[發明專利]一種氧化鎂氯化的方法

有效

• 申請號: 201410255508.6
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN105293540B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 盧旭晨;張志敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01F5/30
• 分類號: C01F5/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

技術領域

本發明涉及一種氧化鎂氯化的方法，具體涉及一種利用氯化銨為氯化劑進行氧化鎂氯化的方法。

背景技術

利用我國豐富的菱鎂礦和白云石為原料，通過電解法制備金屬鎂及鎂合金是一條理想的工藝路線，實現該工藝的關鍵環節是氧化鎂的氯化。目前，氧化鎂的氯化方法有以下幾種：

(1)氯氣氯化法。工業生產中，該反應在氯化爐中進行。將氯化爐溫度控制在800～1000℃，在含碳質還原劑或一氧化碳的條件下進行氯化反應。然而，該方法氯氣的利用率低，對設備的腐蝕性大，對設備高溫下的密封性要求也很高。

(2)鹽酸酸浸法。利用氧化鎂與鹽酸溶液的反應將氧化鎂氯化為氯化鎂。該方法使用了大量的鹽酸進行酸浸，對設備的耐腐蝕性要求高，且排放的廢水中含有大量的酸，廢水凈化處理成本較高。

(3)氯化銨有機溶劑中浸取。歐騰蛟等人在文獻(詳見文獻:歐騰蛟,盧旭晨,梁小峰，姚生永.煅燒菱鎂礦在氯化銨乙二醇溶液中的浸取動力學.過程工程學報,2007,7(5):928-933)中詳細描述了該方法：將活性氧化鎂加入氯化銨-乙二醇溶液中，在140～150℃氯化銨與氧化鎂發生反應，得到氯化鎂溶液。利用該方法進行氧化鎂氯化時，后續環節中固體產物會吸附大量的有機溶劑，并且固體產物的洗滌過程也要消耗大量的有機溶劑，增加了該工藝的成本。

(4)氯化銨溶液氯化法。徐徽在文獻(詳見文獻:徐徽，蔡勇，陳白珍，蘇元智.用低品位菱鎂礦制備高純鎂砂.中南大學學報(自然科學版),2006,37(4):698-702)中詳細描述了該方法：將菱鎂礦粉在煅燒溫度為800℃，煅燒時間為2.5h得到輕燒粉；然后，將菱鎂礦輕燒粉加入氯化銨溶液中利用氧化鎂與離子態的氯化銨進行氯化反應。在浸出終點溫度為110℃、時間為60min、固液比為1:9、氯化銨用量為理論用量時，氧化鎂的氯化率達到80％。該方法氧化鎂的浸出率低(最優條件下，氧化鎂的氯化率僅80％)，氯化時間長(最優條件下，氯化時間為60min)，不能實現連續運行。

利用菱鎂礦或白云石為原料通過電解制備金屬鎂及鎂合金的關鍵環節是氧化鎂的氯化。目前，氧化鎂的氯化過程存在如下問題：(1)大量腐蝕性氯化劑(如氯氣、鹽酸等)的使用對設備的腐蝕性大，且氯化劑利用率較低；(2)在有機環境中實現氯化時，會造成大量有機溶劑的浪費，增加工藝的成本；(3)氧化鎂的氯化率低，氯化時間長，不能實現連續化操作。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氧化鎂氯化的方法。所述方法利用氯化銨為氯化劑，對設備腐蝕性小，氯化銨利用率高；在水溶液中實現氯化，避免了有機溶劑的使用過程中帶來的問題；氧化鎂的氯化反應速率快，可在1min之內完成，且氯化率可達98.6％以上，可以實現連續化操作。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

(1)將氧化鎂與氯化銨混合，得到氧化鎂和氯化銨的混合物；

(2)將步驟(1)所得氧化鎂和氯化銨的混合物加入水溶液中，進行加熱攪拌使其充分反應；

(3)將步驟(2)所得反應產物進行結晶，得到結晶產物。

發明人通過大量的實驗進一步探索了本發明方法的反應機理，發現，當水溶液升至一定溫度時，一部分氧化鎂直接迅速與固態氯化銨發生反應，生成氨氣、氯化鎂和水，反應見式1。另外，一定溫度下，一部分氧化鎂在水溶液中迅速水化生成氫氧化鎂，氫氧化鎂繼續與固態氯化銨反應生成氯化鎂、氨氣和水，反應見式2和式3。

MgO+2NH₄Cl＝MgCl₂+2NH₃+H₂O式1

MgO+H₂O＝Mg(OH)₂ 式2

Mg(OH)₂+2NH₄Cl＝MgCl₂+2NH₃+2H₂O式3

在本發明所述方法中，氯化銨的作用在于：(1)可以與氧化鎂或氧化鎂的水化產物氫氧化鎂發生反應，生成氯化鎂；(2)水溶液中溶解的氯化銨可以適當提高其沸點，提高氧化鎂氯化的反應溫度，提高氧化鎂的氯化速率和反應進程。

上述方法中，步驟(1)中所述氧化鎂可以為分析純，也可以由含鎂礦物煅燒得到。

所述含鎂礦物選自菱鎂礦、白云石、水鎂石、滑石、蛇紋石、水氯鎂石或光鹵石中的任意一種或至少兩種的組合。