本发明涉及一种氟化镁的制备工艺，具体涉及到一种超细氟化镁的制备方法。
背景技术：
氟化镁多晶体在3～5μm中波红外波段、2mm厚时其红外透过率可达90％以上，是现有红外材料中自身透过率最高的。氟化镁多晶体还具有机械强度高、抗热冲击性强、耐化学腐蚀以及各向同性等诸多特点，而且其介电常数和介电损耗较小，是良好的中波红外窗口、整流罩材料和中波红外/毫米波(微波)复合天线罩材料，广泛用于红外制导、红外成像制导、红外/毫米波(微波)复合制导以及飞机红外吊舱、光电雷达等红外跟踪、探测、制导系统中。
超细氟化镁作为制备氟化镁多晶体的唯一原料，其产品质量要求非常高。在化学成分上，氟化镁主含量(干品)大于99％，各项杂质含量要求低于100ppm。在粒径分布上，必须同时满足d50处于5～15μm之间，d97小于30μm的要求。
超细氟化镁的制备对原料的要求比较高，当前多是采用高纯氢氧化镁或高纯碳酸镁与氢氟酸反应，先制备氟化镁料浆，再将料浆进行洗涤烘干粉碎，即得氟化镁产品。然而，在固液相体系中，受原料反应活性、反应速率的影响，生成的新固相氟化镁总是会在固体原料上形成沉淀，从而对反应物进行包覆，影响原料的反应率，使得产品中氟化镁主含量(干品)达不到99％以上。也有人提出采用液液相反应，以可溶性镁盐与氟盐进行反应，但生成的氟化镁颗粒极细，几乎呈透明胶体，洗涤过滤分离困难，杂质难去除，即使分离后所得氟化镁的粒度也由于过细而难以满足超细氟化镁的质量要求。目前，传统合成工艺难以满足超细氟化镁的制备要求，而国外一直对超细氟化镁的制备技术进行技术垄断，由此导致国内超细氟化镁产品长期依赖进口，价格也是高居不下。
如igorsevonkaev等在《formationandstructureofcubicparticlesofsodiummagnesiumfluoride(neighborite)》，journalofcolloid&interfacescience,2008,317(1):130-136，中研究了通过向mgcl2中添加过量的naf制备立方体颗粒namgf3，并得到了中间体mgf2球形颗粒。制备方法包括以下几个步骤：①制备一定量浓度的naf和mgcl2溶液，将这两种盐溶液在恒温水浴锅中加热至80℃；②将naf与mgcl2按照摩尔比2:1快速混合，80℃下静置30min，待沉淀完全后，搅拌使沉淀再次分散；③将该分散系在80℃的恒温水浴锅中陈化至少3h，通过过滤得到固体，用水反复洗涤后真空干燥，得到mgf2。由于该文献采用的是高温条件下，naf溶液与mgcl2溶液直接液液相反应，未添加任何晶种，因而生成的mgf2颗粒极细，仅为1～2μm，很难洗涤过滤去除杂质，导致杂质含量高，因而导致达不到超细氟化镁的产品主含量不低于99％的要求。
此外，现有的高纯氟化镁的纯度虽然可达到99.9％以上，但是其对产品的粒度没有要求，所得mgf2的粒度不均匀，不能同时满足d50处于5～15μm之间，d97小于30μm的要求。
因此急需研究一种超细氟化镁的制备方法，使其既满足纯度不低于99％的要求，又具有较好的粒度均匀性，易过滤洗涤。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种超细氟化镁的制备方法，使得到的超细氟化镁产品颗粒大、粒度均匀、纯度高且易洗涤过滤。
本发明的内容包括以下步骤：
1、取粒径为0.2～1.0mm的氟化钠溶于水，置于恒温水浴锅中，控制水浴温度为5～20℃，搅拌至氟化钠不再溶解，得到饱和氟化钠溶液；
