无水氯化镁生产工艺研究

　　这篇化工评职称论文发表了无水氯化镁生产工艺研究，越来越多的交通工具、电子电器工业及轻工、化工、冶金、航天航空、国防军工等部门开始应用镁金属，这种金属具有密度低、比强度和比刚度高等特点，受到很多工业、企业的喜爱，论文介绍了制取电解镁原料的方法，对无水氯化镁的生产工艺进行了探究。

　　关键词:化工评职称论文,碱式氯化镁,无水氯化镁

　　1前言

　　电解镁原料对杂质要求非常高，菱镁矿、光卤石及白云石、水氯镁石等都经过复杂的除杂(包括脱水)程序，并转化为无水氯化镁才能作为电解镁的原料。

　　2制取电解镁原料的方法

　　2.1氧化镁成球氯化电解法

　　(1)生产工艺。原料为白云石和海水(也可采用卤水)。白云石锻烧后与海水反应生成Mg(OH)2，焙烧Mg(OH)2得到MgO，MgO与石油焦和卤水制成球团，球团烘干后加入氯化炉，同时通入Cl2进行氯化制得无水氯化镁熔体。电解无水氯化镁得到金属镁。挪威普斯格隆镁厂老法生产系统采用这一工艺。(2)主要设备。白云石煅烧、Mg(OH)2焙烧和球团干燥，均采用回转窑。采用氯化炉将球团氯化制得无水氯化镁熔体，作为电解原料。

　　2.2菱镁矿氯化电解法

　　(1)生产工艺。原料为菱镁矿。菱镁矿破碎成10mm～30mm粒度，石油焦(还原剂)破碎成3mm～25mm粒度，按配料比称量菱镁矿和石油焦，加入氯化炉，同时通入Cl2。菱镁放在炉内先分解成MgO，然后在1100℃温度下进行氯化反应生成氯化镁。电解氯化镁得到金属镁。精炼后铸成镁锭(中国抚顺铝厂镁分厂采用此工艺)。

　　(2)主要设备。菱镁矿氯化生产氯化镁熔体，采用氯化炉。该氯化炉结构与氧化镁成球氯化所用裂化炉相同。

　　2.3半连续法

　　(1)生产工艺。以白云石为原料，经破碎至适当粒度后煅烧得到煅白(CaO•MgO)、造渣料铝土矿煅烧除去挥发份。将煅白、煅烧过的铝土矿和还原剂硅铁分别加入各自料仓中，三种炉料定时加入还原炉，在1600℃温度下进行还原。还原出的金属镁汇集在冷凝器坩埚中。一个还原周期24h。一个周期内排渣2次，一个周期结束后，将坩埚运到精炼车间通过精炼炉精炼，铸成镁锭。法国马利纳镁厂和美国阿迪镁厂采用此工艺。

　　(2)主要设备。白云石煅烧和铝土矿煅烧，采用回转窑。还原采用半连续还原炉，还原炉采用单相电极加热。用1台8400kV变压器供电。炉盖上有3个加料孔，分别接煅白、铝土矿和硅铁仓。炉内温度1600℃，压力4655Pa，炉料在炉内呈熔融状态。反应生成的镁蒸汽进入连接在炉子上的冷凝器坩埚内。一个生产周期24h，产镁7t。还原炉操作采用计算机控制。

　　2.4皮江法

　　(1)生产工艺。以白云石为原料，经破碎至适当粒度后煅烧，得到煅白，煅白磨成粉。硅铁破碎后磨成粉。煅白粉、硅铁粉和添加剂荧石粉，按比例配比混合，压成团块。加入还原炉中的还原罐内。用真空泵抽还原罐成低真空(罐内压力2Pa～5Pa)，在1200℃温度下物料进行还原反应，镁蒸汽在罐头冷却区域冷凝成结晶镁。根据还原罐大小确定还原周期为8h、12h、24h。一个还原周期结束后，取出结晶镁，排出还原渣加料后开始下一个还原周期。将结晶镁精炼后铸成镁锭(加拿大哈雷镁厂及中国多数镁厂采用此工艺)。

　　(2)主要设备。白云石煅烧采用回转窑，磨粉采用球磨机，压团采用对辊式压团机，还原采用皮江法还原炉。还原炉中横向摆放一排耐热钢还原罐。还原罐内径300mm左右，壁厚30mm，一头用封头焊上，另一头(加料后)放入遮热板、结晶器、法兰盖，并用水冷却，还有连接真空管道的法兰。抽真空，氯化滑阀式机械泵和真空机组。精炼采用坩埚精炼炉。

　　2.5光卤石脱水法

　　(1)生产工艺。以天然光卤石(也可采用合成光卤石)为原料，经过提纯除去NaCl和其他杂质，制成含NaCl<6%的低钠光卤石。然后将光卤石(KCl•MgCl2•6H2O)脱水。脱水分两段进行，一段脱水用热空气加热脱水，得到一次脱水料(KCl•MgCl2•2H2O);二段脱水在熔融状态下脱水，彻底除去水分，得到无水光卤石。电解无水光卤石(KCl•MgCl2)得到金属镁。精炼后铸成镁锭。废电解质含KCl72%左右，可作为钾肥出售。(独联体5家镁厂全部采用此方法)。

