专利名称：氯化镁法制取金属元素和非金属元素的制作方法
技术领域：
本发明是制取金属元素和非金属元素的一种方法。
制取金属或非金属元素，在已知技术中有许多方法，如金属还原法、非金属还原法、金属卤化物热分解法、电还原法等。用于工业上的有火法冶金、湿法冶金、电冶金等。电冶金制取金属或非金属元素，在工业中当前是一种比较好的方法。该法虽能制取金属或非金属元素，但该法还原范围小，所能制取的金属元素或非金属元素还不够广泛，又由于该法是由电热解方式完成的，在生产中耗能高，并且生产中还要消耗较多的化工原料和金属材料。
本发明的目的在于克服上述方法中存在的耗能高、还原范围小、消耗原料较多的缺点，是一种能实现耗能小，还原范围比较广泛，能制取较多种金属和非金属元素，且工艺简单的一种制取方法。
本发明的主要内容是用氯化镁和铁粉在热解过程中反应出氢原子进行还原来完成制取金属元素和非金属元素的。
本方法的具体工序过程如下工序1为粉碎，工序2为酸解，工序3为过滤，工序4为浓缩，工序5为热解，工序6为清洗，工序7为提纯。
工序1粉碎是将矿石用粉碎机粉碎到不大于100目细度。
工序2酸解是在酸解罐中进行，酸解使用的可为工业盐酸，比重为1.17-1.19，计量后放入酸解罐中，再加适量水调至为比重为1.15后可陆续加入矿石粉进行酸解如果原料属可溶性盐类，用水溶解后可直接进行酸解;如果矿石粉不宜直接进行酸解，需对矿石进行灼烧，温度为700-1100℃，时间为2-5小时，将其转化为可溶性盐类后放入酸解罐中酸解。加入100目矿石粉时要用搅拌器进行搅拌，酸解时间为1-2小时。
工序3过滤是酸解后用泥浆泵将酸解液打入压滤机进行压滤，使酸解液与剩余物进行分离。
工序4浓缩是将压滤后的溶液放入浓缩灌中，浓缩至比重为1.25-1.35。
工序5热解是将浓缩后的溶液输入到热解罐中。然后加入氯化镁和100目铁粉，热解罐加热温度为300℃以上，热解时间为1-5小时。
工序6清洗可用稀盐酸处理后，常水、蒸馏水洗至无氯离子反应为止。
工序7脱水干燥是物料放入离心机内甩干后，放入干燥室干燥后即可得制品。
实施例1，用本方法制取硼所用原料及规格硼镁矿 100目含B2O3平均12%以上;
MgO/B2O32%以上; 盐酸含HCL31%以上;
铁粉100目;
按生产100公斤硼计算原料用量硼矿粉3.3吨、盐酸3.7吨、铁粉0.8吨。
图1是用本法制取硼工艺流程及装置示意图。
(1)硼矿的分解将硼矿石4装入雷蒙粉碎机3进行粉碎，粉碎细度达不大于100目，再将计量好的工业浓酸盐(比重1.18)由计量槽1放入酸解罐2中，然后加适量水调至比重1.15左右，同时开动搅拌器缓慢地加入硼矿粉至不反应为止，酸解时间约为1.5小时。
(2)酸解液的过滤酸解后用泥浆泵6将酸解液打入板框压滤机5进行过滤。过滤后的滤饼放入泥浆罐7加2-3倍水进行搅拌，然后用蒸汽加热，洗出滤饼中的溶质成分，然后由泵9打入压滤机8，滤渣弃之，洗液放入洗水贮槽10，随时用泵11打入酸解罐2中以备稀释盐酸用，经板框压滤机5过滤后的滤液放入浓缩罐12中加热浓缩至比重1.3左右输入到热解罐13，然后加入计量的100目铁粉，热解时间为5小时，施温300℃以上，热解尾气HCl由罐上口导入水槽14内。
(3)纯硼的制取热解后的物料输送到水洗槽15加水后用蒸汽加热。洗液由泵16打入FeCl2液槽17，水洗后的物料放入酸洗槽18用稀盐酸处理除掉杂质，酸洗液放入氯化镁液槽19回收使用，酸洗后的物料用常水洗两遍用蒸馏水洗至无氯离子反应为止，然后放入离心机20甩去水份，送入干燥室21干燥后可得制品。
本法制取硼的反应式为
将②③④式整理为
本法实施例2制取硅，所用原料及规格硅酸钠45波美、盐酸含HCl31%以上、铁粉100目、氯化镁(MgCl·6HO)98%。
按生产一吨硅计原料消耗硅酸钠9.5吨、盐酸5.3吨、铁粉为0.4吨、氯化镁5.5吨。
