DD241247A1 - METHOD FOR PRODUCING MAGNESIUM HYDROXIDE FROM MAGNESIUM OXIDE - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Magnesiumoxidpulver (MgO) in Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2) im waessrigen Medium. Bekanntermassen ist die Reaktivitaet von Magnesium oft so gering, dass eine Hydratisierung in Wasser unvollstaendig bleibt bzw. nur durch hohe Reaktionstemperaturen und sehr lange Reaktionszeiten erzwungen werden kann. Es ist Ziel und Aufgabe der Erfindung, wie MgO-Pulvern mit niedriger Reaktivitaet eine Erhoehung der Hydratisierungsgeschwindigkeit bzw. des Hydratisierungsgrades zu erreichen. Erfindungsgemaess wird eine wesentlich beschleunigte Hydratisierung dadurch erreicht, dass dem waessrigen Medium Ammoniumchlorid (NH4Cl) in geringen Mengen zugesetzt wird. Die Erfindung kann bei allen Verfahren Anwendung finden, wo im Verlauf der Erzeugung von Mg-haltigen Endprodukten MgO in Mg(OH)2 umgewandelt werden muss.The invention relates to a process for the conversion of magnesium oxide powder (MgO) into magnesium hydroxide (Mg (OH) 2) in the aqueous medium. As is known, the reactivity of magnesium is often so low that hydration in water remains incomplete or can only be forced by high reaction temperatures and very long reaction times. It is the object and the object of the invention, as MgO powders with low reactivity, to achieve an increase in the rate of hydration or of the degree of hydration. According to the invention, substantially accelerated hydration is achieved by adding ammonium chloride (NH 4 Cl) in small amounts to the aqueous medium. The invention can be applied to all processes where MgO has to be converted to Mg (OH) 2 in the course of the production of Mg-containing end products.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung zur Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ im wäßrigen Medium kann angewendet werden bei Verfahren, wo z. B. aus Gründen der Reaktivitätserhöhung und/oder Strukturveränderungen eine Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ erfolgt. So wird bei der Pyrolyse von MgCI₂ das entstehende MgO zwischenzeitlich in Mg(OH)₂ überführt, wodurch Verunreinigungen im Waschprozeß besser entfernt und für die Brikettierung hinderliche Partikelstrukturen zerstört werden.The invention for the conversion of MgO into Mg (OH) ₂ in the aqueous medium can be applied in processes where, for. B. for reasons of increase in reactivity and / or structural changes, a conversion of MgO into Mg (OH) ₂ takes place. Thus, in the pyrolysis of MgCl _2, the resulting MgO is transferred in the meantime into Mg (OH) ₂ , whereby impurities in the washing process are better removed and destroyed for the briquetting hindering particle structures.

Charakterisierung der bekannten technischen LösungenCharacterization of the known technical solutions

Die Umwandlung von MgO mit Wasser in Mg(OH)₂ ist ein langsamer Prozeß; seine Geschwindigkeit hängt stark von den Versuchsparametern und der Struktur des MgO ab.The conversion of MgO with water in Mg (OH) ₂ is a slow process; its speed depends strongly on the experimental parameters and the structure of the MgO.

Auf Schwierigkeiten der Herstellung von Mg(OH)₂ aus gebrannter Magnesia wird bereits 1890 hingewiesen (DRP-53574, Salzbergwerk Neu-Stassfurt) und für diesen Prozeß eine Behandlung des Magnesia mit Wasserdampf oder mit Wasser in geschlossenen Gefäßen bis 150^cC in 2 bis 3 Stunden beschrieben. Ein gereinigtes Mg(OH)₂ soll man aus MgO mittels Wasserdampf unter einem Druck von mindestens 3,5 kg/cm² erhalten (AT-250910,1963, Aluminium-Laboratiories Ltd.). Bei der Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ wird die Rolle von NH₄CI nicht ausgewiesen. NH₄CI kann grundsätzlich bei der Umsetzung von chloridhaltigen Mg⁺⁺-Lösungen mit NH₃ entstehen.Difficulties in the production of Mg (OH) ₂ from burnt magnesia are already pointed out in 1890 (DRP-53574, salt mine Neu-Stassfurt) and for this process, a treatment of magnesia with steam or with water in closed vessels to 150 ^c C in 2 bis 3 hours. A purified Mg (OH) ₂ is to be obtained from MgO by means of water vapor under a pressure of at least 3.5 kg / cm ² (AT-250910, 1963, Aluminum Laboratories Ltd.). In the conversion of MgO into Mg (OH) ₂ , the role of NH ₄ Cl is not shown. In principle, NH ₄ Cl can be formed during the reaction of chloride-containing Mg ⁺⁺ solutions with NH ₃ .

