浅谈对氯化镁中SO42-的认识

浅谈对氯化镁中SO42-的认识
----济南镁嘉图新型材料开发有限公司技术部
杨永、衣兰梅合作撰写
摘 要：氯化镁是菱镁制品生产的主要原材料之一，它的质量直接影响到产品的质量。作者主要讨论了卤水中硫酸根离子的含量对产品的影响。实验证明，卤水中SO42-≤3%时，产品早期（28天）强度变化不大，但产品后期（60天）强度会有明显下降，且下降速度与硫酸根离子含量成正比；当氯化镁中SO42-＞3%时，产品早期及后期强度都有明显下降。作者运用重量法测得了卤水中硫酸根的含量。
关键词：菱镁材料；氯化镁；硫酸根离子；重量法
Abstract: Magnesium chloride is one of the main raw materials of magnesite products production，its quality directly affects the quality of the products. The autor mainly discussed the influence of sulfate radical in brine to production. Experiments showed that SO42 - ≤3% in brine, production early (28 days) intensity changes was not obvious, but the production later (60 days) intensity dropped significantly, and reduction speed was directly proportional to sulfate radical content; when SO42- ＞3% in brine, production early and later strength decreased obviously. The autor detected the content of sulfate radical in brine by gravimetric method.
Key words: magnesite material; magnesium chloride; sulfate radical;
gravimetric method

