Получить все способами сульфат магния

Сульфат магния: способы получения и химические свойства

Сульфат магния MgSO₄ — соль щелочного металла магния и серной кислоты. Белый, разлагается выше температуры плавления. Хорошо растворяется в воде (слабый гидролиз по катиону).

Относительная молекулярная масса M_r = 120,37; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,66; t_пл = 1137º C;

Способ получения

1. В результате взаимодействия карбоната магния и концентрированного раствора сульфата аммония при кипении образуется сульфат магния, аммиак, углекислый газ и воды:

Качественная реакция

Качественная реакция на сульфат магния — взаимодействие его с хлоридом бария, в результате реакции происходит образование белого осадка , который не растворим в азотной кислоте:

1. При взаимодействии с хлоридом бария , сульфат магния образует сульфат бария и хлорид магния:

Химические свойства

1. Сульфат магния вступает в реакцию со многими сложными веществами :

1.1. Сульфат магния взаимодействует с основаниями :

1.1.1. Сульфат магния реагирует с разбавленным раствором гидроксидом натрия с образованием гидроксида магния и сульфата натрия:

1.2. Сульфат магния может реагировать с кислотами :

1.2.1. При взаимодействии с концентрированной и холодной серной кислотой твердый сульфат магния образует гидросульфат магния:

1.3. Сульфат магния реагирует с солями :

1.3.1. Сульфат магния взаимодействует с концентрированным гидратом аммиака . При этом образуются гидроксид магния и сульфат аммония:

1.3.2. Сульфат магния вступает в реакцию с перхлоратами кальция, стронция и бария образуя сульфат этого металла и перхлорат магния:

1.3.3. Сульфат магния вступает во взаимодействие с гидрокарбонатом калия и образует карбонат магния, сульфат калия, воду и углекислый газ:

1.3.4. В результате реакции между насыщенным сульфатом магния и насыщенным хроматом кальция образуется хромат магния и сульфат кальция:

2. Сульфат магния разлагается при температуре выше 1200º С, образуя оксид магния, оксид серы и кислород:

Источник

Способ получения сульфата магния

Изобретение относится к технологии получения магнезиальных вяжущих, в частности сульфата магния, применяемого в металлургической и кожевенной промышленности, а также при изготовлении строительных материалов и каменного литья. Сущность способа заключается в том, что травильный серно-кислый раствор, содержащий 3 — 10 мас.% H₂SO₄, 10 — 20 мас.% сульфата железа, примеси Cr, Ni и других металлов, нейтрализуют отходной тонкодисперсной магнезитовой пылью, взятой в соотношении (1,05 — 1,2) : 1 к сульфат-ионам в травильном растворе при 60 — 80 o C в течение 1,5 — 2,0 ч в зависимости от химического состава травильного раствора и назначения получаемых продуктов (относительно «чистого» сульфата магния с примесями соединений железа, хрома, никеля и т. д. ). Для уменьшения энергозатрат и упрощения технологии в суспензии перед гидротермальной обработкой повышают концентрацию сульфат-ионов путем введения в нее серной кислоты до 22 — 26%. 2 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии получения магнезиального вяжущего, в частности сульфата магния, применяемого в металлургической и кожевенной промышленности, а также при изготовлении строительных материалов и каменного литья.

Известен способ получения сульфата магния из магнезиального сырья, включающий обжиг последнего при 760 830 o C, одновременную гидратацию и карбонизацию обожженного продукта в присутствии гипса при 50 60 o C с последующим разделением суспензии на твердую и жидкую фазы, упариванием раствора с получением сульфата магния [1] Указанный способ имеет существенные недостатки: высокие энергетические затраты и сложную технологическую схему получения сульфата магния. Известен также способ получения сульфата магния из фосфатно-карбонатного сырья, включающий обработку указанного сырья серной кислотой или диоксидом серы в обратном маточном растворе, фильтрацию полученной суспензии в присутствии аммиака или аммиачной воды, кристаллизацию продукта из фильтрата упариванием его и сушку полученного сульфата магния [2] Однако и этот способ имеет существенные недостатки: высокий расход сырья (серной кислоты или диоксида серы) и значительные энергетические затраты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения технического хлорида или сульфата магния, а также их смеси путем взаимодействия отработанной соляной серной кислоты, а также их смеси с концентрацией не менее 16 с магнезитовой пылью, уловленной при термообработке магнезитовой руды, применяемой для изготовления огнеупорного футеровочного материала [3] Этот способ имеет ряд недостатков: значительные энергетические затраты при кристаллизации и сушке получаемых продуктов, значительные потери по процессу, недостаточная прочность и термостойкость огнеупорных изделий, получаемых с использованием смеси хлорида и сульфата магния и особенно хлорида магния.

