一种氧化镁氯化的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化镁氯化的方法，具体涉及一种利用氯化铵为氯化剂进行氧化镁氯化的方法。
【背景技术】
[0002]利用我国丰富的菱镁矿和白云石为原料，通过电解法制备金属镁及镁合金是一条理想的工艺路线，实现该工艺的关键环节是氧化镁的氯化。目前，氧化镁的氯化方法有以下几种:
[0003](1)氯气氯化法。工业生产中，该反应在氯化炉中进行。将氯化炉温度控制在800?1000°C，在含碳质还原剂或一氧化碳的条件下进行氯化反应。然而，该方法氯气的利用率低，对设备的腐蚀性大，对设备高温下的密封性要求也很高。
[0004](2)盐酸酸浸法。利用氧化镁与盐酸溶液的反应将氧化镁氯化为氯化镁。该方法使用了大量的盐酸进行酸浸，对设备的耐腐蚀性要求高，且排放的废水中含有大量的酸，废水净化处理成本较高。
[0005](3)氯化铵有机溶剂中浸取。欧腾蚊等人在文献(详见文献:欧腾蚊，卢旭晨，梁小峰，姚生永.煅烧菱镁矿在氯化铵乙二醇溶液中的浸取动力学.过程工程学报，2007，7(5):928-933)中详细描述了该方法:将活性氧化镁加入氯化铵-乙二醇溶液中，在140?150°C氯化铵与氧化镁发生反应，得到氯化镁溶液。利用该方法进行氧化镁氯化时，后续环节中固体产物会吸附大量的有机溶剂，并且固体产物的洗涤过程也要消耗大量的有机溶剂，增加了该工艺的成本。
[0006](4)氯化铵溶液氯化法。徐徽在文献(详见文献:徐徽，蔡勇，陈白珍，苏元智.用低品位菱镁矿制备高纯镁砂.中南大学学报(自然科学版)，2006，37 (4):698-702)中详细描述了该方法:将菱镁矿粉在煅烧温度为800°C，煅烧时间为2.5h得到轻烧粉；然后，将菱镁矿轻烧粉加入氯化铵溶液中利用氧化镁与离子态的氯化铵进行氯化反应。在浸出终点温度为110°C、时间为60min、固液比为1:9、氯化铵用量为理论用量时，氧化镁的氯化率达到80%。该方法氧化镁的浸出率低(最优条件下，氧化镁的氯化率仅80%)，氯化时间长(最优条件下，氯化时间为60min)，不能实现连续运行。
[0007]利用菱镁矿或白云石为原料通过电解制备金属镁及镁合金的关键环节是氧化镁的氯化。目前，氧化镁的氯化过程存在如下问题:(1)大量腐蚀性氯化剂(如氯气、盐酸等)的使用对设备的腐蚀性大，且氯化剂利用率较低；(2)在有机环境中实现氯化时，会造成大量有机溶剂的浪费，增加工艺的成本；(3)氧化镁的氯化率低，氯化时间长，不能实现连续化操作。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化镁氯化的方法。所述方法利用氯化铵为氯化剂，对设备腐蚀性小，氯化铵利用率高；在水溶液中实现氯化，避免了有机溶剂的使用过程中带来的问题；氧化镁的氯化反应速率快，可在lmin之内完成，且氯化率可达98.6 %以上，可以实现连续化操作。
[0009]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0010](1)将氧化镁与氯化铵混合，得到氧化镁和氯化铵的混合物；
[0011](2)将步骤(1)所得氧化镁和氯化铵的混合物加入水溶液中，进行加热搅拌使其充分反应；
[0012](3)将步骤⑵所得反应产物进行结晶，得到结晶产物。
[0013]发明人通过大量的实验进一步探索了本发明方法的反应机理，发现，当水溶液升至一定温度时，一部分氧化镁直接迅速与固态氯化铵发生反应，生成氨气、氯化镁和水，反应见式1。另外，一定温度下，一部分氧化镁在水溶液中迅速水化生成氢氧化镁，氢氧化镁继续与固态氯化铵反应生成氯化镁、氨气和水，反应见式2和式3。
[0014]Mg0+2NH4C1 = MgCl2+2NH3+H20 式 1
[0015]Mg0+H20 = Mg (OH) 2式 2
[0016]Mg (OH) 2+2NH4Cl = MgCl2+2NH3+2H20 式 3
[0017]在本发明所述方法中，氯化铵的作用在于:(1)可以与氧化镁或氧化镁的水化产物氢氧化镁发生反应，生成氯化镁；(2)水溶液中溶解的氯化铵可以适当提高其沸点，提高氧化镁氯化的反应温度，提高氧化镁的氯化速率和反应进程。
[0018]上述方法中，步骤(1)中所述氧化镁可以为分析纯，也可以由含镁矿物煅烧得到。
[0019]所述含镁矿物选自菱镁矿、白云石、水镁石、滑石、蛇纹石、水氯镁石或光齒石中的任意一种或至少两种的组合。
[0020]上述方法中，步骤(1)中，以氧化镁的加料量为1.00重量份计，氯化铵的加料量为2.14?16.05重量份；优选地，以氧化镁的加料量为1.00重量份计，氯化铵的加料量为
2.41?9.65重量份。
[0021]根据本发明的某些实施方案，所述氯化铵加料量例如为2.50重量份、3.50重量份、4.50重量份、5.50重量份、6.50重量份、7.50重量份、8.50重量份、9.50重量份、12.50重量份、15.50重量份。
