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Verfahren zur Herstellung von schwerem magnesiumhydroxyd Bei der üblichen
Herstellungsweise von Magnesiumhydroxyd durch Ausfällen einer Magnesiumsalzlösung
mittels Ammoniak erhält man ein gelatinöses, staubförmiges oder aus Mikrokristallen
bestehendes Produkt, welches jedoch niemals eine so hohe Dichtigkeit (Schwere) besitzt
wie das durch Hydratation des schweren Magnesiumoxyds gewonnene.
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Eine solche Dichtigkeit des Magnesiumhydroxyds ist indessen für viele
Verwendungszwecke, z. B. zur Herstellung von Isolier- und feuerfesten Stoffen in
der Papier-, Lack- und Firnisindustrie, erwünscht. Es ist gefunden worden, daß man
ein sehr schweres Magnesiumhydroxyd gewinnen kann, wenn man dem Magnesiumsalz oder
dem Ammoniak einen beliebigen Stoff zusetzt, welcher imstande ist, die Abscheidung
des Magnesiahydrats so zu erschweren, daß sie nur sehr langsam vor sich geht. Des
weiteren hat sich gezeigt, daß dasselbe Resultat sich erreichen läßt durch Anwendung
all jener Kunstgriffe, die geeignet sind, eine plötzliche Umsetzung der Produkte
zu verhindern bzw. sie zu verlangsamen. So gewinnt man schweres Magnesiumhydroxyd,
indem man auf neutrale, saure oder basische Magnesiumsalze oder auf Magnesium-Ammonium-Salze
in fester oder gelöster Form überschüssiges Ammoniak unter Rühren bei möglichst
niedriger, 2o bis 25 ° C nicht übersteigender Temperatur einwirken läßt oder solche
Stoffe zusetzt, die geeignet sind, die Abscheidung des Magnesiumhydroxyds zu verlangsamen,
wie namentlich Ammoniaksalze.
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Setzt man der Ammoniaklösung in kaltem Zustand z. B. eine Magnesiumsalzlösung
und als solche beispielsweise eine Magnesiumsulfatlösungzu, so ist das gewonnene
Produkt schwerer, als wenn das Mischen in warmem Zustand erfolgt, weil die Reaktion
langsamer vor sich geht und das sich schon beim Beginn der Reaktion bildende Ammoniumsulfat
eher die Reaktion rückgängig zu machen als sie zu beschleunigen trachtet. Es hat
sich außerdem herausgestellt, daß, wenn die Mischung erfolgt zwischen Lösungen mit
höchstmöglicher Konzentration und bei möglichst niedriger, keinesfalls aber die
der Außenluft überschreitender Temperatur, das Produkt schon eine ziemliche Dichte
aufweist. Fügt man diesen Lösungen eine ausreichende Menge eines Stoffes zu, welcher
geeignet ist, die Ausfällung hintanzuhalten, beispielsweise ein Ammoniumsalz (z.
B. Ammoniumsulfat), so ist das sich bildende Produkt bei weitem dichter, ohne daß
freilich die Menge des zugesetzten Ammoniumsulfats in direktem Verhältnis zu der
gewünschten Schwere ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Konzentration unter
5 % keine vollkommenen Resultate gibt, und daß eine Konzentration von 15 °/o und
darüber zwar ein dichtes Produkt gibt, aber die Ausbeute zu stark herabsetzt.
Es
ist gefunden worden, daß, wenn man in einer ersten Phase über ein basisches Magnesiumsalz
geht, entweder durch einen graduellen Ammoniakzusatz oder auf beliebige andere in
der Chemie und in der Technik bekannte Weise wieder eine sehr schwere Qualität erhalten
wird, besonders unter Anwendung der oben angegebenen Grundsätze. Für die praktische
Ausführung der Erfindung eignet sich das Chlormagnesium sehr gut, indem es leicht
basische Salze bildet, doch ergibt auch das Magnesiumsulfat basische Salze, die
sich zur Fabrikation schweren Magnesiahydrats vorzüglich eignen.
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Die Bildung von Magnesiumhydroxyd über basische Salze geht auf folgende
Weise vor sich: Behandelt man beispielsweise eine Chlormagnesiumlösung mit einer
zur Bildung von agnesiumhydroxyd unzureichenden Menge Ammoniak, und zwar in den
durch folgende Gleichung ausgedrückten Verhältnissen 6 MgCl, + =o NH3 + 5 H20 =
M9C12+ 5 M90+ =o NH,C1, so erhält man ein basisches Salz der Formel M9C12 # 5 M90,
das bei weiterer Behandlung mit Ammoniak gemäß nachstehender Gleichung in Mg (0H)2
übergeführt wird: MgC12. 5 MgO + a NH3 + 7 H20 = 6 Mg (OH,) -f- 2 NH4C1. Hierzu
seilbemerkt, daß die Verbindungen 1VIgC1 2 bis 5 MgO nicht die einzigen basischen
Salze sind, welche sich bilden können; denn auf die gleiche Weise kann man bis zur
Verbindung MgC1 # =o MgO gelangen. In der Praxis empfiehlt es sich, bei der ersten
Behandlung von _ Magnesiumchlorid mit Ammoniak die Menge des letzteren so zu wählen,
daß eine Verbindung entsprechend der Formel MgCl2. 7Mg0 entsteht, worauf dann beim
Hinzufügen weiteren Ammoniaks im Überschuß eine vollständige Umwandlung in Hydroxyd
erfolgt.
