專利名稱：一種用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂的方法。
背景技術(shù)：
青海鹽湖鉀鎂資源豐富，其中察爾汗鹽湖位于青海省柴達木盆地的中南部，是我國唯一的鉀肥生產(chǎn)基地，氯化鎂儲量為16.2億噸。在鉀肥生產(chǎn)中，每生產(chǎn)一噸氯化鉀可副產(chǎn)10噸氯化鎂。察爾汗鹽湖區(qū)每年鉀肥生產(chǎn)后可產(chǎn)生大量老鹵，老鹵主要成分是水氯鎂石(MgCl2·6H2O)。目前這些老鹵沒有利用而排棄，不僅造成了資源的巨大浪費和污染，以致成為“鎂害”，破壞鹽湖生態(tài)平衡，而且經(jīng)濟上也不合理。隨著青海鉀肥氯化鉀擴產(chǎn)工程的建設(shè)，綜合利用鎂等多種共生資源，已成為繼續(xù)解決的重大問題。另外，察爾汗鹽湖鹵水，經(jīng)日曬鹽田分離出光鹵石后的老鹵，在經(jīng)過鹽田自然蒸發(fā)，可獲的純度98％以上的水氯鎂石，這種天然結(jié)晶的水氯鎂石，具有晶型好、粒度均勻和有害雜質(zhì)少等特點。目前老鹵排放地區(qū)已有大量水氯鎂石沉積，采挖成本十分低廉，綜合利用水氯鎂石資源已成為急待解決的問題。對建立以水氯鎂石資源特點的鎂電解生產(chǎn)工藝，采用合理的方法是，以鹽湖水氯鎂石為原料，脫除水氯鎂石中的六個結(jié)晶水制取無水氯化鎂，并使之符合鎂電解要求是目前以水氯鎂為原料鎂電解生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵。盡管針對水氯鎂石提出了制備無水氯化鎂的工作條件，但實現(xiàn)起來卻非常不容易，脫水工藝條件十分苛刻，水氯鎂石脫水作業(yè)在氯化氫氣氛中進行，成本高并且不易實現(xiàn)。因此，避開水氯鎂石脫水作業(yè)使以水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對水氯鎂石脫水難不易制取無水氯化鎂的缺點，提出一種用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂的方法。
一種用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂的方法，該方法先以水氯鎂石為原料，利用氨水生產(chǎn)氫氧化鎂，反應(yīng)溫度45～55℃，反應(yīng)時間20～30min，鎂-氨當量比1∶1.2～1.5∶2.2，MgCl2濃度為35～55g/L，生產(chǎn)得到的氫氧化鎂，在900～1000℃范圍內(nèi)煅燒3～4h得到純度在99.5％以上的高純氧化鎂。以99.5％以上的高純氧化鎂為原料，用石墨或惰性材料為陽極，以氯化鑭和氯化鎂為熔鹽電解質(zhì)，氯化鑭和氯化鎂的摩爾百分比為10～30％，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電解溫度為700～750℃，槽電壓4.5～6.5V，生產(chǎn)出金屬鎂的純度99.5％以上。
生產(chǎn)步驟如下1、將原料水氯鎂石在水中溶解，配制成濃度為35～55g/L的鹵水，加入活性炭進行脫色，攪拌速率為40～60轉(zhuǎn)/分，20分鐘后，過濾出碳黑，得到精制鹵水。
2、在精制鹵水中加入氨水，鎂-氨當量比1∶1.2～1.5∶2.2，反應(yīng)溫度45～55℃，反應(yīng)時間20～30min，制得過濾性能好和轉(zhuǎn)化率高的氫氧化鎂，在900-1000℃范圍內(nèi)煅燒氫氧化鎂3～4h得到純度在99.5％以上的高純氧化鎂。母液蒸氨循環(huán)使用。
3、在鎂電解槽中，用石墨或惰性材料為陽極，以氯化鑭和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化鑭和氯化鎂的摩爾百分比為10～30％，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電解溫度為700～750℃，槽電壓4.5～6.5V，電流效率達到85～90％，每千克Mg的直流電耗為11～12.5kWh，金屬鎂的純度99.5％以上，電解過程放出CO2或O2。
本發(fā)明原理為用石墨做陽極，氧化鎂的溶解反應(yīng)方程式為，氧化鎂的電解反應(yīng)方程式為，總反應(yīng)方程式為；用惰性材料做陽極，氧化鎂的溶解反應(yīng)方程式為，氧化鎂的電解反應(yīng)方程式為，總反應(yīng)方程式為。
