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无水氯化镁的制取

发布:lyglthg浏览:633次

由于镁的资源不同,提取镁的工艺也有差别,目前用的方法大体可分为氯化熔盐电解法和热还原法。在2013年全球生产的923kt原镁中,国外生产154.7kt,其中80%左右是用电解法生产的,热还原法生产的占20%左右;而在国内生产的768.3kt镁中,电解法生产的几乎为零,因为民和镁厂与抚顺铝业有限公司的电解生产线早已停产,而青海盐湖的100kt/a电解镁项目要到2014年末或2015年初期才能陆续投产,因此2013年全世界生产的镁中仅3.35%是用电解法提取的。在今后一段相当长的时间内,电解镁的产量虽然会有所增加,但是所占的比例不会有较大变化。

生产镁的能耗

按理论计算,用不同的原料与工艺提取单位质量原镁的能耗比提炼其他金属的高,但是由于镁的密度小,所以生产单位体积原镁的能耗却比其他金属如铝与锌的低,用电解法提取镁全过程能耗为(8.3~11.2)×107J,热还原法的为(11.5~12.6)×107J。近30年来,炼镁技术取得长足发展,特别是中国在热还原法炼镁方面推出了一些重大成就,在以钾肥生产中排放的废液氯化镁为原料生产镁方面也取得了突破性的成就。

在镁电解槽结构和容量方面也有着非凡的发展,如无隔板电解槽的容量大大扩大了,能耗下降不菲。半连续真空硅热还原炉的容量有相当大的提升,并采用计算机控制冶炼过程与各项工艺参数,单台设备的产量一般都超过8t/d,还有更大的。

由于炼镁技术的发展,镁产量的大幅度上升,尤其是中国成为世界镁业王国后,生产能力、产量和出口量都节节上升,2013年热法炼镁生产能力1540.5kt/a、产量768.3kt、出口各种镁产品411.1kt(其中原镁212.1kt、镁合金102.0kt、镁粉85.4kt、其他11.8kt),镁的价格也在年年下降,镁铝价格比(国内现货平均价)已从2003年的1.8下降2013年的1.224(根据北京安泰科信息开发有限公司的数据)。在当前国内外经济状况下,镁的价格很难有大的起色。

氯化镁的制取

不管哪种电解制镁法,其原理都是电解熔融氯化镁制取镁与氯(MgCl2=Mg+Cl2),不同之处仅在于氯化镁的生产工艺有所区别。按使用原料不同氯化镁的生产方法当前主要有三种。

1.以菱镁矿或氧化镁(轻烧的菱镁矿或氢氧化镁)为原料,以碳为还原剂,经混合、制团、干燥或焦化后,加入电炉,通入氯,于900℃~1100℃反应:

MgCO3→MgO+CO2↑

3MgO+2C+3Cl2→3MgCl2+CO↑+CO2↑

由于氯化镁的氯化是放热反应,所以氯化时仅需补充不多的电能,便可以维持反应不停地进行。氯化产物为无水氯化镁熔体。

2.以海水、盐湖卤水或钾肥制造中排放废液为原料,经净化、浓缩、制粒(或直接利用卤水喷雾)、脱木制得无水氯化镁。用卤水制取氯化镁的最大难点是六水氯化镁在脱除最后两个结晶水的同时由于发生水解会生成MgO和Mg(OH)Cl,它们都是电解过程的有害杂质。

工业生产中用两步脱水法来去除它们:首先用约200℃的热气流使MgCl2·6H2O脱至MgCl2·H2O或MgCl2·2H2O;第二步是把经过脱水的低水氯化镁再在HCl气氛中彻底脱水,得到粒状无水氯化镁,也可以将低水氯化镁进行熔融氯化脱水,使水解产生的MgO转化为MgCl2而获得氯化镁熔体。海水与煅烧白云反应生成氯化镁溶液,最后经热气流获得MgCl2·1.25H2O或MgCl2·1.5H2O。

3.以光卤石(MgCl2·6H2O)为原料,先在沸腾炉或回转窑中于400℃~550℃脱水,制得含5%~8%水的光卤石,然后于电炉内熔化或在氯化器中熔融氯化,制成无水光卤石熔体。


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