[发明专利]气固反应法制备高纯无水氯化镁

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶金领域中无机材料的制备，特别是用脱水后的铵光卤石或脱水后的水氯镁石与固体氯化铵通过气固反应制备高纯无水氯化镁的方法。其特征在于生产无水氯化镁的工艺简单，制得的无水氯化镁中氧化镁的含量低，完全适合工业电解炼镁的要求。

背景技术：

镁作为一种最轻的结构金属材料在各方面的应用正在逐年增加。生产金属镁的方法主要有热还原法和电解法。热还原法炼镁能耗高，工艺落后，生产条件差；电解法炼镁工艺先进，能耗较低，是一种极具发展前景的炼镁方法。电解法炼镁的关键是需制备含低氧化镁的原料无水氯化镁。水氯镁石脱水直接制备无水氯化镁，由六水氯化镁脱至低水较容易，但要完全脱水难度较大，得到的产物中氧化镁的含量高。若用这种无水氯化镁直接炼镁，导致电解过程中的氧化镁腐蚀电极，同时降低了电解过程中的电流效率使生产成本明显提高，如何制备纯度高的无水氯化镁作为电解金属镁的原料，一直是镁工业中研究的热门课题。我国青海盐湖蕴藏着丰富的镁资源，为电解炼镁提供了大量优质的原料。

发明内容：

本发明的目的是充分利用我国盐湖丰富优质的镁资源，通过气固反应法制备一种适合电解炼镁的原料-高纯无水氯化镁。

本发明的技术方案是：

首先利用氨沉镁生产镁砂的副产品NH₄Cl溶液和盐湖卤水为原料制备铵光卤石或直接以盐湖的水氯镁石为原料，再将铵光卤石在一定条件下的热空气中脱水成低水铵光卤石或将盐湖的水氯镁石在保护气氛下脱水成低水合水氯镁石，然后将脱水产物与固体氯化铵按一定的比例混合后，在高温下脱水煅烧成MgO＜0.15％的无水氯化镁。此制备方法与其它制备无水氯化镁的方法相比较工艺简单，生产成本低，得到的无水氯化镁中氧化镁的含量低。其制备过程由下列几个步骤组成；

1)铵光卤石的合成

将盐湖卤水过滤除去其中不溶性杂质后，与副产的NH₄Cl溶液按MgCl₂∶NH₄Cl物质的量比为1∶1混合，调溶液pH为5～6.8，加热搅拌蒸发结晶1～2小时，放入-10～6℃的冰箱中冷却结晶4小时以上，过滤干燥得铵光卤石。

MgCl₂+NH₄Cl+6H₂O＝MgCl₂.NH₄Cl·6H₂O    (1)

加热蒸发结晶可以用常压加热结晶法。如果以水氯镁石气固反应法制备无水氯化镁则可以省去这一步骤。

2)铵光卤石热空气中脱水制备低水铵光卤石或水氯镁石保护气氛中脱水制备低水合水氯镁石

铵光卤石在烘箱中一定温度下脱水或水氯镁石在真空干燥箱保护气氛中一定温度下脱水

MgCl₂·NH₄Cl·6H₂O＝MgCl₂·NH₄Cl·nH₂O(n＝0.5～1)+(6-n)H₂O    (2)

MgCl₂·6H₂O＝MgCl₂·nH₂O(n＝1.6)+(6-n)H₂O                     (3)

对于反应(2)和(3)，脱水温度过低，脱水效果不好；温度过高，脱水时部分铵光卤石或水氯镁石水解生成氢氧化镁影响低水铵光卤石或低水合水氯镁石的纯度。另外水氯镁石的脱水必须在保护气氛下进行，否则水氯镁石在脱水的同时会发生自熔作用，使得脱水过程无法进行，在无保护气的热空气中即使水氯镁石能够部分脱水，但脱水的同时部分水氯镁石发生了水解，影响低水水氯镁石的纯度。

3)低水铵光卤石或低水合水氯镁石气固反应制备无水氯化镁

将低水铵光卤石或低水合水氯镁石与一定量固体氯化铵混合均匀后置于箱式电阻炉中，在一定温度下固体氯化铵热分解产生NH₃取代低水铵光卤石或低水合水氯镁石中的水，然后高温煅烧脱水产物得含MgO＜0.15％的无水氯化镁。