ИТС 21-2021 Производство оксида магния, гидроксида магния, хлорида магния

     1.1 Общие сведения о производстве оксида магния

1.1.1 Виды оксида магния

Оксид магния (окись магния, магнезия, MgO) является наиболее распространенным и важным для промышленного применения соединением магния, которое используют при производстве стали, огнеупоров, резинотехнических изделий, а также в строительной, кожевенной, химической, пищевой, фармацевтической, нефте- и газодобывающей и других отраслях промышленности. Магнезия - это в общем случае химически чистый оксид магния, известный также под тривиальным названием "периклаз". Температура плавления магнезии (периклаза) - 2825°С, температура кипения - 3600°С, плотность - 3,58 г/см, растворимость в воде при 30°С - 0,0086 г/100 см [9]. Высокая температура плавления, а также химическая инертность и термическая стабильность определяют предпочтительное использование периклаза при производстве огнеупорных материалов, применяемых при высокотемпературных процессах в сталелитейном, цементном, известковом, стекольном производстве и при производстве цветных металлов.

Основными сырьевыми материалами для производства оксида магния в Российской Федерации являются два природных минерала: карбонат магния (магнезит, ) и гексагидрат хлорида магния (бишофит, ). Для производства высокочистого оксида магния в качестве природного сырья используют также минерал карналлит ().

Для производства оксида магния в промышленном масштабе в Российской Федерации применяют два основных, принципиально разных технологических процесса или способа, основанных на применении различного природного сырья:

1) Первая технология производства основана на высокотемпературной реакции декарбонизации природного карбоната магния (магнезита) путем его обжига в специальных печах с получением целевого оксида магния. Данная технология имеет тривиальное наименование "сухой" способ производства оксида магния" и позволяет в зависимости от условий обжига получать три основных товарных вида оксида магния: мертво обожженную магнезию (DBM), обожженную каустическую магнезию (CCM) и плавленую магнезию, или периклаз (FM). Указанные виды магнезии отличаются своими физико-химическими свойствами, в том числе химической чистотой. В зависимости от качества исходного природного магнезита и технологии подготовки и обработки сырья товарная магнезия содержит от 55 мас.% до 98 мас.% оксида магния (MgO).

Химизм данной технологии производства описывается следующей эндотермической химической реакцией декарбонизации (разложения) карбоната магния:

.

Основными примесями оксида магния, получаемого по этой технологии, являются диоксид кремния (), оксид кальция (CaO), триоксид железа () и триоксид алюминия ().

2) Вторая технология производства оксида магния базируется на предварительном получении гидроксида или основного карбоната магния путем его осаждения при взаимодействии сильной щелочи (гидроксида натрия или гидроксида кальция) или карбоната натрия с растворами хлорида магния (бишофита) или карналлита и последующей дегидратации (или декарбонизации) полученного и промытого от хлоридов гидроксида магния (или карбоната магния) путем обжига в специальных печах. Данная технология получила тривиальное название "мокрый" способ производства оксида магния", поскольку ключевая стадия синтеза гидроксида или карбоната магния осуществляется путем смешения двух водных растворов исходных реагентов: гидроксида натрия (щелочи, едкого натра) или карбоната натрия и хлорида магния (бишофита) или карналлита.

Химизм этого способа производства описывается двумя химическими реакциями, реализуемыми на двух последовательно осуществляемых технологических стадиях:

или

или

.

Получаемая этим способом магнезия характеризуется высокой чистотой и отличными потребительскими свойствами, однако, в отличие от магнезии, получаемой "сухим" способом, как правило, содержит в виде минорной примеси хлорид натрия и/или хлорид магния.