專利名稱：一種制備電解鎂用無水氯化鎂的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備無水氯化鎂的方法，特別涉及一種以三乙醇胺、咪唑或者吡 啶與鹽酸為原料制備離子液體，然后將該類離子液體與水氯鎂石形成復鹽，通過太陽能儲 熱介質加熱的反應器進行復鹽脫水、脫離子液體制備電解鎂用無水氯化鎂的方法。
背景技術：
我國鹽湖中的鎂資源豐富，但是由于受地區經濟和技術的限制，鹽湖中資源綜合 利用程度仍較低，尚屬單一性開發。例如青海鹽湖資源的開發主要以生產鉀肥為主，每產1 噸氯化鉀副產8 10噸氯化鎂。幾十年來隨著氯化鉀生產規模的不斷擴大，產生的氯化鎂 鹵水也不斷增加。目前察爾汗鹽湖氯化鉀年生產規模約300萬噸，副產氯化鎂約2400-3000 萬噸，作為氯化鎂初級產品年銷售約30-50萬噸，大量的氯化鎂沒有利用，基本都是作為廢 液，用管道和渠道排放返回到鹽湖中，導致鎂鹽的局部增濃，這不僅造成了資源浪費，而且 在一定程度上破壞了鹽湖的資源結構，影響鹽湖鉀資源的持續開發利用。而青海鹽湖鎂資 源品位高，儲量大，易于開采，是非常寶貴的資源，青海柴達木盆地鹽湖已探明氯化鎂儲量 48. 2億噸，其中察爾汗鹽湖氯化鎂儲量40. 6億噸。長期以來對鹽湖鎂資源的利用重視不 夠，對鹽湖鎂資源的開發只停留在初級階段，因此，結合鎂資源的特點，開發新型的節能技 術生產高附加值的鎂產品(無水氯化鎂、金屬鎂等)，以滿足市場需求，促進鎂資源優勢轉 化為經濟優勢，應該是我國鎂業的發展方向，同時也是可持續發展保護環境和節能減排的 需要。無水氯化鎂除廣泛用作醫藥中間體、催化劑載體、干燥劑和染整中樹脂整理劑等 外，主要是用作電解鎂的基本原料。近年來，我國金屬鎂的產量大幅度增長，例如2007年金 屬鎂的世界產量達到75萬噸，而我國的產量已占世界總產量的87.9%。但目前我國幾乎全 部采用皮江法制備金屬鎂，該方法的主要原料是高品位的白云石，并且在制備金屬鎂的過 程中存在能耗高、環境污染等缺點，我們國家已明確指出，不鼓勵發展皮江法生產金屬鎂而 應開發電解法。電解法與皮江法相比，具有能耗低(約2.86倍)、連續化生產、機械化和自 動化程度高、生產指標高等優點。目前國外80%以上的金屬鎂都是采用電解法生產的。因 此選擇鹽湖鹵水中廉價的水氯鎂石(MgCl2 · 6H20)為原料，經脫水制備無水氯化鎂，然后采 用電解法生產金屬鎂，將是我國鎂冶金發展的根本出路。電解法制備金屬鎂的關鍵問題之一是要提供優質的、低成本的無水氯化鎂原料。 雖然多年來國內外對無水氯化鎂的制備技術進行了廣泛研究，但目前無水氯化鎂的制備依 然是電解鎂生產的主要瓶頸問題。水氯鎂石是含有6個結晶水的氯化鎂，其在脫水過程中 前4個結晶水很容易除去，最后2個結晶水在加熱時易發生水解。具體的水解反應如下
權利要求
1.一種制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，其特征在于，以水氯鎂石為原料，以離子液體 為反應介質生成復鹽后，在利用離子液體儲熱介質作為熱源的反應裝置中進行脫水和脫離 子液體，并且離子液體回收重復利用，包括以下步驟1)將三乙醇胺、咪唑或者吡啶加入到反應結晶器中，然后加入鹽酸；其中，三乙醇胺、 咪唑或者吡啶和鹽酸的摩爾比為1 1 1 1. 