DE2060089C3

DE2060089C3 - Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumoxid mit großer spezifischer Oberfläche

Info

Publication number: DE2060089C3
Application number: DE2060089A
Authority: DE
Inventors: Helmut 3003 Ronnenberg Bartling; Herbert Dr. 3000 Hannover Eberle; Wolfgang Dr. 3011 Benthe Meyer
Original assignee: K+S AG
Current assignee: K+S AG
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1970-12-07
Publication date: 1975-05-28
Also published as: DE2060089A1; DE2060089B2; US3800032A; GB1346830A; IT940802B; IL37512A; IL37512A0; ES394805A1

Description

Durch thermische Zersetzung von Magnesiumverbindungen, wie Magnesiumcarbonat, -oxalat oder -hydroxid, bei Temperaturen zwischen 300 und 500° C entsteht ein Magnesiumoxid, das eine besonders große spezifische Oberfläche hat

Auf Grund dieser Eigenschaften sowie seiner-Reinheit wird dieses Magnesiumoxid als Füllstoff für Elastomere und Klebstoffe sowie auch als Deckmaterial für Transformatorenbleche, als Katalysator, Katalysatorträger und Adsorbens sowie in Kernbrennelementen verwendet.

Bekanntlich beginnt die Umwandlung des Magnesiumhydroxids zu Magnesiumoxid bei einer Temperatur von 300° C. Die spezifische Oberfläche des entstehenden Magnesiumoxids nimmt mit steigender Temperatur sehr schnell zu und fällt von einer Temperatur von' 400⁰C an allmählich wieder ab. Bei dieser Wärmebehandlung ist die schnelle Abführung des frei werdenden Wasserdampfes von besonderer Bedeutung. Hierzu kann Luft, vorgetrocknete Luft oder Inertgas über das zu behandelnde Magnesiumhydroxid geleitet oder das Calcinieren unter Vakuum durchgeführt werden.

Die spezifische Oberfläche des aktiven Magnesiumoxids wird nach dem Stand der Technik durch ·ι '!adsorption bestimmt Magnesiumoxid soll Jodzahlen, ausgedrückt in Milliäquivalente adsorbiertes Jod pro 100 g Magnesiumoxid, von mehr als 100 bis maximal 30p erreichen. Diese Werte werden jedoch nur mittels besonderen technischen Aufwandes erreicht, und zwar durch Vortrocknung der Luft, Anwendung hoher spezifischer Luftmengen, auf kg/Mg(OH)2 bezogen bzw. durch CaI- SS cination unter Vakuum oder durch Herstellung des MgO aus Mg-Methylat Diese aufwendigen Maßnahmen sind für das Verfahren der Erfindung nicht erforderlich. Bei sehr reinem Magnesiumhydroxid erhöhen geringste Mengen Aluminiumoxid (ppm-Mengen) das Aktivitätsmaximum und verschieben es in Richtung einer niedrigeren Calciniertemperatur.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Vorbehandlung des Magnesiumhydroxids, das für diese Calcinierung eingesetzt wird, von wesentlicher Bedeutung ist. Beispielsweise soll ein aus Seewasser ausgefälltes Magnesiumhydroxid einen Restchlorgehalt von unter 1 Gewichtsprozent aufweisen.

Bei den zahlreichen Versuchen, elektrolytisch erzeugtes Magnesiumhydroxid entsprechend dem vorerwähnten Calcinierverfahren in Magnesiumoxid zu überführen, schwanken die Jodzahlen der dabei erhaltenen Produkte zwischen 20 und 200.

