這篇化工評職稱論文發(fā)表了無水氯化鎂生產(chǎn)工藝研究，越來越多的交通工具、電子電器工業(yè)及輕工、化工、冶金、航天航空、國防軍工等部門開始應(yīng)用鎂金屬，這種金屬具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高等特點(diǎn)，受到很多工業(yè)、企業(yè)的喜愛，論文介紹了制取電解鎂原料的方法，對無水氯化鎂的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探究。

　　關(guān)鍵詞:化工評職稱論文,堿式氯化鎂,無水氯化鎂

　　1前言

　　電解鎂原料對雜質(zhì)要求非常高，菱鎂礦、光鹵石及白云石、水氯鎂石等都經(jīng)過復(fù)雜的除雜(包括脫水)程序，并轉(zhuǎn)化為無水氯化鎂才能作為電解鎂的原料。

　　2制取電解鎂原料的方法

　　2.1氧化鎂成球氯化電解法

　　(1)生產(chǎn)工藝。原料為白云石和海水(也可采用鹵水)。白云石鍛燒后與海水反應(yīng)生成Mg(OH)2，焙燒Mg(OH)2得到MgO，MgO與石油焦和鹵水制成球團(tuán)，球團(tuán)烘干后加入氯化爐，同時通入Cl2進(jìn)行氯化制得無水氯化鎂熔體。電解無水氯化鎂得到金屬鎂。挪威普斯格隆鎂廠老法生產(chǎn)系統(tǒng)采用這一工藝。(2)主要設(shè)備。白云石煅燒、Mg(OH)2焙燒和球團(tuán)干燥，均采用回轉(zhuǎn)窯。采用氯化爐將球團(tuán)氯化制得無水氯化鎂熔體，作為電解原料。

　　2.2菱鎂礦氯化電解法

　　(1)生產(chǎn)工藝。原料為菱鎂礦。菱鎂礦破碎成10mm～30mm粒度，石油焦(還原劑)破碎成3mm～25mm粒度，按配料比稱量菱鎂礦和石油焦，加入氯化爐，同時通入Cl2。菱鎂放在爐內(nèi)先分解成MgO，然后在1100℃溫度下進(jìn)行氯化反應(yīng)生成氯化鎂。電解氯化鎂得到金屬鎂。精煉后鑄成鎂錠(中國撫順鋁廠鎂分廠采用此工藝)。

　　(2)主要設(shè)備。菱鎂礦氯化生產(chǎn)氯化鎂熔體，采用氯化爐。該氯化爐結(jié)構(gòu)與氧化鎂成球氯化所用裂化爐相同。

　　2.3半連續(xù)法

　　(1)生產(chǎn)工藝。以白云石為原料，經(jīng)破碎至適當(dāng)粒度后煅燒得到煅白(CaO•MgO)、造渣料鋁土礦煅燒除去揮發(fā)份。將煅白、煅燒過的鋁土礦和還原劑硅鐵分別加入各自料倉中，三種爐料定時加入還原爐，在1600℃溫度下進(jìn)行還原。還原出的金屬鎂匯集在冷凝器坩堝中。一個還原周期24h。一個周期內(nèi)排渣2次，一個周期結(jié)束后，將坩堝運(yùn)到精煉車間通過精煉爐精煉，鑄成鎂錠。法國馬利納鎂廠和美國阿迪鎂廠采用此工藝。

　　(2)主要設(shè)備。白云石煅燒和鋁土礦煅燒，采用回轉(zhuǎn)窯。還原采用半連續(xù)還原爐，還原爐采用單相電極加熱。用1臺8400kV變壓器供電。爐蓋上有3個加料孔，分別接煅白、鋁土礦和硅鐵倉。爐內(nèi)溫度1600℃，壓力4655Pa，爐料在爐內(nèi)呈熔融狀態(tài)。反應(yīng)生成的鎂蒸汽進(jìn)入連接在爐子上的冷凝器坩堝內(nèi)。一個生產(chǎn)周期24h，產(chǎn)鎂7t。還原爐操作采用計(jì)算機(jī)控制。

