古代如何提取碳酸鎂?
古代提取碳酸鎂的方法主要包括從自然含鎂礦物中通過焙燒、浸取等步驟進行提取。這些方法雖然相對原始,但為古代社會提供了重要的化工原料。下面將詳細介紹幾種古代提取碳酸鎂的具體方法:
菱鎂礦焙燒法
焙燒:將菱鎂礦(主要成分為MgCO3)與焦炭混合后進行高溫焙燒,使其分解生成氧化鎂(MgO)。這是一種典型的煅燒過程。
制備碳酸鎂:將氧化鎂加水成泥狀后,通入二氧化碳氣體,生成碳酸氫鎂溶液。隨后,通過過濾和加熱濾液,最終得到堿式碳酸鎂沉淀。
白云石碳化法
分解:通過小火加熱白云石(主要成分為MgCO3·CaCO3),僅使其中的碳酸鎂分解生成氧化鎂和二氧化碳。此步驟需要精確控制溫度,以避免完全分解。
碳化:將分解后的氧化鎂粉碎,并在高壓下使之與水和二氧化碳反應,生成碳酸氫鎂而溶解。剩余的碳酸鈣經過濾、加熱后得到純凈的碳酸鎂。
硫酸鎂結晶法
制備硫酸鎂:將等量的結晶硫酸鎂和結晶碳酸鈉分別溶于水中,加熱至60~80℃充分混合,在產生CO2氣體的同時產生沉淀。
洗滌干燥:過濾出沉淀,與70~80℃的熱水混合,再過濾。重復此洗滌過程,沉淀經充分洗滌后于50~60℃下干燥,最終得到純凈的碳酸鎂。
鹵水碳銨法
提取氯化鎂:從鹵水(含氯化鎂溶液)中提取出氯化鎂,通常通過蒸發和結晶的方式實現。
反應生成碳酸鎂:將提取的氯化鎂與碳酸銨反應,生成碳酸鎂沉淀。這一反應在常溫常壓下即可進行,反應方程式為:MgCl2+2NH4HCO3→MgCO3↓+2NH4Cl+CO2↑+H2O。
苦土硫酸銨轉化法
制備硫酸鎂:將苦土(含氧化鎂)與稀硫酸反應生成硫酸鎂溶液。
轉化結晶:將硫酸鎂溶液與碳酸銨反應,生成碳酸鎂沉淀。由于碳酸鎂在氯化鈉溶液中的溶解度較在氯化銨溶液中小很多,所以與純堿反應收率更高。
綜上所述,通過菱鎂礦焙燒法、白云石碳化法、硫酸鎂結晶法、鹵水碳銨法以及苦土硫酸銨轉化法等方法,古代人們實現了對碳酸鎂的有效提取。盡管這些方法相對現代工藝較為原始,但它們在當時的科技水平下已經達到了較高的技術水平,為古代社會的化工產業提供了重要的基礎原料。
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