Es wurde daher nach einem einfachen Waschverfahren gesucht, bei dem sogar die vorbekannte Zwischentrocknung vermieden ist

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumoxid mit großer spezifischer Ooerfläche durch eine Wäsche von Magnesiumhydroxid oder von durch thermische Spaltung erhaltenen Magnesiumoxid mit Wasser und anschließender Trocknung und Calcinierung bei Temperaturen von 300 bis 500⁰C gefunden. Danach soll das Magnesiumhydroxid bzw. -oxid zur Waschbehandlung mit Wasser von einer Temperatur von 80 bis 100⁰C zu einer Trübe mit einer Trübedichte von 5 bis 20%, vorzugsweise 10 bis 15%, angemaischt und 5 bis 60 Minuten, vorzugsweise 10 bis 30 Minuten, stark gerührt werden, wobei die Temperatur der Trübe durch Einleiten von Dampf auf 80 bis HO⁰C, vorzugsweise 85 bis 95°C, gehalten wird, worauf das Magnesiumhydroxid bzw. -oxid von der Trübeflüssigkeit abgetrennt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Magnesiumhydroxid jeglicher Herstellung, aber insbesondere das aus der Mutterlauge der elektrolytischen Herstellung von Magnesiumhydroxid isolierte Produkt, eingesetzt werden. Gleichfalls kann das durch thermische Spaltung von Magnesiumchlorid erhaltene Magnesiumoxid als Ausgangsmaterial verwendet werden. Vorteilhaft beträgt der Chlorgehalt des Magnesiumhydroxids bzw. -oxids weniger als 0,6%, vorzugsweise weniger als 0,3%, bezogen auf trockene Substanz.

Sofern nach den US-PS 2 606 816 und 2 234 367 Magnesiumhydroxid aus Seewasser oder aus Lösungen durch Fällung mit Kalk erzeugt und das Fällungsprodufct auf einen Cl-Gehalt von z. B. 0,28% NaCl ausgewaschen wird, fällt durch diesen Waschprozeß ein aktives Magnesiumhydroxid an, dessen Aktivität sich günstig auf die spezifische Oberfläche des daraus calcinierten MgO auswirkt Für diesen Waschprozeß ist jedoch mindestens die 9- bis 54fache Wassermenge in 3 bis 18 Stufen erforderlich, und die Filtrierfähigkeit des Feuchtproduktes ist gering. Die Arbeitsweise nach diesen beiden USA.-Patenten ist nicht auf elektrolytisch oder durch thermische Spaltung erzeugte Magnesia anwendbar. Die Arbeitsweise nach dem Stand der Technik gestattet also, hohe Jodzahlen nur bei Fällungsmagnesia im Kleinmaßstab zu erreichen. Eine solche Beschränkung auf die Herkunft der eingesetzten Magnesia besteht für das Verfahren der Erfindung nicht.

Das nach dem Verfahren der Erfindung erzeugte Endprodukt weist einen Chlorgehalt von weniger als 0,6%, vorzugsweise von weniger als 0,3%, bezogen auf trockene Substanz, auf, wenn es beim Filtrieren mit Wasser einer Temperatur von 80 bis 100⁰C gewaschen wird.

Das Verfahren der Erfindung bietet den technischen Vorteil, daß die Waschbehandlung des Magnesiumhydroxids ohne vorherige Zwischentrocknung und ohne Verschlechterung der Filtrierfähigkeit in einer Verfahrensstufe erfolgt. Das Verfahren der Erfindung vermeidet also die zusätzliche Zwischentrocknung und eine Wasservorbehandlung in mehreren Stufen.

Das Verfahren der Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert:

Beispiel 1

Elektrolytisch erzeugtes Magnesiumhydroxid wird mittels eines Trommelzellenfilters von der Eiektrolysemutterlauge abgetrennt und der Filterkuchen auf dem S Filter gewaschen. Die erreichte Filtriergeschwindigkeit beträgt 30 kg/h · m².

Der erhaltene Filterkuchen wird in Wasser mit einer Temperatur von 90⁰C zu einer Trübe mit einer Trübedichte von 5% dispergiert Unter Einleiten von Wasser- dampf wird diese Trübe bei einer Temperatur von 87°C 15 Minuten mit einem schnellaufenden Rührer mit 1400 Upm gerührt Die Trübe wird dann geklärt und die verbleibende Dicktrübe mittels eines Trommelzellenfilters filtriert Auf dem Filter wird der Filterkuchen mit Wasser gewaschen. Die Filtriergeschwindigkeit beträgt 62 kg/h · m².

