杂质较多，而且复杂，故其利用率较低。据报道，大部分电石厂产生的电石渣基本都是露天堆放，不仅占用大量土地，还污染环境。目前利用电石渣制氢氧化镁的研究还未见文献报道。中国有丰富的镁资源[3]，盐湖、海水、地下卤水等都含有储量巨大的镁盐，目前盐湖工业主要以生产钾盐为主，而副产物镁盐则任意堆放或是用来生产廉价的六水氯化镁和七水硫酸镁，或以矿石的形式直接出口，造成了镁资源的浪费。目前，国内外对环境友好的绿色阻燃剂氢氧化镁[4]的需求越来越大，故开展利用电石渣和盐湖氯化镁制氢氧化镁不但可以获得较高的经济效益，还可以解决电石渣和盐湖镁盐大量堆放产生的环境问题，具有明显的经济、环境和社会效益，可以促进电石产业和钾盐工业的可持续发展。

1 实验部分

1.1 实验原理

电石渣主要成分为Ca(OH)2。将电石渣和氯化铵反应，生成的氨气通入氯化镁溶液制备氢氧化镁，主要反应式如下：

1.2 实验原料及预处理

电石渣为新疆天业集团有限公司生产乙炔气体剩下的废弃物。将电石渣在105 ℃预处理，使其中的硫化氢、磷化氢和乙炔残气等杂质与电石渣分离，以免影响氨气的纯度以及氢氧化镁的生成率。

氯化镁是青海格尔木盐田生产钾盐产生的副产物。取一定量盐湖氯化镁加入少量蒸馏水溶解，减压抽滤，滤液重结晶2～3次。将氯化镁晶体配制成一定浓度的溶液备用。

1.3 实验方法

将过量的电石渣与氯化铵在85～95 ℃下反应，生成的氨气通入氯化镁溶液中，不断搅拌，生成白色氢氧化镁沉淀。将物料离心分离，然后用蒸馏水洗涤至滤液中无Cl-为止(滴加AgNO3溶液无明显沉淀)，在90 ℃干燥即得粉末状氢氧化镁。

1.4 产品检测

根据HG/T 3607—2007《工业氢氧化镁》,采用EDTA络合滴定法测定氢氧化镁纯度。采用X射线衍射仪(D8-ADVANCE型)和扫描电镜(JSM-6490LV型)对氢氧化镁产品进行表征。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

以电石渣和盐湖氯化镁为原料，以氢氧化镁的生成率为考查指标，通过单因素实验(固定条件：陈化时间为2.5 h)，确定制备氢氧化镁的较佳条件：氯化铵与氯化镁物质的量比为4.5，氯化镁浓度为1.5 mol/L，反应时间为60 min，反应温度为25 ℃。

2.2 正交实验

根据单因素实验设计正交实验，以优化实验条件。正交实验因素及水平见表1，实验方案及结果见表2。根据表2结果，并结合投入与产出的关系，得出优化工艺条件：氯化铵与氯化镁物质的量比为5.0，氯化镁浓度为2.0 mol/L，反应时间为60 min，反应温度为25 ℃。

表1 正交实验因素及水平

2.3 陈化时间对氢氧化镁生成率的影响

在上述优化条件下考察不同的陈化时间对氢氧化镁生成率的影响，结果见图1。由图1看出，陈化时间的延长有利于氢氧化镁生成率的提高。陈化时间为2 h时，氢氧化镁的生成率最大，之后变化很小。故选择陈化时间为2 h。

表2 正交实验方案及结果

图1 陈化时间对氢氧化镁生成率的影响

2.4 验证实验

利用电石渣和氯化镁为原料，在优化条件下制备氢氧化镁，考察氢氧化镁的生成率，并根据HG/T 3607—2007《工业氢氧化镁》对产品质量进行检测，共进行了4组实验，结果见表3。由表3看出，氢氧化镁产品纯度在98%以上，其他指标均符合现行工业氢氧化镁行业标准。

表3 验证实验及氢氧化镁样品纯度检测结果

2.5 XRD和SEM表征

图2是氢氧化镁XRD谱图。由图2看出：衍射峰值与文献值(JCPDS7-239)一致，可知产品为氢氧化镁；图中无其他杂质峰说明氢氧化镁纯度较高。图3为氢氧化镁SEM照片。由图3看出，氢氧化镁为片状，粒径分布较均匀，平均粒径在800 nm左右。

图2 氢氧化镁样品XRD谱图 图3 氢氧化镁样品SEM照片

3 结论

利用电石渣和氯化镁制取氢氧化镁是可行的。利用氯化铵与电石渣反应，最后又有氯化铵生成，氯化铵可循环利用，可以解决氨法制氢氧化镁的氨气污染环境的问题。最佳工艺条件：氯化铵与氯化镁物质的量比为5.0，氯化镁浓度为2.0 mol/L，反应时间为60 min，反应温度为25 ℃，陈化时间为2 h。在此条件下制取氢氧化镁的生成率可达到89.30%，氢氧化镁产品粒径在800 nm左右，纯度在98%以上。

[1] 闫琨,周康根.电石渣综合利用研究进展[J].环境科学导刊,2008,27(增刊):103-106.

[2] 吕钢,李珺玮,邱杨率,等.电石渣制备石膏晶须关键因素研究[J].非金属矿,2008,31(6):19-21.

[3] 郭光远.利用盐湖水氯镁石制备高纯氢氧化镁[J].化工矿物与加工,2007,36(9):3-5.

[4] 郭会仙,曾波,王国栋.氢氧化镁生产现状及市场分析[J].无机盐工业,2010,42(3):7-10.