　　(2)主要设备。光卤石一次脱水采用沸腾炉。沸腾炉为矩形，里面用隔板分为3室，每室有几块带溢料孔隔板。沸腾炉筛板上面3个室的温度分别为125℃～135℃、150℃～180℃和190℃～220℃。每个室由1台燃烧炉供给热风，燃料为煤气或天然气，每台沸腾炉日产一次脱水料150t～230t。光卤石二次脱水采用氯化器，氯化器由3个室组成一熔化室、氯化室和澄清室。熔化室由电极加热。氯化室也由电极加热并有氯气通入管。澄清室不加热。光卤石一次脱料送入熔化室，在550℃左右温度下熔化并脱水，然后流入氯化室，在850℃左右温度下彻底脱除水分，水解生成的MgO与氯气反应生成MgCl2。再流入澄清室，未氯化的MgO沉至底部，上部熔体就是无水光卤石。每台氯化器日产无水光卤石110t～150t。上部熔体再打入电解槽做为电解镁的原料。

　　2.6溶剂络合法

　　[1]利用极性有机化合物与氯化镁生成络合物，加热时络合物分解而留下无水氯化镁的原理，但络合脱水即使溶剂的用量很大，也不能达到彻底脱水的目的，脱水率约97.3%;如果水氯镁石在用溶剂络合脱水的同量，用NH3从络合物中沉淀出MgCl2与NH3螯合结晶成MgCl2•6NH3，再二次脱氨得到无水氯化镁，此方法虽然先进，但目前在工业化应用中无成功先例但以菱镁矿、光卤石及白云石为原料的熔盐电解法和热还原法工艺有普遍存在综合能耗偏高、环境污染严重、工人劳动强度大、高镍材料消耗量大等缺点。在察尔汗盐湖共生资源中，提取氯化钾后的老卤经过简单的盐田自然蒸发，就可以获得96%以上高纯度的水氯镁石(MgCl2•6H2O)，因此，水氯镁石工业脱水制取无水氯化镁成为生产高纯无水氯化镁的重要途径，一直是国内外电解镁原料研究的热门技术。

　　[2]但由于水氯镁石(六水氯化镁)分子结构中，有两个水分子游离在氯化镁的最外层，R[O-Mg]键长分别为0.3972nm和0.3839nm，与氯化镁结合较为松散，极易脱除。另外两个水分子与氯化镁结合中，R[O-Mg]键长分别为0.2142nm和0.2152nm。最后两个水分子与氯化镁结合较牢，R[O-Mg]键长均为0.2081nm，这两个水分子最难脱除，并且在脱水过程中极易水解.

　　3结论

　　盐湖某集团公司已成功引进海德鲁技术，将钾肥尾液在盐田摊晒的高纯度水氯镁石制成饱和溶液经除杂后在蒸发器中浓缩成高温、高浓卤水，再经造粒塔造粒，颗粒在热空气氛围中脱至2个～2.5个结晶水后继续在氯化氢氛围下深度脱水至0.05%以下，制得无水氯化镁产品作为电解镁的生产原料。目前已成功生产出无水氯化镁产品。氯化氢保护气氛下脱水最主要的优点是通过化学平衡的方法，能有效抑制脱水时MgCl2的水解。因此，该法目前在含水氯化镁工艺脱水中被认为是最先进的脱水方法，该法的脱水工艺产品质量相当高，环境污染相对比较小，生产的过程中自动化程度高，现在已经成为国内外最主要的无水氯化镁生产途径。未来为缩短工艺路线，针对钾肥尾液或海水直接净化、浓缩、造粒、脱水已成为制取无水氯化镁电解原料的新研发路线，在一步脱水中可考虑多效真空蒸发器来降低能源消耗优化工艺。在二步HCl氛围脱水中解决气体的腐蚀，以及降低氯化氢气体的消耗也是优化的方向。

　　[参考文献]

　　[1]徐日瑶.金属镁生产工艺学[M].长沙:中南大学出版，2003.

　　[2]刘够生，宋兴福，王相田，等.六水氯化镁分子与电子结构的理论化学研究[J].计算机与应用化学，2005，22(7):509-511.

　　[3]杨金鑫，党杰，吴玉龙，等.流化床脱水制无水氯化镁工艺研究[J].盐业与化工(现《盐科学与化工》)，2012，41(4):10-14.

　　作者：马芬兰 单位：青海盐湖镁业有限公司

　　推荐阅读：《化工文摘》是由国家科技部西南信息中心主办的期刊。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 无水氯化镁生产工艺研究

文章地址： http://www.qikanvip.com/huagongshengchan/42560.html