古代如何提取碳酸镁?
古代提取碳酸镁的方法主要包括从自然含镁矿物中通过焙烧、浸取等步骤进行提取。这些方法虽然相对原始,但为古代社会提供了重要的化工原料。下面将详细介绍几种古代提取碳酸镁的具体方法:
菱镁矿焙烧法
焙烧:将菱镁矿(主要成分为MgCO3)与焦炭混合后进行高温焙烧,使其分解生成氧化镁(MgO)。这是一种典型的煅烧过程。
制备碳酸镁:将氧化镁加水成泥状后,通入二氧化碳气体,生成碳酸氢镁溶液。随后,通过过滤和加热滤液,最终得到碱式碳酸镁沉淀。
白云石碳化法
分解:通过小火加热白云石(主要成分为MgCO3·CaCO3),仅使其中的碳酸镁分解生成氧化镁和二氧化碳。此步骤需要精确控制温度,以避免完全分解。
碳化:将分解后的氧化镁粉碎,并在高压下使之与水和二氧化碳反应,生成碳酸氢镁而溶解。剩余的碳酸钙经过滤、加热后得到纯净的碳酸镁。
硫酸镁结晶法
制备硫酸镁:将等量的结晶硫酸镁和结晶碳酸钠分别溶于水中,加热至60~80℃充分混合,在产生CO2气体的同时产生沉淀。
洗涤干燥:过滤出沉淀,与70~80℃的热水混合,再过滤。重复此洗涤过程,沉淀经充分洗涤后于50~60℃下干燥,最终得到纯净的碳酸镁。
卤水碳铵法
提取氯化镁:从卤水(含氯化镁溶液)中提取出氯化镁,通常通过蒸发和结晶的方式实现。
反应生成碳酸镁:将提取的氯化镁与碳酸铵反应,生成碳酸镁沉淀。这一反应在常温常压下即可进行,反应方程式为:MgCl2+2NH4HCO3→MgCO3↓+2NH4Cl+CO2↑+H2O。
苦土硫酸铵转化法
制备硫酸镁:将苦土(含氧化镁)与稀硫酸反应生成硫酸镁溶液。
转化结晶:将硫酸镁溶液与碳酸铵反应,生成碳酸镁沉淀。由于碳酸镁在氯化钠溶液中的溶解度较在氯化铵溶液中小很多,所以与纯碱反应收率更高。
综上所述,通过菱镁矿焙烧法、白云石碳化法、硫酸镁结晶法、卤水碳铵法以及苦土硫酸铵转化法等方法,古代人们实现了对碳酸镁的有效提取。尽管这些方法相对现代工艺较为原始,但它们在当时的科技水平下已经达到了较高的技术水平,为古代社会的化工产业提供了重要的基础原料。
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