Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Гидролиз и окисление хлористого магния
Окись ма! иия может быть получена иэ MgCl2 путем его гидролиза 175-18?
MgCl2 + НгО 5=± MgO + 2HCI
И окисления174> *81-183:
2MgCl2 + 02 2MgO + 2С12
При нагревании шестиводного хлористого магния до 500° вна чале, после частичного обезвоживания MgCl2, образуется MgO • • 2MgCl2 • 2Н20, а затем гидрооксихлорид магния Mg(OH)Cl:
MgCl2 + Н20 Mg(OH)Cl + НС1
Выше 500—510° Mg(OH)Cl разлагается175: Mg(OH)Cl MgO + HC1
Если вести нагревание MgCl2 в токе инертного газа и таким образом удалять выделяющийся хлористый водород, хлористый магний полностью превратится в магнезию.
Проведение гидролиза MgCl2 с предотвращением расплавления его в кристаллизационной воде возможно при использовании в качестве исходного материала магнезиального цемента Сореля. При 500—600° степень гидролиза за 1 ч составляет 95—98% 184'185. Окись магния, полученная таким путем при 600—650°, удовлетворяет требованиям на каустический магнезит, а при 1000°— требованиям на металлургический порошок для огнеупоров 186. В США получение MgO гидролизом хлористого магния осуществляют в крупных масштабах 187. Разработано проведение этого процесса распылением концентрированного раствора MgCl2 в потоке горячего газа 188. Запатентовано189 использование для гидролиза MgCl2 реакционной камеры с фонтанирующим слоем огнеупорного инертного материала с частицами 3—8 мм; в камеру подают раствор или кристаллический хлорид магния, продукты реакции — MgO и НС1 — выносятся топочным газом и отделяются от него в улавливающих устройствах.
Го 40 во во Too Концентрация НС1 6 Еазобои <разе,% |
Рис. 96. Поля твердых фаз в системе MgO—НС1—Н20: |
1 —Mg(OH)Cl; //-твердый раствор MgCl(Cl, ОН), цифрами обозначено содержание в нем Mg(OH)Cl в мол. X; ///-MgO. Р-суммарное Давление реакционных газов в ат. |
В процессе гидролиза хлористого магния могут образоваться твердые растворы MgCl(Cl, ОН). При 550° давление НС1 над гид - рооксихлоридом достигает 1 ат и его разложение протекает с максимальной скоростью. Выделяющийся НС1 частично реагирует с Mg(OH)Cl, образуя твердый раствор MgCl2 в Mg(OH)Cl. Этот
процесс протекает на 40—45° выше температуры устойчивого состояния Mg(OH)Cl (510°), т. е. при метастабильном, перегретом состоянии Mg(OH)Cl. После исчезновения Mg(OH)Cl температура повышается. При этом может происходить разложение твердого раствора с образованием MgO и обогащением газовой фазы хлористым водородом, а твердого остатка хлористым магнием. На рис. 96 представлена политермическая диаграмма равновесия в системе MgO—НС1-Н20190.
При термическом разложении кристаллогидратов оксихлоридов магния 2Mg(0H)2-MgCl2-5H20, 3Mg(0H)2.MgCl2-8H20, 5Mg(OH)2- • MgCl2-8H20 и 9Mg(OH)2 • MgCl2 • 6H20 вначале также происходит частичная их дегидратация, а затем процесс идет по схеме191: «Mg(OH)2 • MgCl2 - НаО + (« - 1)H20 • «MgO + MgCl2 MgCl2 + HjO = MgO + 2HC1
Окись магния, полученная гидролизом MgCl2, гидратируется очень медленно. Полученная гидролизом цемента Сореля окись магния гидратируется при 16° за 48 ч на ~5%, а при 85° за 11 ч На -90% 192.
Окисление расплавленного хлористого магния кислородом193 идет по реакции (рис. 88):
MgCla + '/202 z=t MgO + С13
Для интервала температур 750—950° значение константы рав-
РС1
Новесия этой реакции КР ■=—jjy может быть вычислено по фор-
Рб2
Муле 181>184:
1,460-^-
Для случаев, когда в жидкой фазе кроме MgCl2 присутствуют другие хлориды, значения А и В будут:
TOC o "1-3" h z Состав расплава А В
KCl-3MgCl2.................................... 1,507 1183
KCl-MgCl2 ..................................... 0,944 1288
2КС1 • MgCl2 ................................. 0,103 1451
NaCl • MgCl2 (750-850)° . . . 1,799 2000