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氧化镁

氧化镁化学式:MgO)是镁的氧化物,一种离子化合物。常温下为一种白色固体。氧化镁以方镁石形式存在于自然界中,是冶镁的原料。

氧化镁有高度耐火绝缘性能。经1000℃以上高温灼烧可转变为晶体,升至1500 - 2000°C则成死烧氧化镁(也就是所说的镁砂)或烧结氧化镁。

氧化镁俗称苦土,也称镁氧,氧化镁是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性,属于胶凝材料。白色粉末(淡黄色为氮化镁),无臭、无味、无毒,是典型的碱土金属氧化物,化学式MgO。白色粉末,熔点为2852℃,沸点为3600℃,相对密度为3.58(25℃)。溶于酸和铵盐溶液,不溶于酒精。在水中溶解度为0.00062 g/100 mL (0 °C)
  0.0086 g/100 mL (30 °C)。暴露在空气中,容易吸收水分和二氧化碳而逐渐成为碱式碳酸镁,轻质品较重质品更快,与水结合在一定条件下生成氢氧化镁,呈微碱性反应,饱和水溶液的pH为10.3。溶于酸和铵盐难溶于水,其溶液呈碱性。不溶于乙醇。在可见和近紫外光范围内有强折射性。菱镁矿(MgCO3)、白云石(MgCO3CaCO3)和海水是生产氧化镁的主要原料。热分解菱镁矿或白云石得氧化镁。用消石灰处理海水得氢氧化镁沉淀,灼烧氢氧化镁得氧化镁。也可用海水综合利用中得到的氯化镁卤块或提溴后的卤水为原料,加氢氧化钠或碳酸钠等生成氢氧化镁或碱式碳酸镁沉淀,再灼烧得氧化镁。中国主要采用以菱镁矿、白云石、卤水或卤块为原料 [1]

分类:分轻质氧化镁重质氧化镁两种。轻质体积疏松,为白色无定形粉末。无臭无味无毒。密度3.58g/cm3。难溶于纯水及有机溶剂,在水中溶解度因二氧化碳的存在而增大。能溶于酸、铵盐溶液。经高温灼烧转化为结晶体。遇空气中的二氧化碳生成碳酸镁复盐。重质体积紧密,为白色或米黄色粉末。与水易化合,露置空气中易吸收水分和二氧化碳。与氯化镁溶液混合易胶凝硬化。

随着产业化升级及高新技术功能材料市场的需求和发展,研发生产出一系列高新精细氧化镁产品,主要用于高级润滑油、高级鞣革提碱级、食品级、医药、硅钢级、高级电磁级、高纯氧化镁等近十个品种组成。

应用领域:主要用于菱镁制品的生产。轻烧氧化镁与氯化镁水溶液以一定比例配合,可胶凝硬化成具有一定物理力学性能的硬化体,称之为菱镁水泥。菱镁水泥作为一种新型水泥,具有轻质高强、防火隔热、节能环保等优势,可广泛应用于建材、市政、农业、机械等领域。根据WB/T1019-2002《菱镁制品用轻烧氧化镁》的规定,轻烧氧化镁的化学成分见表1。

表1 轻烧氧化镁化学成分:

牌号

QM-85

QM-80

QM-75

级别

优等品(A)

一等品(B)

合格品(C)

MgO ≥

85

80

75

活性MgO ≥

65

60

50

游离CaO ≤

1.5

2.0

2.0

灼烧失量

1-9

1-9

≤12.0

应用领域:主要用于高级润滑油加工中的清洁剂、抑钒剂、脱硫剂,大大提高润滑膜致密性和流变性,降低灰分。脱铅除汞减少润滑油或燃油废弃物对环境的污染,经表面处理的氧化镁亦可做为炼油工艺中的络合剂、螯合剂、载体,更有利于产品分馏提高产品的质量。尤其在重油燃烧时加入Mg0能消除重油中钒酸对炉膛的损伤。

应用领域:用于食品添加剂、色泽稳定剂、pH值调节剂作为保健品、食品的镁元素的补充剂。用做砂糖精制时的脱色剂冰淇淋粉PH调节剂等。作为抗结块剂和抗酸剂用于小麦粉、奶粉巧克力、可可粉、葡萄粉、糖粉等领域,也可用于制造陶瓷、搪瓷、玻璃、染料等领域。

应用领域:生物制药领域可用医用级氧化镁作为抗酸剂、吸附剂、脱硫剂、脱铅剂、络合助滤剂、PH调节剂医药上用作抗酸剂与轻泻剂,抑制和缓解胃酸过多,治疗胃溃疡和十二指肠溃疡病。中和胃酸作用强且缓慢持久,不产生二氧化碳。