Цель изобретения снижение энергозатрат при получении сульфата магния, повышение выхода по процессу и расширение сырьевой базы и области применения получаемых продуктов.

Цель достигается применением для получения сульфата магния травильных сернокислых растворов, содержащих 3 10 серной кислоты, 10 20 сульфата железа и незначительное количество примесей сульфатов хрома, никеля и других металлов.

Указанный травильный раствор нейтрализуют отходной тонкодисперсной магнезитовой пылью, взятой в соотношении (1,05 1,2) 1 к сульфат-ионам в травильном растворе, при 60 80 o C в течение 1,5 2,0 ч в зависимости от химического состава травильного раствора и назначения получаемых продуктов (относительно «чистого» сульфата магния и с примесями соединений железа, хрома, никеля и т.д.).

При получении «чистого» сульфата магния берут магнезита с избытком к сульфат-ионам в травильном растворе 1,2; процесс нейтрализации раствора ведут при 80 o C в течение 2,0 ч для обеспечения нейтрализации всех сульфат-ионов травильного раствора. При этом протекают следующие реакции: Получаемую суспензию фильтруют, получая раствор сульфата магния с примесью сульфата хрома и пастообразный осадок карбоната железа с примесью карбоната никеля.

Раствор сульфата магния с примесью сульфата хрома подвергают вакуум-кристаллизации (или выпарке), получая готовый кристаллический продукт. При этом протекают следующие реакции: Пастообразный осадок отмывают от водорастворимых солей и подвергают термообработке при 250 350 o C, получая красный железосодержащий пигмент с небольшой примесью оксида никеля. При термообработке протекают следующие реакции: Получаемый пигмент соответствует требованиям ТУ 6-10-602-86 марки К.

При получении сульфата магния с примесями железа, хрома, никеля и т.д. магнезита для нейтрализации травильного раствора берут меньше, чем в предыдущем случае в соотношении 1,05 1 к сульфат-ионам в травильном растворе и процесс нейтрализации ведут при 60 o C в течение 1,5 ч. В связи с плохой растворимостью магнезита в таких условиях практически он в основном прореагирует только с сульфат-ионами серной кислоты, времени 1,5 ч не достаточно для протекания реакций N 2 и 3.

При вакуум-кристаллизации (или выпарке) протекают следующие реакции наряду с реакциями N 4 и 5:
Таким образом, в этом случае образуется смесь сульфатов магния и железа с небольшой примесью сульфатов хрома и никеля.

Повышение в травильном растворе содержания сульфат-ионов путем введения в него серной кислоты до 22 26-ной концентрации и проведении нейтрализации такого раствора магнезитом, взятом в соотношении 1,05 1 к сульфат-ионам в травильном растворе, при 60 o C в течение 1,5 ч позволяет получить смесь указанных сульфатов без стадии вакуум-кристаллизации. В этих условиях практически вся вода травильного раствора будет связана образующимися при охлаждении суспензии кристаллогидратами указанных сульфатов.

Преимущества предлагаемого способа подтверждаются приведенными ниже примерами.

Пример 1 (прототип). Брали 100 мл раствора серной кислоты 16-ной концентрации с плотностью 1,11 г/см 3 и добавили к ней 24,4 г тонкодисперсной магнезитовой пыли. Нейтрализацию раствора проводили при 60 o C в течение 1,5 ч до pH 6,8. После нейтрализации суспензию выпарили, получив 71,3 г кристаллического сульфата магния.