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Beispielsweise wird in ioo kg einer 22prozentigen Magnesiumsulfatlösung
in einen geschlossenen Behälter, der mit einer energisch wirkenden mechanischen
Rührvorrichtung versehen ist, unter starkem Rühren langsam eine etwa 2oprozentige
wäßrige NH,- Lösung in der Gewichtsmenge von 25 bis 26 kg eingetragen. Die
Masse wird noch eine Stunde lang scharf weitergerührt, worauf ein rascheres Zugeben
von Ammoniak erfolgt, bis im ganzen wenigstens eine der theoretischen gegenüber
doppelte Ammoniakmenge eingeführt ist. -Die Mischung wird dann noch wenigstens zwei
Stunden lang energisch weitergerührt und schließlich das ausgefällte Magnesiumhydroxyd
abfiltriert.
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Ein Produkt mit sehr hoher, derjenigen der mit anderen gebräuchlichen
Verfahren erhaltenen Produkte gleicher und selbst höherer Dichtigkeit erhält man
ferner durch Behandeln von Magnesium-Ammonium-Doppelsalzen mit überschüssigem Ammoniak,
sofern diese Behandlung in der Kälte und unter starkem Rühren erfolgt.
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Von diesen Doppelsalzen soll hier nur dasjenige beispielsweise betrachtet
werden, welches sich als in wirtschaftlicher Hinsicht am praktischsten erwiesen
hat und sich bildet, wenn man gesättigte Ammonium- und Magnesiumsulfatlösungen in
äquimolekulärem Verhältnis zusammenmischt. Es ergibt sich alsdann eine ausgiebige
Kristallisation eines Salzes, dessen Formel Mg # (S04) # (NH4)2 # S04 -f- 6 H20
ist; dasselbe scheint zuweilen mit anderen Doppelsalzen ähnlicher Konstitution vermischt
zu sein.
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Behandelt man dieses Salz in Form einer gesättigten wäßrigen Lösung
oder in trocknem vorzugsweise gemahlenem Zustand mit überschüssigem Ammoniak, so
schlägt sich Magnesiahydrat nieder. Erfolgt die Behandlung in warmem Zustand, so
weist das Produkt nur eine geringe Dichte auf, bei Behandlung in der Kälte ist die
Dichtigkeit des erhaltenen Magnesiahydrats jedoch außerordentlich groß.
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Auch dieBehandlungvon saurenMägnesiumsalzen, wie von Magnesiumbisulfat
(Mg[HSO4]2) sowie von Magnesiumsupersulfat (MgS04.3 Hz S04) mit überschüssigem Ammoniak
ergibt schwere Produkte, was offenbar darauf beruht, daß sich zuerst Ammoniumsalz
bildet, weshalb dieser Fall also wieder unter den oben ausführlich besprochenen
Fall fällt.
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Die praktische Ausführung der den Erfindungsgegenstand bildenden Verbesserungen
erfordert keine besondere Apparatur oder Vorrichtung, vielmehr genügt ein mit Rührwerk
ausgerüstetes geschlossenes Gefäß. Nach Einfüllen der einzelnen Reagentien wird
das Rührwerk in Betrieb gesetzt, bis die Reaktion vollendet ist, und das Produkt
sodann filtriert. Die gebrauchten Lösungen werden wieder benutzt.
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Es ist festgestellt worden, daß das Rühren nicht nur zu einem gründlicheren
Mischen der Reagentien und zur Beschleunigung der Vollendung der Reaktion dient,
sondern noch insofern eine sehr wichtige Rolle spielt, als das Rühren die Erzielung
einer größeren Verdichtung des Magnesiahydrats sehr wirksam unterstützt. Es besteht
sogar ein direkter Zusammenhang zwischen der Rührwerkgeschwindigkeit und der Verdichtung
des Produkts; denn je größer die Geschwindigkeit ist, desto dichter wird das Magnesiahydrat.
Natürlich gilt dies nur in einem beschränkten Maße; denn nach Erreichung einer gewissen
Grenze
genügt die Steigerung der Geschwindigkeit allein nicht mehr,
um die Densität des Produktes erheblich zu steigern.