專利名稱：一種制備電解鎂用無水氯化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(fù)鹽，通過太陽能儲 熱介質(zhì)加熱的反應(yīng)器進行復(fù)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(shù)：
我國鹽湖中的鎂資源豐富，但是由于受地區(qū)經(jīng)濟和技術(shù)的限制，鹽湖中資源綜合 利用程度仍較低，尚屬單一性開發(fā)。例如青海鹽湖資源的開發(fā)主要以生產(chǎn)鉀肥為主，每產(chǎn)1 噸氯化鉀副產(chǎn)8 10噸氯化鎂。幾十年來隨著氯化鉀生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，產(chǎn)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(chǎn)規(guī)模約300萬噸，副產(chǎn)氯化鎂約2400-3000 萬噸，作為氯化鎂初級產(chǎn)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(dǎo)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(jié)構(gòu)，影響鹽湖鉀資源的持續(xù)開發(fā)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(fā)只停留在初級階段，因此，結(jié)合鎂資源的特點，開發(fā)新型的節(jié)能技 術(shù)生產(chǎn)高附加值的鎂產(chǎn)品(無水氯化鎂、金屬鎂等)，以滿足市場需求，促進鎂資源優(yōu)勢轉(zhuǎn) 化為經(jīng)濟優(yōu)勢，應(yīng)該是我國鎂業(yè)的發(fā)展方向，同時也是可持續(xù)發(fā)展保護環(huán)境和節(jié)能減排的 需要。無水氯化鎂除廣泛用作醫(yī)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(chǎn)量大幅度增長，例如2007年金 屬鎂的世界產(chǎn)量達到75萬噸，而我國的產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)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(huán)境污染等缺點，我們國家已明確指出，不鼓勵發(fā)展皮江法生產(chǎn)金屬鎂而 應(yīng)開發(fā)電解法。電解法與皮江法相比，具有能耗低(約2.86倍)、連續(xù)化生產(chǎn)、機械化和自 動化程度高、生產(chǎn)指標(biāo)高等優(yōu)點。目前國外80%以上的金屬鎂都是采用電解法生產(chǎn)的。因 此選擇鹽湖鹵水中廉價的水氯鎂石(MgCl2 · 6H20)為原料，經(jīng)脫水制備無水氯化鎂，然后采 用電解法生產(chǎn)金屬鎂，將是我國鎂冶金發(fā)展的根本出路。電解法制備金屬鎂的關(guān)鍵問題之一是要提供優(yōu)質(zhì)的、低成本的無水氯化鎂原料。 雖然多年來國內(nèi)外對無水氯化鎂的制備技術(shù)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(chǎn)的主要瓶頸問題。水氯鎂石是含有6個結(jié)晶水的氯化鎂，其在脫水過程中 前4個結(jié)晶水很容易除去，最后2個結(jié)晶水在加熱時易發(fā)生水解。具體的水解反應(yīng)如下
權(quán)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(yīng)介質(zhì)生成復(fù)鹽后，在利用離子液體儲熱介質(zhì)作為熱源的反應(yīng)裝置中進行脫水和脫離 子液體，并且離子液體回收重復(fù)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(yīng)結(jié)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(yīng)溫度為10-40°c下進行反應(yīng)，反 應(yīng)時間為1 2小時，反應(yīng)結(jié)晶后得到的漿液，經(jīng)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(yīng)結(jié)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(yīng)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(fù)鹽、水合 氯化咪唑鎂復(fù)鹽或者水合氯化吡啶鎂復(fù)鹽；4)將步驟幻得到的3種復(fù)鹽送入利用離子液體儲熱介質(zhì)加熱的反應(yīng)器中，控制反應(yīng)器 的溫度在150 180°C范圍內(nèi)，反應(yīng)20 25分鐘后，得到不含結(jié)晶水的氯化三乙醇胺鎂復(fù) 鹽、氯化咪唑鎂復(fù)鹽或者氯化吡啶鎂復(fù)鹽；5)將步驟4)得到的不含結(jié)晶水的復(fù)鹽送入利用離子液體儲熱介質(zhì)加熱的反應(yīng)器中， 控制反應(yīng)器的溫度在250 300°C內(nèi)進行反應(yīng)，反應(yīng)10 15分鐘后，復(fù)鹽脫去離子液體得 到無水氯化鎂；反應(yīng)過程中排出的氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器進行分離，固體為無水氯化鎂 ’然 后，氣體經(jīng)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(fù)鹽。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)為1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸鹽離子液體。
5.根據(jù)權(quán)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(zhì)的熱量來自太陽能。
6.根據(jù)權(quán)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(yè)純或試劑純。
全文摘要
本發(fā)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(zhì)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(yīng)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(fù)鹽、水合氯化咪唑鎂復(fù)鹽或水合氯化吡啶鎂復(fù)鹽；該復(fù)鹽在利用太陽能儲熱介質(zhì)加熱的反應(yīng)器中熱解，脫去結(jié)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(chǎn)生腐蝕性氣體，離子液體循環(huán)利用。該方法生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者李志寶, 王均鳳 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所