Выход по процессу составил а затраты тепла на выпарку не связанной воды равны
0,0475563 28,15 ккал,
где 563 ккал/кг теплота испарения 1 кг воды при 60 o C;
0,0475 кг количество несвязанной воды.

Пример 2. Брали 100 мл травильного раствора с плотностью 1,15 г/см 3 , содержащего 12 г серной кислоты, 20 г сульфата железа и 0,1 г сульфатов хрома и никеля, и добавили к нему для нейтрализации 25,2 г тонкодисперного магнезита (магнезит взят с избытком 1,2 по отношению к сульфат-ионам в травильном растворе).

Нейтрализацию проводили при 80 o C в течение 2,0 часов до pH 6,9. После нейтрализации суспензию отфильтровывали, получив 15,1 г карбоната железа с примесью карбоната никеля и 125,1 г раствора сульфата магния с примесью сульфата хрома. Осадок карбоната железа промыли водой и термообработали при 320 o C в течение 1,5 ч, получив 11,2 г красного железосодержащего пигмента, соответствующего по основным показателям ТУ 6-10-602-86 марки К (массовая доля Fe₂O₃ 93,5 массовая доля водорастворимых веществ 0,4 укрывистость 10,3 г/м 2 , остаток на сите 0063 0,3).

Раствор сульфата магния с примесью сульфата хрома выпарили, получив 67,5 г кристаллического сульфата магния. 0выход по процессу составил а затраты тепла на выпарку 44,2 г не связанной воды равны
0,0442551 24,35 ккал,
где 551 ккал/кг теплота испарения 1 кг воды при 80 o C.

Пример 3. Взяли 100 мл того же травильного раствора и добавили к нему 27,6 г серной кислоты до 22-ной концентрации, а затем нейтрализовали раствор, вводя в него 35,3 г тонкодисперсного магнезита, беря его с избытком 1,05 к сульфат-ионам в травильном растворе.

Нейтрализацию раствора проводили при 60 o C в течение 1,5 ч до pH 6,5. После охлаждения суспензии получили 136,5 г смеси сульфатов магния, железа (в соотношении 2,7 1) с примесями сульфатов хрома и никеля с влажностью 1,6 Выход по процессу составил а затраты тепла на испарение (сушку) сульфатов равны 0,0162551 11,02 ккал.

Пример 4. Брали 100 мл того же травильного раствора и добавили к нему 34,8 г серной кислоты, а для нейтрализации 42,3 г тонкодисперсного магнезита, беря его с избытком 1,05 к сульфат-ионам в травильном растворе.

Нейтрализацию раствора проводили при температуре 60 o C в течение 1,5 ч до pH 6,4.

После охлаждения суспензии получили 156,5 г смеси сульфатов магния и железа (в соотношении 3,2 1) с примесями сульфатов хрома и никеля с влажностью 3,9 Выход по процессу составил , а затрат тепла на сушку не требуется, так как влажность полученного продукта составила 3,9
По качеству получаемые сульфаты обладают лучшими вяжущими свойствами, так как при получении огнеупорных магнезиальных материалов образуются шпинели железа, а частично хрома и никеля с магнием, что повышает прочность и термостойкость огнеупорных материалов.

1. Способ получения сульфата магния, включающий взаимодействие тонкодисперсной пыли магнезита с отработанной серной кислотой, кристаллизацию целевого продукта и сушку его, отличающийся тем, что в качестве отработанной серной кислоты используют травильный сернокислый раствор и на взаимодействие исходные реагенты подают в массовом соотношении магнезит сульфат-ионы в травильном растворе 1,05 1,2:1 с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии при 60 80 o С в течение 1,5 2,0 ч.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении чистого сульфата магния суспензию фильтруют, фильтрат выпаривают до получения кристаллического целевого продукта, а твердую фазу перерабатывают на железосодержащий пигмент путем отмывки от водорастворимых соединений и термообработки при 250
350 o С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при получении сульфата магния с примесью соединений железа суспензию подвергают кристаллизации, а для уменьшения энергозатрат и упрощения технологии в травильном растворе перед гидротермальной обработкой суспензии повышают в ней концентрацию сульфат-ионов путем введения в нее серной кислоты до 22 26%-ной концентрации.

