重鎂水熱解過程實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、重鎂水的熱解是輕燒白云石粉料制備輕質(zhì)碳酸鎂的關(guān)鍵工序之一，該過程不僅影響鎂的回收率，而且決定了輕質(zhì)碳酸鎂的晶體形貌，且耗能占總耗能的45％，很大程度的影響了工業(yè)生產(chǎn)成本。
　　本研究以白云石碳化法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂為基礎(chǔ)，通過改變熱解反應(yīng)條件（熱解反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、真空度），得出重鎂水中碳酸氫鎂在不同反應(yīng)條件下的分解率。
　　得知重鎂水熱解反應(yīng)存在誘導(dǎo)期，在低溫(40℃、50℃)、低濃度下誘導(dǎo)期較長，在高溫(60℃)、高濃度下

2、很快就出現(xiàn)堿式碳酸鎂水合物，誘導(dǎo)期很短。當(dāng)熱解溫度在70℃以上，升溫速度較快時，甚至觀察不到誘導(dǎo)期;重鎂水分解率隨著反應(yīng)溫度的升高而升高。當(dāng)熱解反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)6min，熱解率即可達(dá)到90％以上。
　　通過抽取真空，降低CO2分壓，加快熱解反應(yīng)速率，縮短或消除了低溫環(huán)境下熱解反應(yīng)的誘導(dǎo)期;通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)降低CO2分壓，對重鎂水分解率的提高在反應(yīng)開始前期最明顯。隨著反應(yīng)時間的增長，提高百分比逐漸趨于定值;隨著熱解反應(yīng)溫度的升高

3、，降低CO2分壓，對反應(yīng)的影響力逐漸減弱，熱解溫度影響力逐漸增強(qiáng)。
　　為了更加深入的了解重鎂水熱解反應(yīng)機(jī)理，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，對重鎂水熱解反應(yīng)進(jìn)行動力學(xué)研究，建立動力學(xué)反應(yīng)方程。通過計算得知重鎂水熱解反應(yīng)在誘導(dǎo)期內(nèi)為二級反應(yīng)。在40℃、50℃、60℃的反應(yīng)條件下，速率常數(shù)分別為:40℃:k1=0.0059(mol/L)-1·min-1、50℃:k2=0.0284(mol/L)-1·min-1、60℃:k3=0.1037(mol/L)

4、-1·min-1、活化能Ea=124.29kJ/mol。
　　通過觀察在不同影響因素（反應(yīng)速率，升溫速率）下輕質(zhì)碳酸鎂晶體不同的晶體形貌，得知隨著熱解反應(yīng)溫度的升高，碳酸鎂晶體生長變化過程為棒狀-片狀-球狀。熱解溫度為50℃時，制備出長度為50-88μm，直徑大約為10μm的棒狀輕質(zhì)碳酸鎂;熱解溫度為70℃時，制備出以片狀個體獨(dú)立存在和呈玫瑰花瓣狀層疊在一起的片狀輕質(zhì)碳酸鎂;熱解溫度為90℃時，制備出直徑為6μm左右的球狀輕質(zhì)碳酸