轻烧白云石粉料碳化法制备轻质碳酸镁

论文摘要

轻质碳酸镁的需求不断增长,而我国轻质碳酸镁产品品质落后于发达国家,因此研究高品质的轻质碳酸镁的制备方法具有重要的理论意义和应用价值。本文以轻烧白云石粉料为原料,经消化制备出高活性的白云石粉料消化液,然后采用常压二次碳化法制备轻质碳酸镁,对制备过程中的各种影响因素进行研究,确定最优工艺参数,并对作用机理进行了初步探讨。结果表明,消化最优工艺条件:将轻烧白云石粉料粉磨成平均粒径为1.78μm,水温为70℃的条件下消化30min,经室温冷却沉淀24h后的溶液作为消化液;碳化最优工艺条件:采用常压二次碳化法,一、二次碳化pH值停止点分别为pH1=10,pH2=9,一、二次碳化CO2分压分别为Pco21=0.03MPa,Pco22=0.1MPa,碳化液浓度为25g·L-1,搅拌速度为400rpm;在热解温度为50℃的条件下,制备出长度为60μm左右,截面直径为2μm左右,白度为97.3,氧化镁含量为41.0%,氧化钙含量为0.4%的轻质碳酸镁。轻质碳酸镁产品的回收率为54.3%（以产品中氧化镁的含量/轻烧白云石粉料原料中氧化镁的含量计算）。当热解温度为60℃时,制备出片状或呈玫瑰花瓣状的轻质碳酸镁;当热解温度为70℃时,制备出直径为40μm左右的球状轻质碳酸镁。热解温度的改变影响了碳酸氢镁溶液热解速度和溶液结构,经二维成核或分子间结合力的增强形成片状或球状轻质碳酸镁。重镁水在50℃热解时,未添加添加剂的棒状轻质碳酸镁有团聚;添加柠檬酸钠可使棒状轻质碳酸镁颗粒分布均匀;添加乙醇可降低轻质碳酸镁的长径比;添加氯化镁可提高棒状轻质碳酸镁晶体长度。其主要原因是添加剂的加入可以改变结晶行为和溶液的过饱和度。轻烧白云石粉料制备轻质碳酸镁后所得滤渣为含镁碳酸钙,其中氧化钙含量为44.3%,氧化镁含量为6.6%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 轻质碳酸镁的研究和发展概述
• 1.2 白云石的矿物特性
• 1.3 轻质碳酸镁的性质和分类
• 1.3.1 轻质碳酸镁的物化性质
• 1.3.2 轻质碳酸镁的分类
• 1.3.2.1 水合轻质碳酸镁
• 1.3.2.2 透明轻质碳酸镁
• 1.3.2.3 医用轻质碳酸镁
• 1.3.2.4 食品级轻质碳酸镁
• 1.4 轻质碳酸镁的制备
• 1.4.1 白云石碳化法
• 1.4.2 卤水碳化法
• 1.4.3 菱镁矿碳化法
• 1.4.4 菱苦土复分解法
• 1.4.5 卤水纯碱法
• 1.4.6 卤水-碳酸氢盐法
• 1.5 成核与生长机理
• 1.5.1 结晶过程
• 1.6 存在的问题与发展趋势
• 1.6.1 我国轻质碳酸镁产品存在的问题
• 1.6.2 发展趋势
• 1.7 课题的研究内容
• 1.8 课题的目的和意义
• 第二章 试验原料、设备与表征
• 2.1 试验原料
• 2.2 试验设备
• 2.3 样品的表征
• 第三章 乌龙泉矿轻烧白云石粉料的性质
• 3.1 轻烧白云石粉料的性质
• 第四章 轻烧白云石粉料的消化试验
• 4.1 消化原理
• 4.2 消化工艺条件
• 4.3 消化试验结果与分析
• 4.3.1 轻烧白云石粉料粒度对消化液活性的影响
• 4.3.2 不同冷却条件、消化温度对消化液活性的影响
• 4.3.3 消化液的沉淀时间对消化液活性的影响
• 4.3.4 消化液浓度对消化液活性的影响
• 4.3.5 消化时间对消化液活性的影响
• 4.4 消化试验小结
• 第五章 轻烧白云石粉料的碳化试验
• 5.1 碳化原理
• 5.2 碳化试验结果与分析
• 5.2.1 试验步骤
• 5.2.2 单因素试验
• 5.2.3 正交试验
• 5.2.4 碳化液浓度对产品纯度的影响
• 5.2.5 搅拌速度对产品纯度的影响
• 5.3 碳化试验小结
• 第六章 碳酸氢镁溶液热解试验
• 6.1 不同热解温度对轻质碳酸镁晶体形貌的影响
• 6.2 添加剂对轻质碳酸镁产品粒度的影响
• 6.3 碳酸氢镁溶液热解试验小结
• 第七章 含镁碳酸钙的制备
• 7.1 轻烧白云石粉料制备含镁碳酸钙
• 第八章 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介