Источник

Сульфат магния

Сульфат магния
Систематическое наименование	Сульфат магния
Традиционные названия	Сернокислый магний, эпсомская соль
Хим. формула	MgSO4
Молярная масса	120,37 г/моль
Плотность	2,66 г/см³
Т. плав.	1137 °C
Мол. теплоёмк.	96,40 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования	-1288,8 кДж/моль
Растворимость в воде	35,1 20 ; 54,8 80 ; 68,3 100 г/100 мл
Растворимость в эфире	1,16 18 г/100 мл
ГОСТ	ГОСТ 4523-77
Рег. номер CAS	7487-88-9
PubChem	24083
Рег. номер EINECS	231-298-2
SMILES
Кодекс Алиментариус	E518
RTECS	OM4500000
ChEBI	32599
ChemSpider	22515
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Сульфат магния — неорганическое вещество, соль металла магния и серной кислоты с формулой MgSO₄, белый порошок, образует несколько кристаллогидратов. В медицине используется при лечении ожирения как солевое слабительное, для достижения так называемого магниевого стресса.

Впервые была найдена в воде эпсомского источника в Англии ботаником Неемией Грю в 1695 году.

Содержание

Получение

• Взаимодействие серной кислоты и магния

• Взаимодействием серной кислоты с оксидом, гидроксидом и карбонатом магния:

MgO + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂O Mg(OH)₂ + H₂SO₄ → MgSO₄ + 2H₂O MgCO₃ + H₂SO₄ → MgSO₄ + CO₂↑ + H₂O

• Обменными реакциями:

MgCO₃ + (NH₄)₂SO₄ → 100oC MgSO₄ + 2NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O

• Безводный сульфат магния получают сушкой кристаллогидрата:

MgSO₄ ⋅ 7H₂O → 200oC MgSO₄ + 7H₂O

• В промышленности сульфат магния получают из морской воды, минералов кизерита и карналлита.

Физические свойства

Сульфат магния — белый гигроскопичный порошок, кристаллы ромбической сингонии, параметры ячейки a = 0,482 нм, b = 0,672 нм, c = 0,833 нм. При температуре 1010 °С происходит переход в другую ромбическую фазу.

Образует несколько кристаллогидратов: MgSO₄·nH₂O, где n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 12.

Наиболее изучены кристаллогидраты — MgSO₄·7H₂O (эпсомит), MgSO₄·6H₂O и MgSO ₄·H₂O (кизерит).

Растворим в этаноле, глицерине и диэтиловом эфире. Не растворим в ацетоне.

Входит в число основных соединений в морской воде, отвечающих за поглощение звука, при этом звуковая энергия преобразуется в тепловую. Поглощение зависит от частоты звуковых колебаний: низкочастотный звук поглощается хуже, а высокочастотный — лучше (зависимость практически линейная при логарифмическом масштабе частоты и поглощения), что объясняет большую дальность распространения низкочастотных звуковых волн.

Химические свойства

• При нагревании выше температуры плавления разлагается:

2MgSO₄ → 1200∘C 2MgO + 2SO₂ + O₂

• С концентрированной серной кислотой образует гидросульфат:

MgSO₄ + H₂SO₄ → Mg(HSO₄)₂ при нагревании выпадают сольваты состава MgSO₄·H₂SO₄ и MgSO₄·3H₂SO₄.

• При нагревании взаимодействует с сероводородом, диоксидом кремния, углеродом:

MgSO₄ + H₂S → 700∘C MgO + SO₂ + S + H₂O MgSO₄ + SiO₂ → 680∘C MgSiO₃ + SO₃ 2MgSO₄ + C → 800∘C 2MgO + 2SO₂ + CO₂ MgSO₄ + 2C → >800∘C MgS + 2CO₂

Источник