应用领域:硅钢级氧化镁具有良好的导磁性(即具有较大的正磁化率)和优秀的绝缘性能(即电导率能低到10-14us/cm致密态)。可使硅钢片表面形成良好的绝缘层和导磁介质,以抑制和克服变压器中硅钢铁芯的涡流和集肤效应损失(简称铁损)。提高硅钢片的绝缘性能,用作高温退火隔离剂。亦可用作陶瓷材料、电子材料、化工原料及粘结剂、添加剂等在硅钢中应用于脱磷剂、脱硫剂、绝缘涂层生成剂。

应用领域:用于无线高频顺磁导磁材料,磁棒天线,调频元件的磁芯等。代替铁氧体。可用于复合超导磁材料的制作,亦应用于电子磁性行业。作“软磁材料”。也是工业搪瓷和陶瓷的理想原料。

高纯氧化镁

应用领域:高纯氧化镁在高温下具有优良的耐碱性和电绝缘性。热膨胀系数和导热率高具有良好的光透过性。广泛用作高温耐热材料。在陶瓷领域用作透光性陶瓷坩埚、基板等的原料在电气材料、电气领域用于磁性装置填料、绝缘材料填料及各种载体。用作陶瓷基板比氧化铝导热率高2倍多,电解质的损失仅为氧化铝的1/10。亦可作高纯电熔镁砂的原料,在化学上可作为“分析纯”氧化镁。

应用领域:纳米级氧化镁具有明显的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应,经改 性处理,无团聚现象,在光学、催化、磁性、力学、化工等方面具有许多特异功能及重要应用价值,前景非常广阔,是21世纪重要新材料。纳米氧化镁在电子、催化、陶瓷、油品、涂料等领域有广泛应用。用在不同产品中起到的作用也不同,在化纤、塑料行业用于阻燃剂;硅钢片生产中高温退水剂、高级陶瓷材料、电子工业材料、化工原料中的粘结剂和添加剂;无线电工业高频磁棒天线、磁性装置填料、绝缘材料填料及各种载体;耐火纤维和耐火材料、镁铬砖、耐热涂料用填料、耐高温、耐绝缘仪表、电学、电缆、光学材料以及炼钢;电绝缘体材料、制造坩埚、熔炉、绝缘 导管(管状元件)、电极棒材、电极薄板。

在纺织领域,随着高性能阻燃纤维的需求越来越高,合成新型高性能阻燃剂就为发展功能面料提供了理想的材料。纳米氧化镁常用来与木屑、刨花一起制造质轻、 隔音、绝热、耐火纤维板等耐火材料以及金属陶瓷。与传统的一些含磷或卤素有机阻燃剂相比,纳米氧化镁无毒、无味、添加量小,是开发阻燃纤维的理想添加剂。 此外,纳米氧化镁用于燃油有很强的洁净、抑制腐蚀能力,在涂料中有很好的应用前景。

