ИТС 21-2016 Производство оксида магния, гидроксида магния, хлорида магния

     1.4 Общие сведения о производстве гидроксида магния

1.4.1 Виды гидроксида магния

Гидроксид магния (Mg(OH)) является распространенным и важным для применения соединением магния, которое используют в качестве антипирена при производстве термопластов и полимерных композиций, в качестве флокулянта при очистке природных и сточных вод, при производстве моющих, косметических средств и сахара, а также в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности ([10]). В природе гидроксид магния встречается в виде минерала брусита. Температура плавления гидроксида магния - 350°C (с разложением), плотность при 20°C - 2,36 г/см, растворимость в воде при 20°C - 0,0012 г/100 см, энтальпия образования - минус 925 кДж/моль ([9]).

В настоящее время в Российской Федерации в промышленном масштабе производятся различные марки или виды гидроксида магния, отличающиеся прежде всего происхождением, удельной поверхностью и дисперсностью или гранулометрическим составом, а также наличием и природой специальных добавок, модифицирующих поверхность частиц гидроксида магния.

1.4.1.1 Природный гидроксид магния (брусит)

Продукты на основе природного гидроксида магния (брусита), как правило, характеризуются массовой долей основного вещества в пределах 92%-95%. Их производство осуществляется путем подготовки, размола и фракционирования природного минерала брусита. Товарные продукты на основе брусита производятся и поставляются как в "чистом", то есть в необработанном, измельченном виде, так и в виде поверхностно обработанных специальными модифицирующими добавками марок брусита. Такой способ производства гидроксида магния называется "сухим" способом и характеризуется тем, что качество и характеристики товарного продукта непосредственно зависят от качества исходного минерального сырья - брусита. В настоящем справочнике НДТ этот метод детально не рассматривается ввиду отсутствия необходимых и достаточных сведений для описания метода производства (технологии) и оценки уровня его воздействия на окружающую среду.

1.4.1.2 Синтетический гидроксид магния

Синтетический гидроксид магния в настоящее время производится в Российской Федерации "мокрым" способом, заключающемся во взаимодействии водных растворов хлорида магния и гидроксида натрия с последующим осаждением, фильтрацией, промывкой, сушкой и измельчением гидроксида магния.

Для получения различных марок синтетического гидроксида магния образующаяся на стадии синтеза или промывки суспензия гидроксида магния подвергается специальной обработке - автоклавированию - с целью достижения определенной дисперсности и удельной поверхности целевого продукта. Кроме того, на стадиях сушки или измельчения может осуществляться поверхностная обработка (т.е. модифицирование) синтетического гидроксида магния.

Синтетический гидроксид магния по сравнению с природным бруситом имеет следующие технические и потребительские преимущества:

- более высокая температура начала разложения - >350°C (у природного - >300°C);

- отсутствие нежелательных (так называемых вредных) примесей;

- более высокая степень белизны;

- возможность варьирования удельной поверхности (активности) и дисперсности частиц в процессе синтеза гидроксида магния.

1.4.2 Применение гидроксида магния

В настоящее время гидроксид магния используют в нескольких областях промышленности, основные из которых приведены в таблице 13. Наиболее важные области применения гидроксида магния - это производство негорючих проводов и кабелей (автомобильные и безгалогеновые силовые кабели), кровельных листов. Другие сферы применения имеют второстепенное значение (электротехника и электроника (корпуса, соединительные элементы), кабельные каналы, профили, трубы, транспортные контейнеры). В зависимости от применения используются различные марки - начиная от дешевого измельченного природного брусита и заканчивая высококачественным поверхностно обработанным гидроксидом магния.

Гидроксид магния, применяемый при производстве автомобильных проводов и кабелей, обычно представляет собой поверхностно обработанный продукт высокого качества. Это характерно для японских производителей автомобилей, таких как Toyota, использующих марки Kisuma и Magnifin. Немецкие производители автомобилей также будут использовать эти сорта, как только традиционные ПВХ-композиции будут заменены композициями с более высокой термостабильностью. Французские автомобильные производители PSA и Renault уже используют композиции кабелей и проводов, основанные на гидроксиде магния, однако они более низкого качества и основаны на дешевом измельченном брусите, покрытом стеаратами, который производится в Италии компанией Nuova Sima и применяется в кабельной продукции компанией Prysmian (ранее - Pirelli).

Таблица 13 - Основные области применения гидроксида магния

Безгалогеновые силовые кабели применяются в специфических сферах, таких как атомные электростанции, военно-морской флот, центры обработки данных, а также все в большей степени в общественных зданиях. Однако основные используемые композиции - это композиции, основанные на сшитом полиэтилене/гидроксиде алюминия, а не на полипропилене/гидроксиде магния. Использование гидроксида магния все еще достаточно низкое по сравнению с применением тригидрата алюминия.

Для силовых кабелей, используемых в Европе, которые заменят ПВХ-кабели в связи с новыми требованиями по кислотности, качественные требования могут быть более низкими. Более дешевые композиции, основанные на гидроокиси алюминия или измельченном гидроксиде магния, также могут быть использованы в будущем.

В то время как применение огнезащитных полиамидов в электротехнике и электронике будет и дальше увеличиваться в Европе предположительно на 6%-7% в год, рынок использования гидроксида магния в полиамиде для электротехники и электроники все еще довольно мал. Это объясняется большим разнообразием антипиреновых композиций, основанных на галогеновых (бромированных, хлорированных) и безгалогеновых (фосфорных, азотистых, неорганических) компаундах, которые часто требуют более легкой обработки, меньшей загрузки и часто являются более дешевыми.

Применение в Российской Федерации гидроксида магния в качестве термостабилизатора и антипирена различных пластиков и красок недостаточно развито, что было связано с отсутствием отечественного производителя данного материала. Большинство потребителей используют традиционные антипирены (бромсодержащие, органические, гидроксид алюминия и пр.). Потребление импортного антипирена (гидроксида магния) связано с приобретением отечественными предприятиями зарубежных технологий производства, которые требуют применения антипирена только определенной марки.

В потенциальных сферах применения гидроксида магния в качестве эффективного заменителя тригидрата алюминия в настоящее время наиболее перспективной является сфера производства кабельных пластикатов на основе поливинилхлорида (ПВХ). По итогам 2015 года объем рынка кабельных пластикатов в Российской Федерации составил около 260 тыс.т, из них более 55 тыс.т приходится на кабельные специальные пластикаты. Рост потребления кабельных специальных пластикатов в 2003-2015 годах составил 135%.

Этот рост был достигнут в основном усилиями Всероссийского научно-исследовательского института кабельной промышленности по применению негорючей кабельной продукции вместо обычных "горючих" кабелей, как на специальных объектах, например на атомных станциях, в метрополитене, шахтах, так и в прочих ответственных промышленных объектах.

В дальнейшем увеличение потребления гидроксида магния в кабельных пластикатах будет связано с ужесточением требований по пожарной безопасности в соответствии с [12] для кабельной и иной продукции, применяемой в общественных, офисных и жилых зданиях, а также в детских садах и школах.

Прогнозируемый темп роста потенциального потребления гидроксида магния составляет в среднем 10% в год.

Производство высококачественного гидроксида алюминия в Российской Федерации в настоящее время отсутствует. В связи с этим высококачественный тригидрат алюминия импортируется в Российскую Федерацию в основном из Германии (производство компании Martinswerk GmbH).