[发明专利]一种电解氧化镁用熔盐体系、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种电解氧化镁用熔盐体系、制备方法及应用。首先MgF₂与CaF₂按(50～99)％：(1～50)％的质量百分比制备得到基础前驱体，然后LaF₃以用量为基础前驱体质量的1～10％与基础前驱体混合制备得到中间熔盐体系；LiF以用量为中间熔盐体系总质量的10～30％与中间熔盐体系混合制备得到氧化镁电解用熔盐体系。该熔盐体系具有良好的电化学性能、稳定性和氧化镁溶解度；体系的电化学性能不会出现较大波动，能保持适宜的电解质熔点、密度、粘度、电导率及初晶温度，非常有利于氧化镁的溶解、满足连续电解要求，能够得到高纯度的金属镁；该熔盐体系较低温度下即可实现氧化镁连续电解，具有节能降耗的效果，非常有利于大规模工业生产，明显降低了生产成本、节约能源。

技术领域

本发明属于电解用熔盐技术领域，具体涉及一种电解氧化镁用熔盐体系、制备方法及其应用。

技术背景

镁是自然界中分布最广的十种元素之一，资源储量丰富、分布广泛。由于镁的化学活性强，在自然界中大部分镁是以化合物的形式存在。因此，金属镁需要采用不同的方法进行制备，目前常用的金属镁制备方法有电解法和硅热法。

现有电解法常用电解氯化镁的方式得到金属镁，在高温条件下通过电解熔融无水氯化镁得到金属镁。但是采用氯化镁电解法存在以下缺陷：所用无水氯化镁的生产工艺难以控制，造成制备的氯化镁脱水不彻底而影响后续的电解生产；含水的氯化镁脱水时需要较高的温度和酸性气氛，能耗大、设备腐蚀严重；氯化镁生产过程中会产生大量的废水、废气和废渣，对环境造成污染；电解氯化镁产生的氯气需要妥善收集和储存，一旦产生泄漏会造成非常严重的后果。

为了克服电解氯化镁中存在的技术问题和潜在的环境隐患，人们正在研究电解氧化镁生产金属镁的工艺。与电解氯化镁相比，电解氧化镁具有如下优点：在电解过程中不会产生有毒的氯气，对环境影响较小；在合适的氟化物熔盐体系中电解氧化镁得到的金属镁纯度高，能够满足高纯镁应用领域的要求。但是，由于氧化镁熔点很高(2800℃)，在电解质中的溶解难度较大，若选用不到合适的电解质体系，氧化镁难以溶解、电解难以顺利进行，即采用电解氧化镁制备金属镁的过程中，电解质体系的选择具有非常关键的作用。

现有技术中已有对于氧化镁电解质体系的研究。文献(《氧化镁直接电解制取金属镁的槽型和工艺研究》沙录昌,蔡安洪)公开了一种氧化镁电解制取金属镁的工艺，采用MgF₂-LiF熔盐体系溶解MgO，该工艺存在的不足是：MgO溶解度小，采用MgF₂-LiF为熔盐体系的电解质不稳定，电解无法连续，产品杂质含量高，电流效率低，单位产品能耗高。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种电解氧化镁用熔盐体系及其制备方法。本发明得到的电解氧化镁用熔盐体系能够为电解氧化镁提供稳定的电解质体系，MgO具有合适的溶解度，电解质体系具有合适的熔点、密度和粘度，该体系稳定性好，电解可以连续进行，该体系能够通过电解氧化镁得到金属镁单质，且得到的金属镁纯度高。

本发明还提供了一种电解氧化镁用熔盐体系在氧化镁电解中的应用。

本发明是通过以下技术方案实现的

一种电解氧化镁用熔盐体系，该熔盐体系由MgF₂、CaF₂、LaF₃和LiF制备而成。

所述的电解氧化镁用熔盐体系，该熔盐体系包括MgF₂-CaF₂基础前驱体，所述基础前驱体中MgF₂与CaF₂的质量百分比为(50～99)％：(1～50)％；该熔盐体系还包括LaF₃，所述LaF₃的用量为所述基础前驱体总质量的1～10％；该熔盐体系还包括LiF，所述LiF的用量为上述基础前驱体与LaF₃总质量的10～30％。