Das erhaltene Magnesiumhydroxid wird getrocknet und bei Temperaturen zwischen 300 und 500° C calciniert. Es entsteht aktives Magnesiumoxid mit einer Jodzahl von 190.

Beispiel 2

Das nach Beispiel 1 aus der Elektrolysemutterlauge isolierte Magnesiumhydroxid wird in Wasser einer Temperatur von 90⁰C zu einer Trübe mit einer Trübedichte von 10% dispergiert Diese Trübe wird 20 Minuten unter Einleiten von Dampf bei einer Temperatur von 80 bis 90° C gerührt und die Dicktrübe mittels eines Trommelzellenfilters filtriert Der Filterkuchen wird auf dem Filter gewaschen. Die Filtriergeschwindigkeit beträgt 78 kg/h ■ m². Der Filterkuchen wird getrocknet und calciniert Es entsteht aktives Magnesiumoxid mit einer Jodzahl von 192.

Beispiel 3

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Das nach Beispiel 1 aus der Elektrolysemutterlauge isolierte Magnesiumhydroxid wird nach Betspiel 2 in Wasser mit einer Temperatur yon 90⁰C zu einer Trübe mit einer Trübedichte von 10% dispergiert, 20 Minuten lang unter Einleiten von Dampf bei einer Temperatur von 80 bis 90° C gerührt und die Dicktrübe mittels eines Tromroelzellenfilters filtriert per Filterkuchen wird ohne Auswaschung getrocknet und calciniert Es entsteht aktives Magnesiumoxid mit einer Jodzahl von 136.

Beispiel 4

Ein Magnesiumoxid, das durch thermische Zersetzung von Magnesiumchlorid erhalten wurde, wird in Wasser mit einer Temperatur von 90⁰C zu einer Trübe mit einer Trübedichte von 5% dispergiert, 10 Minuten lang unter Einleiten von Dampf bei einer Temperatur von 90° C gerührt, durch Flockmittelzusatz geklärt und filtriert Die Filtriergeschwindigkeit beträgt 380 kg/h · m². Das Feuchtgut wird getrocknet und calciniert Es entsteht aktives Magnesiumhydroxid mit einer Jodzahl von 19).

Beispiel 5 (Vergleich)

Das aus der Elektrolysemutterlauge abgetrennte Magnesiumhydroxid wird ohne Waschbehandlung auf dem Filter und ohne anschließende Rühr- und Heißwasserbehandlung getrocknet und calciniert Das Calcinat hat eine Jodzahl von nur 10.

Beispiel 6 (Vergleich)

Ein durch thermische Zersetzung von Magnesiumchlorid gewonnenes Magnesiumoxid wird, wie im Beispiel 4, in Wasser mit einer Temperatur von 9O⁰C zu einer Trübe mit einer Trübedichte von 5% dispergiert Dann wird, abweichend vom Beispiel 4, ohne Dampfeinleitung 60 Minuten lang gerührt, die Trübe geklärt, filtriert. Die lange Rührzeit ist für ein technisches Verfahren nicht geeignet Danach wird das feuchte Filtergut getrocknet und calciniert Das Calcinat hat eine Jodzahl von 140.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumoxid mit großer spezifischer Oberfläche durch S Wäsche von Magnesiumhydroxid oder von durch thermische Spaltung erhaltenem Magnesiumoxid mit Wasser und anschließender Trocknung und CaI-cinierung bei Temperaturen von 300 bis 50O⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesi- umhydroxid oder Magnesiumoxid zur Waschbehandlung mit Wasser einer Temperatur von 80 bis 100⁰C zu einer Trübe Init einer Trübedichte von 5 bis 20%, angemaischt und 5 bis 60 Minuten stark gerührt wird und die Temperatur der Trübe durch Einleiten von Dampf auf 80 bis 110° C gehalten wird, worauf das Magnesiumhydroxid oder Magnesiumoxid von der Trübeflüssigkeit abgetrennt wird.