在奶牛粮中每日加入50~90克氧化镁或按精料量的0.5-添加,不但可补充日粮中镁的不足防止镁缺乏症的发生,而且是一种优良的瘤胃缓冲剂,调节瘤胃发酵,并能增加乳腺对乳汁合成前体物的吸收,提高产奶量和乳脂率。据国外有关报道,在奶牛精料补充料中添加0.5-的氧化镁,平均可提高产奶量1.6公斤,提高乳脂率0.145个百分点,并有助于提高采食量。?奶牛日粮中添加氧化镁可预防热应激,镁离子可以和钠离子、钾离子共同作用,保持细胞内外渗透压的平衡,缓解奶牛对热应激的反应,从而提高夏季奶牛的采食量,维持产奶量不下降。此外建议在热应激的情况下,应当提高日粮中氧化镁的用量以弥补体内的镁损失,从而保证和维持正常的奶产量。奶牛和肉牛都有很好的平衡机理来处理过量的镁离子,因此适当的增加氧化镁的用量不会对牛造成不良影响。
  奶牛镁缺乏症的表现为:首先奶牛的食欲下降、行动迟缓、嗜睡、随着病情的加重,奶牛变得步态僵硬,走步摇晃,而且,奶牛变得紧张和易怒,肌肉明显颤抖,继续下去,奶牛完全瘫痪和痉挛。如果不及时治疗,会造成死亡。此外镁的缺乏会降低营养物质的消化率并导致奶牛的产奶量下降。
  在像牛和羊这些反刍类动物放牧时,一定要保证它们食物中含有足够镁元素,以防止它们由于缺乏镁元素而导致发生抽搐。通常这种抽搐由于牛或羊在寒冷天气吃了缺乏镁元素牧草而导致。在牧畜饲料中增加镁元素最常用方法有两种:一将镁粉同糖浆混合后加入到饲料中;另一种将轻烧镁粉直加入到购买来饲料中。缺镁症在肉牛及羊中的发生比奶牛更为普遍,这是因为奶牛日粮中精料的量比较多而肉牛及羊日粮中精料相对较少的缘故。
  氧化镁在反刍动物日粮中的添加量为0.5-~1.0-。
  家禽
  新生雏鸡在饲喂完全缺乏镁的日粮时只能存活几天时间。饲喂低镁日粮时,雏鸡生长缓慢、嗜睡、气喘、呼吸急促,受惊吓后会表现短时间痉挛,最后导致暂时昏迷或死亡。据试验饲喂含镁200ppm的日粮与含镁600ppm的日粮相比,肉鸡的生长率降低80-。
  对于蛋鸡,缺镁时产蛋量会迅速下降。低血镁造成骨骼镁的大量运用、鸡蛋变小、蛋壳重量变轻、卵黄和蛋壳中的镁浓度下降。研究证明,蛋壳越厚,蛋壳中镁的浓度也越高,这表明,适当提高蛋鸡日粮中镁的浓度,可以改善蛋壳的质量,提高蛋重。
  通常在生产中,根据年龄,品种和禽类的不同,常用的家禽饲料镁浓度在0.15-~0.22-之间。
  猪
  由于猪品种的不断改进,生产率的不断提高,镁的营养需要应该得到相应的提高。?日粮中镁离子的缺乏会造成仔猪死亡率的大大提高。镁的缺乏会造成猪的踏步症,表现为当猪站立时反复提动后蹄好像在原地踏步一样。对于母猪,氧化镁被广泛使用为轻泻剂合用来防止圈养猪的过度敏感和咬尾等应激综合症。?
  最近的研究也表明在猪的日粮中添加氧化镁或适当提高日粮中的镁的浓度可以提高猪肉的品质。生长肥育猪饲喂添加氧化镁的日粮,可以改进生长率和猪肉品质,包括猪肉的PH值、色泽,并减少PSE猪肉。?
  根据生长阶段、体重和生产目的的不同,饲料工业中常用的猪饲料镁浓度为0.13-~0.27-。
  淡水鱼
  淡水鱼因水中溶解镁的量不足,所以需要在饲料中适当补充镁。
  添加剂中瘤胃缓冲调控剂,如:碳酸氢钠、氧化镁等

单晶氧化镁是指MgO含量在99.95-以上,具有极强的耐高低温(高温2500℃,低温-270℃)抗腐蚀性、绝缘性和良好的导热性和光学性能、无色透明的晶体。其主要参数如下:

晶格常数:a=4.212

分子量:40.311

密度(g/cm):3.65 g/cm^3

热膨胀系数(×10-7/℃)(25℃):138

导热率(cal/cm/sec/℃)(25℃):0.06

比热(cal/g.℃):0.209

莫氏硬度:5.5

折射率:No=1.74(λ=0.633μ)

透光率:光波长200~2000透过率92-

光波长2.5~7微米时透过率大于92-

氧化镁国内年产量在1200万吨左右。

是测定煤中的硫和黄铁矿及钢中的硫和砷。用作白色颜料的标准。轻质氧化镁主要用作制备陶瓷、搪瓷、耐火坩锅和耐火砖的原料。也用作磨光剂粘合剂,涂料,和纸张的填料,氯丁橡胶和氟橡胶的促进剂和活化剂。与氯化镁等溶液混合后,可制成氧化镁水调。医药上用作抗酸剂和轻泻剂,用于胃酸过多胃和十二指肠溃疡病.化学工业中用作催化剂和制造镁盐的原料。也用于放璃、染粕、酚醛塑料等的制造。重质氧化镁碾米工业中用于烧制粉磨和半滚筒。建筑工业用于制造人造化学地板人造大理石防热板隔音板塑料工业用作填充料。还可用于生产其他镁盐。

氧化镁的主要用途之一是作为阻燃剂的使用,传统阻燃材料,广泛采用含卤聚合物或含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物。但是一旦发生火灾,由于热分解和燃烧,会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体,从而妨碍救火和人员疏散、腐蚀仪器和设备。特别是人们发现火灾中的死亡事故有80-以上是材料产生的浓烟和有毒气体造成的,因而除了阻燃效率外,低烟低毒也是阻燃剂必不可少的指标。中国阻燃剂工业发展极不平衡,氯系阻燃剂所占比例较重,为各阻燃剂之首,其中氯化石蜡占垄断地位。但氯系阻燃剂作用时释放出有毒气体,这与现代生活所追求的无毒高效存在很大距离。因此为了顺应世界阻燃剂低烟雾、低毒性和无公害的发展趋势,氧化镁阻燃剂的开发、生产和应用势在必行。