2、保持温度为5～20℃，向含有未溶解的氟化钠固体的饱和氟化钠溶液中滴加氯化镁溶液，1～2h内滴加完成，其中氯化镁与氟化钠的摩尔比为0.5：1，持续搅拌，其中氯化镁溶液的质量分数为10～25％，滴加完成后继续反应1～2h，得到悬浊液；
3、将步骤2的悬浊液进行过滤、洗涤，烘干，即得超细氟化镁，所述超细氟化镁的纯度大于99.0％，杂质含量小于0.01％，d50粒径为5～15μm，d97粒径小于30μm。
优选的，所述步骤1中氟化钠的粒径为0.5～0.8mm。
优选的，所述步骤1中氟化钠与水的摩尔比为1：18～1：22，更有选为1：20。
优选的，所述步骤1中的水浴温度为10～15℃。
优选的，所述步骤2中的搅拌速度为300～400r/min，进一步优选为350r/min。
优选的，所述步骤2中氯化镁溶液的质量分数为15～20％。
所述步骤3中的烘干条件为65～85℃下干燥8～10h，优选的烘干温度为70～80℃。
现有的制备超细氟化镁的方法，都是在80℃以上进行，反应速率快，氟化镁的成核速率也快，导致存在一定的成胶现象，生成的氟化镁粒径过细，同时产品洗涤分离困难，纯度也难以达到99％的要求。本发明以颗粒状氟化钠与氯化镁为原料，严格控制氟化钠原料粒径，并使反应在5～20℃的低温下进行，降低反应速率，加之利用氟化钠溶解度较低的特性，从而有效降低反应过饱和度，抑制氟化镁的成核速率，避免氟化镁成胶现象的出现。同时又以未溶解的氟化钠颗粒作为晶种，通过向氟化钠溶液中缓慢滴加氯化镁溶液，以及诱导结晶的原理，使新生成的氟化镁小颗粒在氟化钠表面异相成核长大，再随着氟化钠反应溶解消耗，覆着于氟化钠晶种表面的氟化镁小颗粒又继续团聚长大。在诱导结晶与团聚的双重作用下，所生成的超细氟化镁的平均粒径可达10～15μm，颗粒大、粒度均匀、易洗涤分离，其干品主含量大于99％，其他杂质离子含量都能够满足氟化镁多晶体原料的要求，d50粒径为5～15μm，d97粒径小于30μm，可用作制备多晶氟化镁的原料。
本发明严格选用粒径范围处于0.2～1.0mm的naf原料，这是因为当naf粒径小于0.2mm时，其晶种作用不明显，诱导结晶作用不够，生成的mgf2颗粒过细、易成胶，从而导致纯度与粒径都难以满足要求；当naf粒径大于1.0mm时，在溶解团聚过程中，naf颗粒过大，易导致溶解不完全，生成的mgf2沉淀对naf进行了包覆，因而导致纯度达不到要求。
本发明的有益效果：采用本发明的制备方法制备超细氟化镁，解决了传统制备方法中氟化镁易成胶、难洗涤分离、纯度低以及杂质高等问题，得到的超细氟化镁的纯度大于99％，杂质含量小于0.01％，d50粒径为5～15μm，d97粒径小于30μm，可用作制备多晶氟化镁的原料。为超细氟化镁的制备提供了一种经济技术可行的新工艺，打破国外对该产品的技术垄断，具有很高的经济与社会效益。
具体实施方式
实施例1
本发明的制备方法包括以下步骤：
(1)制备饱和氟化钠溶液：将42g粒径为0.5～0.8mm的颗粒状氟化钠加入360ml水中，并置于10℃恒温水浴锅中，搅拌至氟化钠固体不再溶解，即得饱和氟化钠溶液，该溶液中还含有未溶解的氟化钠固体；
(2)合成反应：向步骤(1)所得饱和氟化钠溶液中缓慢滴加475g质量分数为10％的氯化镁溶液，滴加时间为1h，不断搅拌，控制搅拌速度300r/min，加料结束后继续反应1h，得悬浊液；