在650～800℃范圍內(nèi)，混合熔鹽有較低的熔點和良好的導電率，尤其是鎂有較低的溶解度，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明有以下特點1、使用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂。我國青海鹽湖水氯鎂石質(zhì)地優(yōu)良，具有晶型好、粒度均勻和有害雜質(zhì)少等特點。以水氯鎂石為原料，氨法制備高純氧化鎂，直接熔鹽電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂，避開了水氯鎂石脫水工序，節(jié)能降耗，電解過程高效、清潔并且環(huán)境友好，特別是沒有氯氣的放出，避免了污染的產(chǎn)生，是一種新型的無污染高效綠色冶金技術(shù)。
2、合理利用我國鹽湖鎂資源。用我國青海鹽湖水氯鎂石為原料，用氨法可以生產(chǎn)出高純度的氧化鎂做煉鋼用高級耐火鎂材料原料。
3、該方法可用于以光鹵石為原料和以菱鎂礦為原料的鎂電解工藝生產(chǎn)金屬鎂。該工藝對于以光鹵石為原料的鎂電解工藝，完全可以采用常規(guī)脫水，制備的電解原料中所含氧化鎂同樣是有益的；對以菱鎂礦為原料的鎂電解，可以取消氯化作業(yè)，不但可節(jié)省能耗20％～30％，更為重要的是電解過程中陽極釋放二氧化碳，對環(huán)境友好。
4、利用氯化鑭催化溶解作用。氧化鎂能與氯化鑭反應(yīng)生成氯氧化鑭，氯氧化鑭又與氯化鎂反應(yīng)生成氯化鑭，氯化鑭在電解過程中不消耗，如同鋁電解冰晶石所起作用，對氧化鎂起催化溶解作用。
具體實施例方式實施例1在120KA無隔板鎂電解槽中用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂以水氯鎂石為原料，利用氨法在反應(yīng)溫度50℃，反應(yīng)時間25min，鎂-氨當量比1∶1.2，MgCl2濃度為45g/L條件下，生產(chǎn)氫氧化鎂，在950℃范圍內(nèi)煅燒氫氧化鎂3h得到純度為99.5％的高純氧化鎂；以氯化鑭和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化鑭和氯化鎂的摩爾百分比為20％，氧化鎂溶解度重量百分比為10％，電解溫度為720℃，石墨為陽極，槽電壓4.7V，電流效率達到90％，每千克Mg的直流電耗為11.53kWh，金屬鎂的純度99.95％。
實施例2在65KA有隔板鎂電解槽中用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂以水氯鎂石為原料，利用氨法在反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時間30min，鎂-氨當量比1.5∶2.2，MgCl2濃度為50g/L條件下，生產(chǎn)氫氧化鎂，在1000℃范圍內(nèi)煅燒氫氧化鎂4h得到純度為99.95％的高純氧化鎂；以氯化鑭和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化鑭和氯化鎂的摩爾百分比為10％，氧化鎂溶解度重量百分比為8％，電解溫度為750℃，石墨為陽極，槽電壓4.5V電流效率達到85％，每千克Mg的直流電耗為11.67kWh，金屬鎂的純度99.95％。
權(quán)利要求
1.一種用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂的方法，其特征在于該方法先以水氯鎂石為原料，利用氨水生產(chǎn)氫氧化鎂，反應(yīng)溫度45～55℃，反應(yīng)時間20～30min，鎂-氨當量比1∶1.2～1.5∶2.2，MgCl2濃度為35～55g/L，生產(chǎn)得到氫氧化鎂；氫氧化鎂在900～1000℃范圍內(nèi)煅燒3～4h得到純度在99.5％以上的高純氧化鎂；再以99.5％以上的高純氧化鎂為原料，用石墨或惰性材料為陽極，以氯化鑭和氯化鎂為熔鹽電解質(zhì)，氯化鑭和氯化鎂的摩爾百分比為10～30％，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電解溫度為700～750℃，槽電壓4.5～6.5V，直接熔鹽電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂。
全文摘要
一種用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂的方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。本發(fā)明特征在于該方法以水氯鎂石為原料，利用氨法在反應(yīng)溫度45～55℃，反應(yīng)時間20～30min，鎂－氨當量比1∶1.2～1.5∶2.2，MgCl
文檔編號C22B3/14GK1663913SQ20041009891
公開日2005年9月7日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者盧惠民 申請人:北京科技大學