为了提高氧化镁的提取率,并降低产品能耗。提高产品质量,增加产品品种,双减法碳化工艺主要是改变了碳化条件,减去了高能耗的生产过程。将净化过的石灰乳液在特定条件下进行碳化反应,使8090-的MgO被溶解,并生成含MgO 20~30克/升的碳酸轻镁过饱和溶液。经快速压滤,在特定条件下使碳酸轻镁饱和溶液在20~30度下解析出碱式碳酸镁。此碱式碳酸镁滤饼含水分只有5060-。经煅烧得轻质氧化镁产品。

该工艺特点:(详见工艺流程图)

(1)氧化镁的提取率增高了2030-。

(2)减去了压缩和热解过程,降低了碱式碳酸镁滤饼水分含量2530-。

因此每吨轻质氧化镁产品煤耗降低75-,电耗降低65-。

将高纯度金属镁和氧反应生成晶核,然后使颗粒继续成长,制得高纯度微粉氧化镁。含氧化镁80-(重量)以上的粗原料用无机酸(硫酸、盐酸、硝酸)以摩尔比1:2的比例进行溶解,制成无机酸的镁盐。精制除去其中杂质,于氧气气氛下进行加压加热处理,再经水洗、脱水、干燥,于1100℃加热1h,制得高纯度氧化镁。

氢氧化镁煅烧法 以除杂净化的硫酸镁溶液为原料,以纯氨水为沉淀剂加入镁液中沉淀出Mg(OH)2,经板框压滤机进行固液分离,滤饼经洗涤得高纯度Mg(OH)2,再经烘干、煅烧制得高纯氧化镁。

煅烧法苦土粉经过水选,除去杂质后沉淀成镁泥浆,然后通过消化、烘干、煅烧,使氢氧化镁脱水生成氧化镁。其MgO+H2O→Mg(OH)2Mg(OH)2→MgO+H2O;

菱镁矿在950℃下于煅烧炉中进行煅烧,再经冷却、筛分、粉碎,制得轻烧氧化镁。

纯碱法先将苦卤加水稀释至20°Be左右加入反应器,在搅拌下徐徐加入20°Be左右的纯碱澄清溶液,于55℃左右进行反应,生成重质碳酸镁,经漂洗、离心分离,在700~900℃进行焙烧,经粉碎、风选,制得轻质氧化镁产品。其5Na2CO3+5MgCl2+6H2O→4MgCO3Mg(OH)25H2O+10NaCl+CO2

4MgCO3Mg(OH)25H2O→5MgO+4CO2↑+6H2O

白云石经煅烧、消化、碳化后得到碱式碳酸镁,再经热分解、煅烧、粉碎、风选,即得轻质氧化镁。其MgCO3CaCO3→MgO+CaO+2CO2

(MgO+CaO)+2H2O→Mg(OH)2+Ca(OH)2

Mg(OH)2+Ca(OH)2+3CO2→Mg(HCO3)2+CaCO3+H2O5

Mg(HCO3)2+H2O→4MgCO3Mg(OH)25H2O+6CO2↑4MgCO3

Mg(OH)25H2O→5MgO+4CO2↑+6H2O碳铵法将海水制盐后的母液(镁离子含量在50g/L左右)除去杂质后与碳酸氢铵按适宜的比例混合,进行沉淀反应,再经离心脱水、烘干、煅烧、粉碎分级、包装,即得轻质氧化镁成品。其5MgCl2+10NH4HCO3+H2O→4MgCO3Mg(OH)25H2O+10NH4CI+6CO2

4MgCO3Mg(OH)25H2O→5MgO+4CO2+6H2O;

采用白云石或菱镁矿,经煅烧、加水消化、碳酸化、煅烧、粉碎,即可制得活性氧化镁。卤水白云石灰法以海水或卤水为原料与石灰或白云灰发生沉淀反应,将得到的氢氧化镁沉淀进行过滤、干燥、煅烧,制得活性氧化镁。苦土粉-硫酸-碳铵法将苦土粉等含镁原料与硫酸反应,生成硫酸镁溶液,其MgO+H2SO4→MgSO4+H2O硫酸镁溶液与碳酸氢铵反应,生成碳酸镁沉淀,其MgSO4+NH4HCO3+NH3→MgCO3↓+(NH4)2SO4然后沉淀物经过滤分离、洗涤、烘干、煅烧、粉碎,制得活性氧化镁。