　　2.4皮江法

　　(1)生產(chǎn)工藝。以白云石為原料，經(jīng)破碎至適當(dāng)粒度后煅燒，得到煅白，煅白磨成粉。硅鐵破碎后磨成粉。煅白粉、硅鐵粉和添加劑熒石粉，按比例配比混合，壓成團(tuán)塊。加入還原爐中的還原罐內(nèi)。用真空泵抽還原罐成低真空(罐內(nèi)壓力2Pa～5Pa)，在1200℃溫度下物料進(jìn)行還原反應(yīng)，鎂蒸汽在罐頭冷卻區(qū)域冷凝成結(jié)晶鎂。根據(jù)還原罐大小確定還原周期為8h、12h、24h。一個還原周期結(jié)束后，取出結(jié)晶鎂，排出還原渣加料后開始下一個還原周期。將結(jié)晶鎂精煉后鑄成鎂錠(加拿大哈雷鎂廠及中國多數(shù)鎂廠采用此工藝)。

　　(2)主要設(shè)備。白云石煅燒采用回轉(zhuǎn)窯，磨粉采用球磨機(jī)，壓團(tuán)采用對輥式壓團(tuán)機(jī)，還原采用皮江法還原爐。還原爐中橫向擺放一排耐熱鋼還原罐。還原罐內(nèi)徑300mm左右，壁厚30mm，一頭用封頭焊上，另一頭(加料后)放入遮熱板、結(jié)晶器、法蘭蓋，并用水冷卻，還有連接真空管道的法蘭。抽真空，氯化滑閥式機(jī)械泵和真空機(jī)組。精煉采用坩堝精煉爐。

　　2.5光鹵石脫水法

　　(1)生產(chǎn)工藝。以天然光鹵石(也可采用合成光鹵石)為原料，經(jīng)過提純除去NaCl和其他雜質(zhì)，制成含NaCl<6%的低鈉光鹵石。然后將光鹵石(KCl•MgCl2•6H2O)脫水。脫水分兩段進(jìn)行，一段脫水用熱空氣加熱脫水，得到一次脫水料(KCl•MgCl2•2H2O);二段脫水在熔融狀態(tài)下脫水，徹底除去水分，得到無水光鹵石。電解無水光鹵石(KCl•MgCl2)得到金屬鎂。精煉后鑄成鎂錠。廢電解質(zhì)含KCl72%左右，可作為鉀肥出售。(獨(dú)聯(lián)體5家鎂廠全部采用此方法)。

　　(2)主要設(shè)備。光鹵石一次脫水采用沸騰爐。沸騰爐為矩形，里面用隔板分為3室，每室有幾塊帶溢料孔隔板。沸騰爐篩板上面3個室的溫度分別為125℃～135℃、150℃～180℃和190℃～220℃。每個室由1臺燃燒爐供給熱風(fēng)，燃料為煤氣或天然氣，每臺沸騰爐日產(chǎn)一次脫水料150t～230t。光鹵石二次脫水采用氯化器，氯化器由3個室組成一熔化室、氯化室和澄清室。熔化室由電極加熱。氯化室也由電極加熱并有氯氣通入管。澄清室不加熱。光鹵石一次脫料送入熔化室，在550℃左右溫度下熔化并脫水，然后流入氯化室，在850℃左右溫度下徹底脫除水分，水解生成的MgO與氯氣反應(yīng)生成MgCl2。再流入澄清室，未氯化的MgO沉至底部，上部熔體就是無水光鹵石。每臺氯化器日產(chǎn)無水光鹵石110t～150t。上部熔體再打入電解槽做為電解鎂的原料。

