[發明專利]一種銨光鹵石脫水料及利用其制備鎂電解質熔體的方法

有效

• 申請號: 202110383208.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN112899728B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 盧旭晨;張志敏;閆巖;王天華;薛立強;李金沙
• 申請（專利權）人: 河北大有鎂業有限責任公司;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C25C3/04
• 分類號: C25C3/04;C01C1/02;C01B7/05
• 代理公司: 石家莊知住優創知識產權代理事務所(普通合伙) 13131
• 代理人: 王麗巧

本發明公開了一種銨光鹵石脫水料nNH₄Cl?MgCl₂?mH₂O及利用其制備鎂電解質熔體的方法，制備方法包括以下步驟：（a）以堿金屬氯化物為原料，制備氯化物熔體；（b）將銨光鹵石脫水料置于氯化物熔體之上，并形成固體料柱；（c）將銨光鹵石脫水料進行加熱，形成鎂電解質熔體。本發明所述銨光鹵石脫水料在加熱過程中脫水容易且其在不同溫度下能夠形成一定的物料結構，結合本發明所述的鎂電解質熔體制備方法，能夠使脫水料中水分高效脫除，并使物料中的水解產物、有機物和其它雜質控制在極低水平，能夠滿足最先進的多極電解槽電解的要求。

技術領域

本發明涉及無機材料的制備技術領域，具體涉及一種銨光鹵石脫水料以及基于該銨光鹵石脫水料制備鎂電解質熔體的方法。

背景技術

我國有豐富的液態鎂資源，如青海鹽湖在生產鉀肥的過程中，每年排放的廢棄鹵水中六水氯化鎂（MgCl₂·6H₂O）含量達2400-3600萬噸。大量的六水氯化鎂資源無處堆放而在當地形成“鎂害”，其開放和利用非常迫切，已成為政府部門和社會各界關注的熱點。六水氯化鎂脫水制備高純鎂電解質熔體（或無水氯化鎂），然后再通過電解法制備得到金屬鎂，是實現六水氯化鎂高效高值化利用的有效途徑。然而，由于六水氯化鎂中部分結晶水與氯化鎂結合能力很強，在其被加熱脫除的過程中很容易發生水解，產生對電解有嚴重危害的水解產物（MgOHCl和MgO）。為了減弱加熱過程中的水解，通常將六水氯化鎂合成銨光鹵石（NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O），然后利用該復鹽中氯化鎂與結晶水結合能力小的特點進行脫水。因此，銨光鹵石脫水是研究得最久而且一直在研究的制備高純電解鎂熔體（或高純無水氯化鎂）的方法之一。道烏化學公司、凱撒鋁業公司、全蘇（俄）鋁鎂設計研究院等知名公司和研究機構都對這一方法進行過研究，發表過不少專利。

高純鎂電解質熔體（或高純無水氯化鎂）是上述電解鎂制備工藝的關鍵環節。目前利用銨光鹵石制備高純鎂電解質熔體（或高純無水氯化鎂）的方法有以下幾種：

（1）低水銨光鹵石氨法制備無水氯化鎂。Yuichi Suzukaw在專利US3798314中對該方法的原理和具體操作過程進行了描述：先將低水銨光鹵石（NH₄Cl? MgCl₂?nH₂O, n=0.5-4）在110℃-160℃進行初步脫水，初步脫水的產物在200℃-400℃與氨氣反應生成氨合銨光鹵石NH₄Cl?MgCl₂?nNH₃（n=0.2-3）。將氨合銨光鹵石在712℃-900℃進行煅燒一段時間便得到無水氯化鎂。該方法的優點是工藝較簡單，制得的無水氯化鎂可以直接用于電解煉鎂。缺點是氨的用量較大，能耗較高，并且尾氣中氨氣分離提純難度很大。

（2）氣固反應法制備無水氯化鎂。中南大學的周寧波在其發表的文獻中（詳見：周寧波, 陳白珍, 何新快, 李義兵. 銨光鹵石氣固反應法制備無水氯化鎂. 應用化學,2005, 22（8）: 874-878.）詳細描述了該方法：采用鹽湖水氯鎂石和生產鎂砂副產的氯化銨為原料，按照氯化鎂與氯化銨的摩爾比1:1混合，在一定條件下合成銨光鹵石。將銨光鹵石在160℃脫水4小時生成低水銨光鹵石（NH₄Cl?MgCl₂?nH₂O, n=0.5-1），將低水銨光鹵石與固體氯化銨按照質量比1:4混合，高溫下使反應體系中的NH₃分壓達到30.5kPa以上，分別在410℃脫水和710℃煅燒成無水氯化鎂。該方法的優點是工藝設備簡單，能耗低。缺點是氯化銨的用量大，生產成本非常高，且氯化銨在生產過程中且易堵塞管道。