以电熔镁块为原料。经选料、破碎、筛分后与一定比例的液态二氧化钛进行充分混合,再经水洗、烘干和烧结,筛选出粒径为40~150目的,即为成品高温电工级氧化镁。

采用卤水与碳酸氢铵反应,生成碱式碳酸镁,然后进行陈化、洗涤、脱水、干燥、煅烧,经粉碎后再净化、热处理,制得硅钢级氧化镁。

以高纯氧化镁为原料,经电熔制得成品。

将生产重质氧化镁的下脚料送入反应器,加入盐酸进行反应,生成六水氯化镁,再加入碳酸钠进行反应,生成碱式碳酸镁,用水洗涤,将碱式碳酸镁在高温煅烧,冷却后粉碎,制得磁性氧化镁。其2MgO+4HCI+4H2O→2MgCl26H2O5MgCl2+5Na2CO3+6H2O→4MgCO3Mg(OH)25H2O+CO2↑+10NaCl4MgCO3Mg(OH)25H2O

方法名称:

氧化镁的测定中和滴定法

应用范围:

该方法采用滴定法测定氧化镁的含量。

该方法适用于氧化镁。

方法原理:

供试品精密加硫酸滴定液(0.5mol/L)溶解后,加甲基橙指示液,用氢氧化钠滴定液(1mol/L)滴定,读出氢氧化钠滴定液使用量,计算,即得。

试剂:

⒈ 水(新沸放置至室温)

⒉ 氢氧化钠滴定液(0.1mol/L)

⒊ 硫酸滴定液(0.5mol/L)

⒋甲基橙指示液

⒌基准邻苯二甲酸氢钾

仪器设备:

试样制备:

⒈ 氢氧化钠滴定液(0.1mol/L)

配制:取澄清的氢氧化钠饱和溶液56mL,加新沸过的冷水使成1000mL。

标定:取在105℃干燥至恒重的基准邻苯二甲酸氢钾约6.0g,精密称定,加新沸过的冷水50mL,振摇,使其尽量溶解;加酚酞指示液2滴,用本液滴定,在接近终点时,应使邻苯二甲酸氢钾完全溶解,滴定至溶液显粉红色。每1mL氢氧化钠滴定液(1mol/L)相当于204.2mg的邻苯二甲酸氢钾。根据本液的消耗量与邻苯二甲酸氢钾的取用量,算出本液的浓度。

贮藏:置聚乙烯塑料瓶中,密封保存;塞中有2孔,孔内各插入玻璃管1支,1管与钠石灰管相连,1管供吸出本液使用。

⒉ 硫酸滴定液(0.5mol/L)

配制:取硫酸30mL,缓缓注入适量的水中,冷却至室温,加水稀释至1000mL,摇匀。

标定:取在270~300℃干燥恒重的基准无水碳酸钠约1.5g,精密称定,加水50mL使溶解,加甲基红-溴甲酚绿混合指示液10滴,用本液滴定至溶液由绿色变为紫红色时,煮沸2分钟,冷却至室温,继续滴定至溶液颜色有绿色变为暗紫色。每1mL硫酸滴定液(0.5mol/L)相当于53.00mg的无水碳酸钠。根据本液消耗量与无水碳酸钠的取用量,算出本液的浓度,即得。

⒊甲基橙指示液

取甲基橙0.1g,加水100mL使溶解,即得。

操作步骤:

精密称取供试品0.5g,精密加硫酸滴定液(0.5mol/L)30mL溶解后,加甲基橙指示液1滴,用氢氧化钠滴定液(1mol/L)滴定,读出氢氧化钠滴定液使用量,计算,每1mL硫酸滴定液(0.5 mol/L)相当于20.15mg的氧化镁或28.04mg的氧化钙 [2]

注1:“精密称取”系指称取重量应准确至所称取重量的千分之一,“精密量取”系指量取体积的准确度应符合国家标准中对该体积移液管的精度要求。

注2:“水分测定”用烘干法,取供试品2~5g,平铺于干燥至恒重的扁形称瓶中,厚度不超过5mm,疏松供试品不超过10mm,精密称取,打开瓶盖在100~105℃干燥5小时,将瓶盖盖好,移置干燥器中,冷却30分钟,精密称定重量,再在上述温度干燥1小时,冷却,称重,至连续两次称重的差异不超过5mg为止。根据减失的重量,计算供试品中含水量(-)。

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