[發(fā)明專利]一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310131301.3
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103173785A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈永忠;景燕;王懷有;岳都元;孫進(jìn)賀;馬軍;姚穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所
• 主分類號: C25C1/02
• 分類號: C25C1/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備金屬鎂的方法，尤其涉及一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法。

背景技術(shù)

電解法生產(chǎn)金屬鎂是鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，電解法是電解高溫熔融態(tài)的無水氯化鎂來生產(chǎn)金屬鎂，其電解工藝是成熟的技術(shù)，它的關(guān)鍵在于獲得優(yōu)質(zhì)廉價的無水氯化鎂，其水分和氧化鎂含量均要嚴(yán)格控制在0.5%以內(nèi)，這成為常規(guī)電解煉鎂的瓶頸問題。由于六水氯化鎂空氣中脫水至二水氯化鎂后，繼續(xù)脫水便會產(chǎn)生氧化鎂、鹽酸以及水解產(chǎn)物。氧化鎂不利于電解，鹽酸對設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕并降低鎂的利用率。

目前以六水氯化鎂生產(chǎn)無水氯化鎂的方法主要有：氯化氫氣氛保護(hù)脫水和氨法脫水。挪威Norsk?Hydro公司開發(fā)了水氯鎂石氯化氫氣氛保護(hù)流態(tài)化脫水工藝，雖在工業(yè)中得到應(yīng)用，但仍然存在問題。國內(nèi)在這方面也開展了很多研究，但一直沒能解決設(shè)備腐蝕、工藝控制等問題。氨法脫水工藝多種多樣，由于方法的局限性，到目前為止沒有一種工藝應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

利用鹽湖氯化鎂資源電解制備金屬鎂，是高值化利用鹽湖水氯鎂石資源的重要途徑。在利用鹽湖水氯鎂石制備金屬鎂時，尋找可實現(xiàn)電沉積金屬鎂的離子液體或低共熔溶劑，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的現(xiàn)實意義。

作為一種新型電解溶劑，離子液體或低共熔溶劑以其綠色環(huán)保、低耗能引起廣泛的關(guān)注和研究，被用于多種金屬單質(zhì)和合金的制備。?

與其它溶劑相比，離子液體或低共熔溶劑具有寬的電化學(xué)窗口、可室溫操作、不揮發(fā)、導(dǎo)熱導(dǎo)電性良好等優(yōu)點。一種可應(yīng)用于電解制備金屬鎂的含鎂離子液體或低共熔溶劑，可以使現(xiàn)有的電解法從700℃以上降至室溫，降低能耗，減少設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染，得到無氫無氧的金屬，實現(xiàn)冶金過程的綠色生產(chǎn)。

由于離子液體或低共熔溶劑是多種無機(jī)鹽、有機(jī)物和高分子材料的優(yōu)良溶劑，選擇合適的添加劑及電沉積條件是電沉積金屬的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、易于實施的利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法，其特征在于：將低共熔溶劑升溫至20~70℃，在此溫度下按溶劑質(zhì)量的0.3~1.5%加入添加劑，經(jīng)攪拌得到均一、穩(wěn)定的溶液；所述溶液在工作電極為銅、鋁、銀、鎳片電極中的任意一種、恒電位-2.4~-2.9V的條件下沉積0.5~3.5?h，即得金屬鎂或鎂合金；

其中：所述低共熔溶劑是指將氯化膽堿在20℃~70℃下加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后得到混合溶液；然后將六水氯化鎂及其它金屬氯化物在20℃~70℃下加入到所述混合溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后即得；所述氯化膽堿加入量為所述N，N-二甲基甲酰胺溶液質(zhì)量的10~80%；所述六水氯化鎂加入量為所述混合溶液質(zhì)量的10~70%；所述其它金屬氯化物加入量為所述混合溶液質(zhì)量的5~50%；

所述其它金屬氯化物為氯化鋰、氯化鋅、氯化銅、氯化鎳、氯化鉻和氯化鋁中的一種；

所述添加劑為硼酸、氯化銨、檸檬酸中的任意一種。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、由于本發(fā)明低共熔溶劑中含有N，N-二甲基甲酰胺（DMF），因此，該低共熔溶劑具有室溫化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗水影響能力強(qiáng)等特點（參見表1）。

表1

2、本發(fā)明采用的電沉積制度簡單，沉積效果好，易于實施。

具體實施方式

實施例1????一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法，將低共熔溶劑升溫至20℃，在此溫度下按溶劑質(zhì)量的0.3%加入添加劑，經(jīng)攪拌得到均一、穩(wěn)定的溶液；該溶液在工作電極為銅片電極、恒電位-2.4V的條件下沉積0.5?h，即得金屬鎂或鎂合金。

其中：低共熔溶劑是指將氯化膽堿在20℃下加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后得到混合溶液；然后將六水氯化鎂及其它金屬氯化物在20℃下加入到混合溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后即得；氯化膽堿加入量為N，N-二甲基甲酰胺溶液質(zhì)量的10%；六水氯化鎂加入量為混合溶液質(zhì)量的10%；其它金屬氯化物加入量為混合溶液質(zhì)量的5%。

其它金屬氯化物為氯化鋰；添加劑為硼酸。