CO2矿化硫酸镁制备三水合碳酸镁的形貌调控研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0410

摘要/Abstract

摘要：

盐湖镁资源的主要加工途径之一是通过氯化镁矿化制备碳酸镁产品，而以硫酸镁为镁源时的矿化工艺经验尚少，且存在形貌和粒度难调控的问题。针对上述问题，采用以MgSO₄·7H₂O为镁源矿化CO₂的方法制备MgCO₃·3H₂O晶体，开展了工艺优化的实验研究。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段对产物进行表征，探究了反应条件与晶体组成及形貌间的关联规律，并分析了CO₂矿化历程。结果表明，当反应温度为50 ℃、MgSO₄初始浓度为0.6 mol/L、NH₃·H₂O浓度为4.0 mol/L时，能够获得结晶良好、表面光滑、形貌规则的MgCO₃·3H₂O晶体。以MgSO₄·7H₂O为镁源时，MgCO₃·3H₂O发生碱式转化的相变温度达到80 ℃，且获取优质MgCO₃·3H₂O晶体所需的MgSO₄初始浓度达0.6 mol/L，工艺条件比MgCl₂·6H₂O为镁源时更为苛刻。以MgSO₄·7H₂O为镁源制备的MgCO₃·3H₂O是直径为1~3 μm的棒状晶体，有别于以MgCl₂·6H₂O为镁源时的晶须和晶棒型产品。以MgSO₄·7H₂O为镁源矿化CO₂的反应历程主要由3个阶段构成，分别是Mg（OH）₂的形成、Mg（OH）₂的溶解和MgCO₃·3H₂O的形成。

关键词: 镁资源, 碳酸镁水合物, 晶体形貌, CO₂矿化, 硫酸镁

Abstract:

One of the reprocessing ways of magnesium resources in salt lake is to prepare magnesium carbonate products by mineralization of magnesium chloride，but the mineralization process experience is still limited when magnesium source is magnesium sulfate，and the morphology and particle size are difficult to control.To solve the above problems，MgCO₃·3H₂O crystals were prepared by mineralizing CO₂ with MgSO₄·7H₂O as magnesium source，and the experimental study on process optimization was carried out. The products were characterized by X-ray diffractometer and scanning electron microscope.The correlation between reaction conditions and crystal composition and morphology was investigated.The process of CO₂mineralization was also analyzed.The results showed that when the reaction temperature was 50 ℃，the initial concentration of MgSO₄ was 0.6 mol/L，and the concentration of NH₃·H₂O was 4.0 mol/L，MgCO₃·3H₂O crystals with good crystallization，smooth surface and regular morphology could be obtained.When MgSO₄·7H₂O was used as magnesium source，the basic transformation temperature of MgCO₃·3H₂O was up to 80 ℃，and the initial concentration of MgSO₄ required for obtaining high⁃quality MgCO₃·3H₂O crystals was up to 0.6 mol/L.The process conditions were more severe when MgCl₂·6H₂O was magnesium source.MgCO₃·3H₂O prepared with MgSO₄·7H₂O as magnesium source was a rod⁃like crystal with a diameter of 1~3 μm，which was different from the whisker and rod products of MgCl₂·6H₂O as magnesium source.The reaction process of mineralized CO₂ with MgSO₄·7H₂O as magnesium source was mainly composed of three stages，namely，the formation of Mg（OH）₂，the dissolution of Mg（OH）₂ and the formation of MgCO₃·3H₂O.

Key words: magnesium resources, magnesium carbonate hydrate, crystal morphology, CO₂mineralization, magnesium sulfate

中图分类号:

O614.22

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