1，在反應溫度為10-40°c下進行反應，反 應時間為1 2小時，反應結晶后得到的漿液，經過濾分離后得到氯化三乙醇胺、氯化咪唑 或氯化吡啶的離子液體粗品；2)將步驟1)得到的氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的離子液體粗品，置于50°C的 干燥箱中干燥8個小時，得到氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的離子液體；3)將步驟2)得到的離子液體加入反應結晶釜中，再加入水氯鎂石和加入水，其中，水 氯鎂石與離子液體混合的摩爾比為1 1;水與離子液體的摩爾比為0.1 1 0.2 1， 在攪拌的情況下，反應釜的溫度慢慢升至90 100°C，直至溶解成均相，然后冷卻至室溫， 得到的晶體置于90-100°C干燥箱中干燥6-12小時后，得到水合氯化三乙醇胺鎂復鹽、水合 氯化咪唑鎂復鹽或者水合氯化吡啶鎂復鹽；4)將步驟幻得到的3種復鹽送入利用離子液體儲熱介質加熱的反應器中，控制反應器 的溫度在150 180°C范圍內，反應20 25分鐘后，得到不含結晶水的氯化三乙醇胺鎂復 鹽、氯化咪唑鎂復鹽或者氯化吡啶鎂復鹽；5)將步驟4)得到的不含結晶水的復鹽送入利用離子液體儲熱介質加熱的反應器中， 控制反應器的溫度在250 300°C內進行反應，反應10 15分鐘后，復鹽脫去離子液體得 到無水氯化鎂；反應過程中排出的氣體經過旋風分離器進行分離，固體為無水氯化鎂 ’然 后，氣體經過冷凝器進行冷凝，冷凝液為離子液體，并且該離子液體返回至步驟4)用于制 備復鹽。
2.根據權利要求1所述的制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，其特征在于還包括將步 驟1)得到的離子液體粗品用無水乙醇洗滌2次后，在40-60°C干燥箱中干燥5-10小時，得 到純度為98%以上的離子液體。
3.根據權利要求1所述的制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，其特征在于在步驟1)中 所述的水是蒸餾水或去離子水。
4.根據權利要求1所述的制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，其特征在于步驟4)和步 驟5)中的太陽能儲熱介質為1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸鹽離子液體。
5.根據權利要求1所述的制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，其特征在于步驟4)和步 驟5)中的[OMIM] [PF6]離子液體儲熱介質的熱量來自太陽能。
6.根據權利要求1所述的制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，其特征在于在步驟1)中 所述的鹽酸的純度為工業純或試劑純。
全文摘要
本發明涉及一種制備電解鎂用無水氯化鎂的方法，該方法包括以三乙醇胺、咪唑或者吡啶為原料合成具有氨和HCl性質的離子液體，合成的離子液體和水氯鎂石以摩爾比為1∶1，水與離子液體的摩爾比為0.1∶1～0.2∶1，攪拌下在反應釜升溫至90～100℃，直至溶解成均相，冷卻至室溫，得到晶體在90-100℃干燥6-12小時，得到水合氯化三乙醇胺鎂復鹽、水合氯化咪唑鎂復鹽或水合氯化吡啶鎂復鹽；該復鹽在利用太陽能儲熱介質加熱的反應器中熱解，脫去結晶水和離子液體得到無水氯化鎂。該方法大大降低了制備無水氯化鎂的能耗；不產生腐蝕性氣體，離子液體循環利用。該方法生產的無水氯化鎂，鎂的利用率達98.5％以上，無水氯化鎂中氧化鎂含量小于0.5％，滿足電解制備金屬鎂的要求。
文檔編號C01F5/32GK102145903SQ201010108988
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者李志寶, 王均鳳 申請人:中國科學院過程工程研究所