图2是本法制取硅流程装置示意图具体工艺过程如下(1)将工业浓盐酸(比重1.18)放入计量槽1中，用水调至比重1.15再放入酸解罐3中。再将工业硅酸钠(45波美)，在计量槽2中用水调至比重1.22缓缓加入盛有稀盐酸的酸解罐3中，同时开动搅拌器进行搅拌，反应时间约为1.5小时，反应终点(PH6)。
(2)再将酸解后析出的胶状SiO2放入水洗槽4内，水洗五六次，洗后将潮湿胶状SiO2放入热解罐5内，同时将氧化镁(MgCl2·6H2O)或用比重1.4的卤水代替亦可，和用100目铁粉一起加入热解罐5内，用少量水调合成呈胶状，热解罐为敞口装置，可用不锈钢制作，然后加温300℃以上，时间约为一小时，视罐内反应物料呈干涸状态，热解方告完成。
(3)热解后，取出反应物料加入水洗槽6内，洗液用泵7打入FeCl2槽8，亦备回收水洗后的物料放入酸洗槽9用稀盐酸处理除掉杂质、酸洗液放入氯化镁液槽10亦备回收反复应用。酸洗后物料再用常水洗两次，用蒸馏水洗至无氯离子反应为止，再将洗后的物料放入离心机11甩去水份，再送干燥室12干燥后即得制品。
本法制取硅的反应式为
②式中MgCl2·6H2O在热解过程中产生HCl与Fe反应生成氢原子再与SiO2瞬时还原生成结硅。
用本法实施例3制钼。
图3是制取钼流程装置示意图。
首先将钼矿1用雷蒙粉碎机2粉碎细度不大于100目，然后将矿粉置于壁火反射炉3内灼烧750℃，经常翻料使矿粉充分氧化，时间为4小时，反应过程中放出SO2有毒气体，可随时导入碱液槽4内，以备回收制亚硫酸氢钠和亚硫酸钠用。
烧碱液用水调至比重1.22、放入反应罐5内用蒸汽加热，开动搅拌器、缓慢地加入氧化后的钼矿粉，加完后继续加温搅拌，补充蒸发水份至罐中沉降物经化验90%以上的MoO3全部转化为溶液为反应结束，反应时间为4小时。
将反应后的混悬液用泵7打入压滤机10，滤液放入酸解罐13内，滤饼弃之，然后开动搅拌器，缓慢地加入由计量槽12用水调整后的比重1.15的盐酸，至溶液不析出钼酸沉淀为止(PH6时为完成反应)，然后将反应物用泵8打入压滤机11滤去滤液。
将钼酸泥饼放入热解罐14内，同时加入计量的氯化镁(MgCl2·6H2O)或用比重1.4卤水亦可，再加入100目细度的铁粉用水混匀呈稠状，然后施温300℃促其反应，视热解罐内残留物呈干涸状态为止，反应时间约为一小时。
打开热解罐14下口，取出残留物放入水洗槽15内，水洗液经泵9打入氯化亚铁液槽16内以备回收，再将水洗物放入酸洗槽17内，用比重1.15盐酸处理除掉杂质，酸洗液放入氯化镁液槽18，以备回收反复应用。再用常水洗两遍，用蒸馏水洗至无氯离子反应为止，再把水洗后的湿钼放入离心机19弃去水份，送入干燥室20干燥后即为纯品。
用辉钼矿制钼的反应式为
所用原料、规格及用量(按产钼一吨计)辉钼矿平均含硫化钼30%4.9吨烧碱含NaOH40%以3.6吨盐酸含HCl30%以上3.9吨氯化镁(MgCl2·6H2O)98%以上 5吨铁粉细度不大于100目2吨用本法实施例4制取钒采用图3工艺流程装置，其反应式为
工艺过程如下首先将钒酸钠用热水溶解于酸解罐5中，然后开动搅拌器，缓慢地加入比重1.15的盐酸至溶液中不析出偏钒酸沉淀为止(即PH6)，然后将反应后的混悬液经泵7打入压滤机10滤出滤液。
将偏钒酸泥饼放入热解罐14内，同时加入计量的氯化镁(MgCl2·H2O)，再加入细度不大于100目铁粉，用水混呈稠状。然后施温300℃以上促其反应，视热解罐14内残留物呈干涸状态，反应时间为一小时。
打开热解罐14下口，取出残留物放入水洗槽15，水洗液经泵9打入氯化亚铁液槽16内，以备回收，再把水洗物放入酸洗槽17内，用比重1.15盐酸处理除掉杂质，酸洗液放入氯化镁液槽18内以备回收反复应用。再用常水洗两遍，用蒸馏水洗至无氯离子反应为止，再把水洗后的湿钒用离心机19弃去水份，再送入干燥室20干燥后即得纯品。
本实施例5是用黑钨矿制钨。
图4是工艺流程装置示意图，其反应式为
工艺过程如下首先将黑钨矿粉与计量的纯碱混合后置于壁火反射炉13内灼烧900℃，时间为二小时。