(3)洗涤烘干：将步骤(2)中所得悬浊液进行过滤、洗涤，70℃下烘干9h，即得易分散、粒度均匀的超细氟化镁粉末。
实施例2
本发明的制备方法包括以下步骤：
(1)饱和氟化钠溶液制备：将42g粒径为0.5～0.8mm的颗粒状氟化钠加入360ml水中，并置于15℃恒温水浴锅中，搅拌至氟化钠固体不再溶解，即得饱和氟化钠溶液，该溶液中还含有未溶解的氟化钠固体；
(2)合成反应：向步骤(1)所得饱和氟化钠溶液中缓慢滴加316.7g质量分数为15％的氯化镁溶液，滴加时间为1h，不断搅拌，控制搅拌速度350r/min，加料结束后继续反应2h，得悬浊液；
(3)洗涤烘干：将步骤(2)中所得悬浊液进行过滤、洗涤，80℃下烘干8h，即得易分散、粒度均匀的超细氟化镁粉末。
实施例3
本发明的制备方法包括以下步骤：
(1)饱和氟化钠溶液制备：将42g粒径为0.2～0.5mm的颗粒状氟化钠加入324ml水中，并置于20℃恒温水浴锅中，搅拌至氟化钠固体不再溶解，即得饱和氟化钠溶液，该溶液中还含有未溶解的氟化钠固体；
(2)合成反应：向步骤(1)所得饱和氟化钠溶液中缓慢滴加237.5g质量分数为20％的氯化镁溶液，滴加时间为1h，不断搅拌，控制搅拌速度300r/min，加料结束后继续反应1h，得悬浊液；
(3)洗涤烘干：将步骤(2)中所得悬浊液进行过滤、洗涤，65℃下烘干10h，即得易分散、粒度均匀的超细氟化镁粉末。
实施例4
本发明的制备方法包括以下步骤：
(1)饱和氟化钠溶液制备：将42g粒径为0.8～1.0mm的颗粒状氟化钠加入396ml水中，并置于5℃恒温水浴锅中，搅拌至氟化钠固体不再溶解，即得饱和氟化钠溶液，该溶液中还含有未溶解的氟化钠固体；
(2)合成反应：向步骤(1)所得饱和氟化钠溶液中缓慢滴加190g质量分数为25％的氯化镁溶液，滴加时间为2h，不断搅拌，控制搅拌速度400r/min，加料结束后继续反应2h，得悬浊液；
(3)洗涤烘干：将步骤(2)中所得悬浊液进行过滤、洗涤，85℃下烘干9h，即得易分散、粒度均匀的超细氟化镁粉末。
对比例1
根据《formationandstructureofcubicparticlesofsodiummagnesiumfluoride(neighborite)》,journalofcolloid&interfacescience,2008,317(1):130-136的方法制备氟化镁。
对实施例1-4和对比例1所得氟化镁进行测试，结果如表1所示。
表1实施例1-4和对比例1的氟化镁产品分析结果
注：超细氟化镁目前并没有国家标准或行业标准，表1中的标准是企业内部的质量标准，是根据客户要求所制定的，能够满足该标准的产品经客户试用后可用作氟化镁多晶体原料。
通过比较实施例1～4与对比例1可知，采用本发明的制备方法得到的氟化镁的干品含量高、粒度均匀，各项杂质含量低，超细氟化镁的纯度大于99％，杂质含量小于0.01％，d50粒径为5～15μm，d97粒径小于30μm，符合超细氟化镁的质量标准，可用作制备多晶氟化镁的原料。而对比例1的氟化镁的干品含量相对较低，各项杂质含量也超出标准，这是因为对比文件1的氟化镁虽然为粉末状，但是由于其采用的是高温条件下，naf溶液与mgcl2溶液直接液液相反应，未添加任何晶种，因而生成的mgf2虽然粒度均匀，但是颗粒极细，仅1～2μm，很难洗涤过滤去除杂质，导致杂质含量高，因而导致达不到超细氟化镁的产品主含量不低于99％的要求。