调和剂是菱镁制品生产的必不可少的原材料之一。常见的调和剂有硫酸镁、磷酸盐及氯化镁，氯化镁因其来源广、造价低、产品强度高等优势使用*为普遍。氯化镁根据纯度可分为无水氯化镁和六水氯化镁，目前菱镁行业使用较普遍的无水氯化镁是制取金属钛的副产物，其氯化镁的含量可达94%——99%，不含SO42-及碱金属杂质离子，在此不多加论述。
六水氯化镁因其形态不同可分为卤片、卤粒和卤粉。在此，我们就使用较多的卤片和卤粒的现状作一简要分析。
根据WB/T 1018—2002标准规定，菱镁制品用工业氯化镁中SO42-的量不大于3%，但实际生产中由于原材料及生产工艺的不同，氯化镁中SO42-的量也不尽相同。同样是卤片，一些正规的大厂家生产的卤片SO42-的含量一般都小于2.5%，卤片质量比较稳定；小厂的卤片硫酸根离子含量在0.5%—10%之间，卤片质量上下浮动较大。相对而言，卤粒中硫酸根离子的含量一般小于1%，含量比较稳定。
笔者根据调查走访发现，影响卤片中硫酸离子含量的因素主要有两个：**，氯化镁生产的原材料，目前氯化镁的生产原材料有海水和湖水，卤片大部分都
是沿海生产海盐的副产品，即海水提取碘、溴、钾、食盐、烧碱之后的苦卤经过进一步提纯加工而成；卤粒大多都是青海盐湖生产湖盐的副产品。由于海水与湖水的成分略有差异， 在提纯过程中引入的离子就不同，氯化镁中有些硫酸根离子是以MgSO4的形式天然存在的，但大部分都是在提纯过程中引入的。第二，氯化镁的生产工艺，一般情况下，正规的生产厂家卤片都是经过兑卤洗盐——一级蒸发——保温沉降——冷却分离——二级蒸发——成型包装等多重工序精制而成，其中杂质离子的量比较稳定且较低，一般都能达到**标准。但是一些小厂生产工艺则比较落后，直接向苦卤中加少量氯化钙，然后将上层清夜加热结晶制备卤片，有的甚至直接用苦卤加热制备卤片，这就导致了卤片中硫酸根离子含量的不稳定性，有时能达到**标准，有时则会远远超过标准所规定的数值。
氯化镁作为菱镁制品生产的主要原材料之一，其质量的好坏直接影响到产品的质量。其中硫酸根离子的含量也会对产品产生一定的影响。实验证明，氯化镁中SO42-≤3%时，产品早期强度（28天强度）变化不大，但产品后期强度（60天强度）会有明显下降，且下降速度与硫酸根离子含量多少成正比，当氯化镁中SO42-＞3%时，产品早期及后期强度都有明显下降。笔者翻阅文献资料发现，在以往的实验中，在研究硫酸根离子对产品强度的影响时，研究者对产品早期强度的变化研究的相对较多，例如3天、7天、28天，但对产品后期强度的变化研究则较少。但是在实践中，往往是产品后期强度的变化直接影响产品的使用价值及使用安全性。尽管导致产品后期强度变化的因素很多，这种复杂性给研究带来了一定的困难及误差，但笔者认为，研究硫酸根离子对产品后期强度的影响实际意义更大。
近年来，由于菱镁行业的迅速发展，越来越多的人开始从事菱镁制品的生产，而很大一部分生产者由于文化水平有限，不懂菱镁技术，对氯化镁中硫酸根离子认识不够，更不懂得如何检测氯化镁中硫酸根离子的含量。
目前，硫酸根离子的测定方法比较多，如滴定法、重量法、离子色谱法、电感耦合法等。其中重量法设备投入低、准确度高，比较适合菱镁生产者。在此作简单介绍，供生产者参考。
重量法测定氯化镁中硫酸根离子含量
理论依据：
在盐酸溶液中只有硫酸根离子能与钡离子反应生成硫酸钡沉淀，根据沉淀重量可计算出样品中硫酸根离子的含量。
主要仪器：
电子天平（1%）、恒温干燥箱、万用电炉、慢速定量砂芯玻璃坩埚等。
实验试剂：
1、0.2mol/L氯化钡溶液：准确称取24.43g二水氯化钡分析纯溶于适量去离子水中，加去离子水稀释至1000ml容量瓶中，静置24h备用。
2、2mol/L盐酸：准确量取167ml浓盐酸，用去离子水稀释至1000ml容量瓶中备用。
3、甲基红指示剂：准确称取0.1g甲基红溶于无水乙醇中，用无水乙醇稀释至100ml备用。
实验过程：
准确称取50g(精确至0.01g)样品，置于400ml烧杯中，加去离子水溶解后倒入250ml容量瓶中，再用去离子水稀释至刻度。将上述溶液过滤，吸取100ml滤液置于400ml烧杯中，加甲基红指示剂3——5滴，再加2mol/L盐酸至溶液刚好呈红色，加热近沸，迅速加入过量氯化钡溶液，近沸，剧烈搅拌2min，冷至室温，再加少许氯化钡溶液检查是否完全。用事先在120℃干燥箱中烘至恒重的砂芯玻璃坩埚抽滤，先将上层溶液倾入坩埚内，用去离子水将烧杯内沉淀洗涤数次至氯离子基本洗净，然后将烧杯内沉淀移入坩埚，继续用去离子水洗涤坩埚内沉淀数次至滤液中不含氯离子（用硝酸银溶液检查），用少量去离子水冲洗坩埚外壁，将坩埚置于干燥箱中于120℃±2℃烘至恒重（两次称重之差不超过0.01g）。
结果计算：
X=[G1—G2）*0.4116/W ]*100%
G1——玻璃坩埚加硫酸钡的质量，g；
G2——玻璃坩埚的质量，g；
W——所测样品的质量，20g；
0.4116——硫酸钡换算为硫酸根离子的系数。
注意事项：
1、样品溶解后要进行过滤，以排除样品中不溶性杂质对检测结果的影响。
2、氯化钡溶液要提前24小时配置，使用前需过滤。
3、加入氯化钡溶液前向样品溶液中加入盐酸，防止共沉淀产生。
4、沉淀烘干时间尽量长，必须进行二次称重。
根据菱镁制品的要求，笔者建议氯化镁中硫酸根离子含量不宜超过1%。
鉴于目前菱镁行业鱼龙混杂的现状，提醒即将投入生产的朋友和正在进行生产的朋友一定要科学生产，采购符合标准的原材料，千万不要忽视原材料质量对产品性能的影响，以免带来不必要的损失。

本文近期将在中国建材报、菱镁杂志的期刊上发表，敬请期待。
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