[发明专利]氯化镁法制取金属元素和非金属元素

说明书

本发明是制取金属元素和非金属元素的一种方法。

制取金属或非金属元素，在已知技术中有许多方法，如金属还原法、非金属还原法、金属卤化物热分解法、电还原法等。用于工业上的有火法冶金、湿法冶金、电冶金等。电冶金制取金属或非金属元素，在工业中当前是一种比较好的方法。该法虽能制取金属或非金属元素，但该法还原范围小，所能制取的金属元素或非金属元素还不够广泛，又由于该法是由电热解方式完成的，在生产中耗能高，并且生产中还要消耗较多的化工原料和金属材料。

本发明的目的在于克服上述方法中存在的耗能高、还原范围小、消耗原料较多的缺点，是一种能实现耗能小，还原范围比较广泛，能制取较多种金属和非金属元素，且工艺简单的一种制取方法。

本发明的主要内容是用氯化镁和铁粉在热解过程中反应出氢原子进行还原来完成制取金属元素和非金属元素的。

本方法的具体工序过程如下：

工序1为粉碎，工序2为酸解，工序3为过滤，工序4为浓缩，工序5为热解，工序6为清洗，工序7为提纯。

工序1粉碎是将矿石用粉碎机粉碎到不大于100目细度。

工序2酸解是在酸解罐中进行，酸解使用的可为工业盐酸，比重为1.17-1.19，计量后放入酸解罐中，再加适量水调至为比重为1.15后可陆续加入矿石粉进行酸解如果原料属可溶性盐类，用水溶解后可直接进行酸解;如果矿石粉不宜直接进行酸解，需对矿石进行灼烧，温度为700-1100℃，时间为2-5小时，将其转化为可溶性盐类后放入酸解罐中酸解。加入100目矿石粉时要用搅拌器进行搅拌，酸解时间为1-2小时。

工序3过滤是酸解后用泥浆泵将酸解液打入压滤机进行压滤，使酸解液与剩余物进行分离。

工序4浓缩是将压滤后的溶液放入浓缩灌中，浓缩至比重为1.25-1.35。

工序5热解是将浓缩后的溶液输入到热解罐中。然后加入氯化镁和100目铁粉，热解罐加热温度为300℃以上，热解时间为1-5小时。

工序6清洗可用稀盐酸处理后，常水、蒸馏水洗至无氯离子反应为止。

工序7脱水干燥是物料放入离心机内甩干后，放入干燥室干燥后即可得制品。

实施例1，用本方法制取硼：

所用原料及规格：

硼镁矿 100目 含B₂O₃平均12%以上;

MgO/B₂O₃2%以上; 盐酸 含HCL31%以上;

铁粉        100目;

按生产100公斤硼计算原料用量：

硼矿粉3.3吨、盐酸3.7吨、铁粉0.8吨。

图1是用本法制取硼工艺流程及装置示意图。

（1）硼矿的分解：将硼矿石4装入雷蒙粉碎机3进行粉碎，粉碎细度达不大于100目，再将计量好的工业浓酸盐（比重1.18）由计量槽1放入酸解罐2中，然后加适量水调至比重1.15左右，同时开动搅拌器缓慢地加入硼矿粉至不反应为止，酸解时间约为1.5小时。

（2）酸解液的过滤：酸解后用泥浆泵6将酸解液打入板框压滤机5进行过滤。过滤后的滤饼放入泥浆罐7加2-3倍水进行搅拌，然后用蒸汽加热，洗出滤饼中的溶质成分，然后由泵9打入压滤机8，滤渣弃之，洗液放入洗水贮槽10，随时用泵11打入酸解罐2中以备稀释盐酸用，经板框压滤机5过滤后的滤液放入浓缩罐12中加热浓缩至比重1.3左右输入到热解罐13，然后加入计量的100目铁粉，热解时间为5小时，施温300℃以上，热解尾气HCl由罐上口导入水槽14内。

（3）纯硼的制取：热解后的物料输送到水洗槽15加水后用蒸汽加热。洗液由泵16打入FeCl₂液槽17，水洗后的物料放入酸洗槽18用稀盐酸处理除掉杂质，酸洗液放入氯化镁液槽19回收使用，酸洗后的物料用常水洗两遍用蒸馏水洗至无氯离子反应为止，然后放入离心机20甩去水份，送入干燥室21干燥后可得制品。

本法制取硼的反应式为：