专利名称：一种直接电解氧化镁生产金属镁的方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种直接电解氧化镁生产金属镁的方法。
背景技术：
镁是重要轻金属，用途广泛。迄今为止，世界上生产镁的主要方法为氯化镁熔盐电解法和热还原法，其中氯化镁熔盐电解法所生产的镁占60％。世界各产镁国的炼镁方法都是根据自己的资源特点来组织镁工业的。我国菱镁矿资源丰富，占世界总量的三分之一，因此，我国镁电解是按菱镁矿组织镁工业生产的。首先将菱镁矿在1000℃以上煅烧制得氧化镁，然后再用氧化镁氯化制备无水氯化镁，再以氯化镁为原料电解得到金属镁。其中氯化工序约占电解法生产镁总能量的40～50％。并且在电解过程中，氯化镁易水解及镁氧化生产MgO沉淀，造成电解过程不稳定，降低电流效率，并且电解副产品为氯气，严重污染环境。由此可见，传统的镁电解工艺，能源消耗高，效益差，污染严重。镁生产的根本性技术更新已成为我国镁电解工业急待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是针对目前镁电解工业必须使用氧化镁氯化制得无水氯化镁原料所带来的缺点，提出一种直接电解氧化镁生产金属镁的方法。
一种直接电解氧化镁生产金属镁的方法，其特征在于该方法以氧化镁为原料，用石墨或惰性材料为阳极，以氯化钕和氯化镁为熔盐电解质，氯化钕和氯化镁的摩尔百分比分别为20～30％和70～80％，氧化镁溶解度重量百分比为5～10％，电解温度为720～760℃，槽电压4.5～6.5V，直接熔盐电解氧化镁生产金属镁。
本发明原理为用石墨做阳极，氧化镁的溶解反应方程式为，氧化镁的电解反应方程式为，总反应方程式为；用惰性材料做阳极，氧化镁的溶解反应方程式为，氧化镁的电解反应方程式为，总反应方程式为。
在650～800℃范围内，氯化钕和氯化镁混合熔盐有较低的熔点和良好的导电率，尤其是镁有较低的溶解度，氧化镁溶解度重量百分比为5～10％，电流效率达到85～90％，每千克Mg的直流电耗为11～12.5kWh，金属镁的纯度99.5％以上。
生产步骤如下在镁电解槽中，用氯化钕和氯化镁混合熔盐为电解质，氯化钕和氯化镁的摩尔百分比分别为20～30％和70～80％，用石墨或惰性材料为阳极，电解过程放出CO2或O2，电解温度为720～760℃，槽电压4.5～6.5V，电流效率达到85～90％，每千克Mg的直流电耗为11～12.5kWh，金属镁的纯度99.5％以上。
与已有的技术相比，本发明有以下特点1、对以菱镁矿为原料的镁电解，可以取消氯化作业，不但可节省能耗40％～50％，更为重要的是电解过程中阳极释放二氧化碳，对环境友好。
2、利用氯化钕催化溶解作用。氧化镁能与氯化钕反应生成氯氧化钕，氯氧化钕又与氯化镁反应生成氯化钕，氯化钕在电解过程中不消耗，如同铝电解冰晶石所起作用，对氧化镁起催化溶解作用。
具体实施例方式
实施例1在120KA无隔板镁电解槽中用水氯镁石为原料生产金属镁以氯化钕和氯化镁混合熔盐为电解质，氯化钕和氯化镁的摩尔百分比分别为20和80％，氧化镁溶解度重量百分比为10％，电解温度为720℃，石墨为阳极，槽电压4.8V，电流效率达到90％，每千克Mg的直流电耗为11.77kWh，金属镁的纯度99.95％。
实施例2在65KA有隔板镁电解槽中用水氯镁石为原料生产金属镁以氯化钕和氯化镁混合熔盐为电解质，氯化钕和氯化镁的摩尔百分比分别为30％和70％，氧化镁溶解度重量百分比为8％，电解温度为760℃，石墨为阳极，槽电压4.5V电流效率达到85％，每千克Mg的直流电耗为11.68kWh，金属镁的纯度99.95％。
权利要求
1.一种直接电解氧化镁生产金属镁的方法，其特征在于该方法以氧化镁为原料，氯化钕和氯化镁混合熔盐为电解质，氯化钕和氯化镁的摩尔百分分别为20～30％和70～80％，氧化镁溶解度重量百分比为5～10％，电解温度为720～760℃，槽电压4.5～6.5V，直接熔盐电解氧化镁生产金属镁。
全文摘要
一种直接电解氧化镁生产金属镁的方法，属于金属材料领域。本发明特征在于该方法以氧化镁为原料，以氯化钕和氯化镁为熔盐电解质，氯化钕和氯化镁的摩尔百分比分别为20～30％和70～80％，在650～800℃范围内，混合熔盐有较低的熔点和良好的导电率，尤其是镁有较低的溶解度，氧化镁溶解度重量百分比为5～10％，电解温度为720～760℃，槽电压4.5～6.5V，电流效率达到85～90％，每千克Mg的直流电耗为11～12.5kWh，金属镁的纯度99.5％以上。该方法取消了氧化镁氯化作业，使镁生产成本降低，节能降耗，电解过程高效、清洁并且环境友好，特别是没有氯气的放出，避免了污染的产生，是一种新型的无污染高效绿色冶金技术。
文档编号C25C3/04GK1664171SQ20041009891
公开日2005年9月7日 申请日期2004年12月14日 优先权日2004年12月14日
发明者卢惠民 申请人:北京科技大学