[0022]上述方法中，步骤(2)中所述水溶液为氧化镁与氯化铵的水溶液、氯化镁与氯化铵的水溶液、氯化镁水溶液或氯化铵水溶液中的一种。上述方法中，步骤(2)中所述水溶液的沸点大于110°C。水溶液中组分的作用是提高其沸点，从而提高氧化镁氯化的反应温度，从而提高氧化镁的氯化速率和反应进程。水溶液沸点的控制通过加入其中组分含量的变化来控制。
[0023]上述方法中，步骤(2)中，以水溶液的加料量为1.00重量份计，氧化镁和氯化铵混合物的加料量为0.01?0.66重量份；优选地，以水溶液的加料量为1.00重量份计，氧化镁和氯化铵混合物的加料量为0.04?0.46重量份。
[0024]根据本发明的某些实施方案，所述氧化镁和氯化铵混合物的加料量例如为0.02重量份、0.05重量份、0.10重量份、0.15重量份、0.20重量份、0.25重量份、0.30重量份、0.35重量份、0.40重量份、0.45重量份、0.52重量份、0.63重量份。
[0025]上述方法中，步骤⑵中所述加热搅拌条件为在70?160°C下搅拌1?40min ;优选地，加热搅拌条件为在90?140°C下搅拌3?lOmin。
[0026]根据本发明的某些实施方案，所述加热搅拌温度例如为7rC、78°C、85°C、90°C、95°C、100°C、105°C、110°C、115°C、120°C、125°C、130°C、135°C、140°C、150°C、158°C。
[0027]根据本发明的某些实施方案，所述加热搅拌时间例如为1.2min、3min、3.5min、
4.0min、4.5min、5.0min、5.5min、6.0min、6.5min、7.0min、7.5min、8.0min、8.5min、9.0min、
9.5min、10.0min、15min、18.5min、25min、32min、39min0
[0028]上述方法中，步骤(2)中反应释放得到的氨气进行回收。
[0029]上述方法中，步骤(3)中所述的结晶条件为:将反应产物的pH值调至2.0?7.5并在75?175°C下进行加热蒸发1.5?28h，然后在-10?65°C进行结晶；优选地，反应产物的pH值调至4.5?6.8并在80?120°C下加热蒸发3?12h，然后在-5?45°C进行结晶。
[0030]根据本发明的某些实施方案，所述水溶液pH值例如为2.1、3.0、3.9、4.5、4.8、
5.1、5.4、5.7、6.0、6.3、6.6、7.0、7.4。
[0031]根据本发明的某些实施方案，所述蒸发温度例如为76°C、80°C、85°C、9(TC、95°C、100°C、105°C、110°C、115°C、120°C、135°C、155°C、174°C。
[0032]根据本发明的某些实施方案，所述蒸发时间例如为1.6h、2.2h、2.8h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、1lh、12h、18h、23h、27h。
[0033]根据本发明的某些实施方案，所述结晶温度例如为_9°C、-5°C、0°C、5°C、1(TC、15。。、20。。、25。。、30。。、35。。、40。。、45。。、50。。、60。。、64。。。
[0034]上述方法中，步骤(3)中所述的结晶产物为六水氯化镁、氯化铵或铵光卤石中任意一种或至少两种的组合。
[0035]一种氧化镁氯化的方法，所述方法具体包括如下步骤:
[0036](1)将氧化镁与氯化铵混合，得到氧化镁和氯化铵的混合物；以氧化镁的加料量为1.00重量份计，氯化铵的加料量为2.14?16.05重量份；
[0037](2)将步骤⑴所得氧化镁和氯化铵的混合物加入水溶液中，在70?160°C下进行加热搅拌1?40min使其充分反应，并将反应释放得到的氨气进行回收；所述水溶液为氧化镁与氯化铵的水溶液、氯化镁与氯化铵的水溶液、氯化镁水溶液或氯化铵水溶液中的一种；以水溶液的加料量为1.00重量份计，氧化镁和氯化铵的混合物的加料量为0.01?0.66重量份；
[0038](3)将步骤⑵所得反应产物的pH值调至2.0?7.5并在75?175°C下进行加热蒸发1.5?28h，然后在-10?65°C进行结晶，得到结晶产物。
[0039]本发明方法中，除非另外指出，术语“氯化”是指在水溶液中进行的氯化反应。
[0040]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0041](1)利用氯化铵为氯化剂，对设备腐蚀性小，利用率高，并可以实现高效回收；
[0042](2)在水溶液中实现氯化，避开了有机溶剂的使用过程中带来的各种问题；
[0043](3)氧化镁的氯化反应速率快，可在lmin之内完成，且氯化率可达98.6%以上，可