　　2.6溶劑絡(luò)合法

　　[1]利用極性有機(jī)化合物與氯化鎂生成絡(luò)合物，加熱時絡(luò)合物分解而留下無水氯化鎂的原理，但絡(luò)合脫水即使溶劑的用量很大，也不能達(dá)到徹底脫水的目的，脫水率約97.3%;如果水氯鎂石在用溶劑絡(luò)合脫水的同量，用NH3從絡(luò)合物中沉淀出MgCl2與NH3螯合結(jié)晶成MgCl2•6NH3，再二次脫氨得到無水氯化鎂，此方法雖然先進(jìn)，但目前在工業(yè)化應(yīng)用中無成功先例但以菱鎂礦、光鹵石及白云石為原料的熔鹽電解法和熱還原法工藝有普遍存在綜合能耗偏高、環(huán)境污染嚴(yán)重、工人勞動強(qiáng)度大、高鎳材料消耗量大等缺點(diǎn)。在察爾汗鹽湖共生資源中，提取氯化鉀后的老鹵經(jīng)過簡單的鹽田自然蒸發(fā)，就可以獲得96%以上高純度的水氯鎂石(MgCl2•6H2O)，因此，水氯鎂石工業(yè)脫水制取無水氯化鎂成為生產(chǎn)高純無水氯化鎂的重要途徑，一直是國內(nèi)外電解鎂原料研究的熱門技術(shù)。

　　[2]但由于水氯鎂石(六水氯化鎂)分子結(jié)構(gòu)中，有兩個水分子游離在氯化鎂的最外層，R[O-Mg]鍵長分別為0.3972nm和0.3839nm，與氯化鎂結(jié)合較為松散，極易脫除。另外兩個水分子與氯化鎂結(jié)合中，R[O-Mg]鍵長分別為0.2142nm和0.2152nm。最后兩個水分子與氯化鎂結(jié)合較牢，R[O-Mg]鍵長均為0.2081nm，這兩個水分子最難脫除，并且在脫水過程中極易水解.

　　3結(jié)論

　　鹽湖某集團(tuán)公司已成功引進(jìn)海德魯技術(shù)，將鉀肥尾液在鹽田攤曬的高純度水氯鎂石制成飽和溶液經(jīng)除雜后在蒸發(fā)器中濃縮成高溫、高濃鹵水，再經(jīng)造粒塔造粒，顆粒在熱空氣氛圍中脫至2個～2.5個結(jié)晶水后繼續(xù)在氯化氫氛圍下深度脫水至0.05%以下，制得無水氯化鎂產(chǎn)品作為電解鎂的生產(chǎn)原料。目前已成功生產(chǎn)出無水氯化鎂產(chǎn)品。氯化氫保護(hù)氣氛下脫水最主要的優(yōu)點(diǎn)是通過化學(xué)平衡的方法，能有效抑制脫水時MgCl2的水解。因此，該法目前在含水氯化鎂工藝脫水中被認(rèn)為是最先進(jìn)的脫水方法，該法的脫水工藝產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)高，環(huán)境污染相對比較小，生產(chǎn)的過程中自動化程度高，現(xiàn)在已經(jīng)成為國內(nèi)外最主要的無水氯化鎂生產(chǎn)途徑。未來為縮短工藝路線，針對鉀肥尾液或海水直接凈化、濃縮、造粒、脫水已成為制取無水氯化鎂電解原料的新研發(fā)路線，在一步脫水中可考慮多效真空蒸發(fā)器來降低能源消耗優(yōu)化工藝。在二步HCl氛圍脫水中解決氣體的腐蝕，以及降低氯化氫氣體的消耗也是優(yōu)化的方向。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]徐日瑤.金屬鎂生產(chǎn)工藝學(xué)[M].長沙:中南大學(xué)出版，2003.

　　[2]劉夠生，宋興福，王相田，等.六水氯化鎂分子與電子結(jié)構(gòu)的理論化學(xué)研究[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2005，22(7):509-511.

　　[3]楊金鑫，黨杰，吳玉龍，等.流化床脫水制無水氯化鎂工藝研究[J].鹽業(yè)與化工(現(xiàn)《鹽科學(xué)與化工》)，2012，41(4):10-14.

　　作者：馬芬蘭 單位：青海鹽湖鎂業(yè)有限公司

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