Im Sulmag®-Prozeß wird MgO, CaCI₂ und CO₂ (Rauchgas) zu MgCI₂-Lösung und CaCO₃ umgesetzt. Aus der MgCI₂-Lösung wird dann mit NH₃ und CO₂ ein MgCO₃ ausgefällt, das zu MgO ausgearbeitet wird, NH₄CI bleibt in Lösung (DE-2928537).In the Sulmag® process, MgO, CaCl ₂ and CO ₂ (flue gas) are converted to MgCl ₂ solution and CaCO ₃ . From the MgCl ₂ solution is then precipitated with NH ₃ and CO _2, a MgCO ₃ , which is worked out to MgO, NH ₄ Cl remains in solution (DE-2928537).

In einer Reihe von weiteren Patentschriften wird NH₃ als Fällmittel zur Abscheidung von Mg(OH)₂ aus Mg⁺⁺-haltigen Lösungen eingesetzt (z.B. DRP-487114).In a number of other patents, NH _{3 is used} as a precipitant for the deposition of Mg (OH) ₂ from Mg ⁺⁺ -containing solutions (eg DRP-487114).

Sehr verbreitet ist die Ausfällung von Mg(OH)₂ durch eine Fällösung mit NH₃ und CO₂ zu MgCO₃ und Mg(OH)₂ (DE-OS-2332319, DE-OS-2914662; DE-2928537). Der Rückstand aus MgCO₃ und Mg(OH)₂ wird in den bekannten Verfahren abfiltriert und calciniert. Wenn bei solchen Verfahren keine Chloridionen in der Ausgangslösung sind, kann sich kein NH₄CI bilden. In bezug auf die Ausgangsstruktur des MgO für seine Umwandlung in Mg(OH)₂ spielt die Vorgeschichte (insbesondere die Temperatur), bei welcher das MgO aus dem Ausgangsstoff entstanden ist, eine große Rolle.The precipitation of Mg (OH) ₂ by a precipitation solution containing NH ₃ and CO ₂ to form MgCO ₃ and Mg (OH) ₂ is very widespread (DE-OS-2332319, DE-OS 2914662, DE-2928537). The residue of MgCO ₃ and Mg (OH) ₂ is filtered off and calcined in the known methods. If there are no chloride ions in the starting solution in such processes, no NH ₄ Cl can form. With regard to the starting structure of MgO for its conversion into Mg (OH) ₂ , the history (in particular the temperature) at which the MgO originated from the starting material plays a major role.

Bei dem sogenannten Seewassermagnesiumprozeß wird das Fällprodukt Mg(OH)₂ schon bei relativ tiefen Temperaturen thermisch in MgO umgewandelt. Ein solches MgO hat in der Regel eine für die nachfolgenden Verarbeitungsschritte — Brikettieren und Sintern — ausreichende Reaktivität.In the so-called seawater magnesium process, the precipitate Mg (OH) _{2 is} thermally converted into MgO even at relatively low temperatures. Such MgO generally has sufficient reactivity for the subsequent processing steps - briquetting and sintering.