然后将灼烧物放入反应罐14内，加水用蒸汽加热溶解，溶解后将混悬液经泵5打入压滤机6内，滤液导入酸解罐18内，滤渣弃之，开动搅拌机，缓慢地加入比重1.15的盐酸至溶液中不析出钨酸沉淀为止，然后将混悬液经泵9打入压滤机10，滤出滤液。
再将钨酸泥饼放入热解罐11内，同时加入计量的氯化镁(MgCl2·6H2O)，再加入细度100目铁粉，用水混匀呈稠状，然后施温300℃促其反应，视热解罐内残留物呈干涸状态，反应时间为一小时。
打开热解罐11下口，取出残留物放入水洗槽12内，水洗液经泵13打入氯化亚铁液槽14内，以备回收，再将水洗物放入酸洗槽15内，用比重1.15盐酸处理除去杂质，酸洗液放入氯化镁液槽16内，以备回收反复应用。再用常水洗两遍，用蒸馏水洗至无氯离子反应为止。把水洗后的湿钨放入离心机17内弃去水份，再送入干燥室18内干燥后即得纯品。
所用原料、规格及用量(按产钨一吨计算)黑钨矿含钨30%计4吨纯碱96%1吨盐酸含HCl31%以上1.5吨氯化镁 (MgCl2·6H2O)98% 1.6吨铁粉100目0.95吨实施例6制取铌采用图4工艺流程装置，其反应式为
(1)将烧氯石粉与计量的纯碱混合后置于壁火反射炉3内灼烧800℃，时间为二小时。
(2)将灼烧物放入反应罐4内，加水用蒸汽加热溶解，溶解后将混悬液经泵5打入压滤机6内压滤，滤液导入酸解罐8内，滤渣弃之，开动搅拌器，缓慢加入比重为1.15的盐酸，至溶液中不析出铌酸沉淀为止，然后将混悬液经泵9打入压滤机10滤出滤液。
(3)将铌酸铌饼放入热解罐11内，同时加入计量的氯化镁(MgCl2·6H2O)，再加入细度不大于100目的铁粉，用水混匀呈稠状，然后施温300℃促其反应，视热解罐内残留物呈干涸状态，反应时间为一小时。
(4)打开热解罐下口，取出残留物，放入水洗槽12内水洗液经泵13打入氯化亚铁液槽14内以备回收，再将水洗物放入酸洗槽15内进行酸处理，酸洗液放入氯化镁液槽16内，以备回收反复应用，再用常水洗两遍，用蒸馏水洗至无氯离子反应为止，再把水洗后的酸铌放入离心机17内弃去水份，送入干燥室18干燥后即得纯品。
所用原料、规格及消耗定额(以产铌一吨计)烧绿石以含Nb2O530% 5.5吨纯碱96%0.8吨盐酸含HCl31%以上1.4吨氯化镁(MgCl2·6H2O) 98% 2.2吨铁粉100目0.4吨使用本方法可被还原的元素还有锗、锑、铋、铅、铿、汞、铜、银、金、铂、铧、钌、锇、铼、钽、锆、钛、钍、铬、铊、钯、铑、铱。
使用本法制取金属和非金属元素，工艺流程、简单、易于操作控制，且生产成本低，在酸热、热解、水洗等过程中，反应的付产物还可回收利用。有些金属如钛、铬用此法也可以制造出来，在处理杂质时可用稀硫酸处理。
权利要求
一种氯化镁法制取金属元素和非金属元素，它包括矿石粉碎、酸解、过滤、浓缩、热解、水洗和酸洗、提纯工序过程，其特征在于A、工序中的酸解是在酸解罐中进行，酸解可使用工业盐酸、比重1.17-1.19，使用时加水调至比重1.13，在矿石粉加入酸解罐中酸解时，用搅拌器进行搅拌，酸解时间为1-2小时；B、工序中的热解是将物料放入在热解罐中，同时加入氯化镁(或以卤水代替氯化镁)和铁粉还原多种元素，然后加温300℃以上，热解时间为1-5小时；C、工序中的水洗可先用常水洗1-3遍，再用蒸馏水洗1-2遍，洗至无氯离子反应为止。
全文摘要
本发明是用氯化镁法制取金属元素和非金属元素的一种方法，它的工艺过程包括矿石粉碎、酸解、过滤、浓缩、热解、水洗和酸洗和提纯等。本方法主要用氯化镁和铁粉在热解过程中还原出所需的金属元素和非金属元素，本方法中主要的工序是热解和酸解，酸解时间为1—2小时；热解时，加入氯化镁和铁粉后，热解时间为1-5小时，热解温度300℃以上，使用本方法可制取27种元素，制取范围广，工艺流程简单，易于操作控制，生产成本低。
文档编号C01B33/02GK1041396SQ88105128
公开日1990年4月18日 申请日期1988年9月17日 优先权日1988年9月17日
发明者王井鑫 申请人:王井鑫