Das durch thermische Spaltung von Mg-carbonaten und Mg-chloriden bei hohen Temperaturen erzeugte MgO sowie ein Schmelz-MgO besitzen dagegen eine für die technische Hydratisierung zu geringe Reaktivität. Dieser Umstand zeigt sich darin, daß eine vollständige Umwandlung eines solchen MgO in Mg(OH)₂ auch bei sehr langen Reaktionszeiten und bei ökonomisch nicht vertretbarem Energieaufwand nicht gelingt. Als Maßnahmen zur Beschleunigung der Hydratisierung werden bei diesen Verfahren mehrstündiges Behandeln mit Wasser bei Siedetemperatur und Rühren mit Intensivrührwerken bzw. in Naßmahlaggregaten angegeben (DD-220951).On the other hand, the MgO produced by thermal decomposition of Mg-carbonates and Mg-chlorides at high temperatures and a melting MgO have too low a reactivity for the technical hydration. This fact is shown by the fact that complete conversion of such MgO into Mg (OH) _{2 is} not possible even with very long reaction times and with economically unacceptable energy expenditure. As measures for accelerating the hydration of these processes are several hours of treatment with water at boiling temperature and stirring with high-intensity stirrers or in Naßmahlaggregaten specified (DD-220951).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist, die vollständige Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ in kurzen Zeiten bei niedrigen Temperaturen, geringem Energieaufwand und geringen Kosten zu ermöglichen, um damit den technologisch bedeutsamen Schritt der Hydratisierung wirtschaftlicher zu gestalten.The aim of the invention is to enable the complete conversion of MgO to Mg (OH) ₂ in short times at low temperatures, with low energy consumption and low costs, in order to make the technologically significant step of hydration more economical.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, MgO, welches sich bisher nur mit hohem Aufwand zu max. 70% in Mg(OH)₂ überführen ließ, mit geringerem Aufwand bzw. nahezu quantitativ in Mg(OH)₂ umzuwandeln.The invention has the object, MgO, which previously only with great effort to max. Convert 70% in Mg (OH) ₂ , with less effort or almost quantitatively into Mg (OH) ₂ to convert.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Zugabe geringer Mengen an NH₄CI zu der Reaktionsmischung aus MgO und Wasser die Umwandlung von MgO in Mg(OH)₂ stark begünstigt. Es wird sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch der absolute Mg(OH)₂-Gehalt im Endprodukt erhöht.Surprisingly, it has been found that the addition of small amounts of NH ₄ Cl to the reaction mixture of MgO and water strongly promotes the conversion of MgO to Mg (OH) ₂ . Both the reaction rate and the absolute Mg (OH) ₂ content in the final product are increased.

Damit kann ein Produkt erzeugt werden, daß sich wie gefälltes Seewassermagnesiumhydroxid anschließend kontrolliert zu einem MgO mit gewünschter Reaktivität zersetzen läßt.Thus, a product can be produced that can be like precipitated seawater magnesium hydroxide then decomposed controlled to a MgO with desired reactivity.

Auf diese Weise ist es möglich, ein nahezu vollständig hydratisiertes Produkt in vergleichbar kurzen Zeiten zu erhalten. Darüber hinaus wurde gefunden, daß die Reaktion schon bei niedrigeren Temperaturen als bisher üblich zu nahezu vollständig hydratisierten Produkten führt.In this way it is possible to obtain a nearly completely hydrated product in comparably short times. In addition, it has been found that the reaction leads to almost completely hydrated products even at lower temperatures than hitherto usual.

Die Erfindung erfordert keine Eingriffe in das Verfahren. Das Hydratisierungswasser wird lediglich mit 5 bis 10 Mol-% NH₄CI (bezogen auf MgO) versetzt und die Hydratisierung wie üblich in beheizten Rührbehältern durchgeführt.The invention requires no interference with the process. The hydration water is added only with 5 to 10 mol% NH ₄ Cl (based on MgO) and the hydration as usual carried out in heated stirred tanks.

Als NH₄CI kann ein technisches Produkt, wie es üblicherweise in Sodafabriken anfällt, zum Einsatz kommen. Aufgrund der guten Wasserlöslichkeit läßt sich das NH₄CI quantitativ vom festen Endprodukt abtrennen.As NH ₄ CI, a technical product, such as is commonly found in soda factories, can be used. Due to the good water solubility, the NH ₄ CI can be quantitatively separated from the solid end product.

Zur Bildung von Ammoniumchlorid in der Suspension wird Ammoniak in eine chloridhaltige Magnesiumoxid-Suspension eingeleitet.To form ammonium chloride in the suspension, ammonia is introduced into a chloride-containing magnesium oxide suspension.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1

5g MgO aus dem Pyrolyseverfahren werden in 150ml Wasser gegeben, dazu werden 1,3g NH₄CI (10 Mol-% bezogen auf MgO) hinzugefügt. Das Wasser wird vorher auf 8O⁰C erwärmt, während der Reaktion wird gerührt. Nach 8 h Reaktionszeit wird der Rückstand filtriert, gewaschen und getrocknet. Im Endprodukt sind 98% Mg(OH)₂ entstanden, ohne NH₄CI-Zugabe beträgt der Mg(OH)₂-Anteil 50%.5 g of MgO from the pyrolysis process are added to 150 ml of water, to which 1.3 g of NH ₄ Cl (10 mol% based on MgO) are added. The water is previously heated to 8O ⁰ C, during the reaction is stirred. After a reaction time of 8 hours, the residue is filtered, washed and dried. In the final product 98% Mg (OH) ₂ were formed, without NH ₄ Cl addition the Mg (OH) ₂ content is 50%.

Beispiel 2Example 2

25g MgO aus dem Pyrolyseverfahren werden in 300 ml Wasser suspendiert, das zuvor auf 50⁰C erwärmt wurde. Gleichzeitig enthält die Lösung 0,80g Chloridionen. Dann werden in die Suspension 0,39g NH₃ eingeleitet, so daß in der Lösung 1,2g NH₄CI entstehen (1,8 Mol-% bezogen auf MgO). Nach 8 h Reaktionszeit wird der Rückstand wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Er enthielt 69% Mg(OH)₂, ohne NH₄CI-Bildung 40% Mg(OH)₂.25 g MgO from the pyrolysis process are suspended in 300 ml of water, which was previously heated to 50 ⁰ C. At the same time, the solution contains 0.80 g chloride ions. 0.39 g of NH _{3 are then} introduced into the suspension, so that 1.2 g of NH ₄ Cl are formed in the solution (1.8 mol% based on MgO). After 8 h reaction time, the residue is worked up as in Example 1. It contained 69% Mg (OH) ₂ , without NH ₄ Cl formation 40% Mg (OH) ₂ .

Beispiel 3Example 3

10g MgO aus der thermischen Spaltung von Magnesit werden in 300 ml Wasser von 60⁰C gegeben. Nach der Zugabe von 1,34g NH₄CI (5 Mol-% bezogen auf MgO) wird die Reaktion in 4h durchgeführt. Entsprechend der Weiteraufarbeitung wie im Beispiel 1 ergibt sich eine Mg(OH)₂-Ausbeute von 95%, ohne NH₄CI-Zugabe von 33%.10 g of MgO from the thermal decomposition of magnesite are added to 300 ml of water at 60 ^° C. After the addition of 1.34 g of NH ₄ Cl (5 mol% based on MgO), the reaction is carried out in ₄ h. According to the further work-up as in Example 1, an Mg (OH) ₂ yield of 95% results, without addition of NH ₄ Cl of 33%.

Claims (4)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Magnesiumhydroxid aus wenig reaktionsfähigem Magnesiumoxid, das z.B. im Prozeß der Magnesiumchloridpyrolyse, im Kalzinierungsprozeß von Magnesit und im Magnesiumoxidschmelzprozeß anfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydratisierung im wäßrigen Medium unter Zusatz von Ammoniumchlorid in Mengen von 1 bis 50Mol-%, bezogen auf MgO, insbesondere von 5 bis 10Mol-%, innerhalb einiger Stunden durchgeführt wird, wobei die Hydratisierungsgeschwindigkeit wesentlich gesteigert und ein nahezu 100%lger Hydratisierungsgrad erreicht wird.1. Process for the preparation of magnesium hydroxide from less reactive magnesium oxide, e.g. in the process of magnesium chloride pyrolysis, in the calcination process of magnesite and in the magnesium oxide melting process, characterized in that the hydration in aqueous medium with the addition of ammonium chloride in amounts of 1 to 50 mol%, based on MgO, in particular from 5 to 10 mol%, within some Hours is performed, the rate of hydration is significantly increased and a nearly 100% lger degree of hydration is achieved. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Magnesiumoxid Periklas eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that is used as the magnesium oxide periclase. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als magnesiumoxidhaltiger Stoff calcinierter Dolomit CaO · MgO verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that is used as the magnesium oxide-containing material calcined dolomite CaO · MgO. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Bildung von Ammoniumchlorid in der Suspension Ammoniak in eine chloridhaltige Magnesiumoxid-Suspension eingeleitet wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that for the formation of ammonium chloride in the suspension of ammonia is introduced into a chloride-containing magnesium oxide suspension.