一种水氯镁石制金属镁的方法与流程

本发明涉及电解氯化镁，具体涉及一种水氯镁石制金属镁的方法。

背景技术：

1、目前主流生产金属镁的方法有热还原法（皮江法）和熔盐电解法两种。热还原法即利用不同还原剂（硅铁、炭等）在高温下将镁从其化合物中还原出来而制得金属镁。熔盐电解法是在三元系或四元系等熔盐电解质中通入直流电进行电解熔盐中的氯化镁得到金属镁。目前，主流生产方式为皮江法，但是，皮江法炼镁的生存及进一步可持续发展面临较大的制约，主要表现是：生产自动化程度低、劳动强度大；矿石消耗多、废物排放量大、碳排放量大，随着对环境环保的要求越来越高，行业亟需加快绿色转型，走上高质量发展道路。相比之下，电解法生产过程连续、自动化程度高、产品质量均一性好，更加符合工业化、规模化、现代化、绿色化生产的要求，符合可持续性发展的要求，是未来金属镁生产的发展方向。但是目前熔盐电解法生产金属镁存在的依赖特定资源、原料要求苛刻、能耗高、设备腐蚀以及维护成本高等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的熔盐电解法生产金属镁存在的依赖特定资源、原料要求苛刻、能耗高的问题，提供一种水氯镁石制金属镁的方法，该方法可以水氯镁石作为原料，通过多级加热脱水和熔融处理实现水氯镁石成为合格的电解原料，整个过程绿色环保且工艺流程简单，可电解得到高纯度的金属镁液。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种水氯镁石制金属镁的方法，该方法包括以下步骤：

3、（1）对水氯镁石依次进行一级相变脱水、二级相变脱水和三级相变脱水，得到含水量<5%且碱式氯化镁含量<5%的低水合氯化镁；

4、（2）在720-750℃下对所述低水合氯化镁进行熔融处理，接着在含碳的还原性物质和含氯气体的存在下对熔融处理后的产物进行氯化处理，然后进行净化处理，得到氯化镁熔体，其中，所述氯化处理的温度和所述净化处理的温度均不低于所述熔融处理的温度；

5、（3）对所述氯化镁熔体进行电解。

6、优选地，步骤（1）中，所述一级相变脱水、所述二级相变脱水和所述三级相变脱水在同一个脱水装置中进行。

7、优选地，所述脱水装置为回转反应器。

8、优选地，步骤（1）中，所述一级相变脱水、所述二级相变脱水和所述三级相变脱水均在氯化氢的存在下进行。

9、优选地，步骤（1）中，所述一级相变脱水的温度t1、所述二级相变脱水的温度t2和所述三级相变脱水的温度t3满足：t1≤t2＜t3。

10、优选地，t2-t1的差值为0-140，优选为50-80。

11、优选地，t3-t2的差值为110-200，优选为150-180。

12、优选地，步骤（1）中，所述一级相变脱水的温度为100-180℃。

13、优选地，步骤（1）中，所述二级相变脱水的温度为180-240℃。

14、优选地，步骤（1）中，所述三级相变脱水的温度为350-380℃。

15、优选地，步骤（2）中，所述氯化处理的温度与所述熔融处理的温度的差值为20-30。

16、优选地，步骤（2）中，所述净化处理的温度与所述氯化处理的温度的差值为20-30。

17、优选地，步骤（2）中，所述氯化处理的温度为750-780℃。

18、优选地，步骤（2）中，所述净化处理的温度为780-800℃。

19、优选地，步骤（2）中，所述含碳的还原性物质选自一氧化碳、甲烷、石油焦和焦炭中的一种或两种以上。

20、优选地，步骤（2）中，所述含氯气体选自氯气、氯化氢以及氯气和空气混合气中的一种或两种以上。

21、优选地，步骤（2）中，所述氯化镁熔体中氧化镁的含量<0.2%。

22、与现有技术相比，本发明所述的技术方案具有如下优点：

23、采用本发明所述的方法可以采用水氯镁石作为原料制备金属镁，无需经过传统的造粒、空气干燥和氯化氢干燥三个阶段脱水工艺，直接在同一脱水装置中完成三级脱水，工艺简单，设备操作难度低，成本降低，为避免最后进入电解槽的原料中硫酸根和硼离子超标，本发明所述的方法通过熔融、氯化和净化处理在高温条件下有效去除硫酸根、硼离子以及其它有机杂质，工艺简单，控制难度低，解除了传统熔融电解盐对原料的严格限制，与传统的采用钡离子去除硫酸根离子，随后使用无机膜过滤去除硼离子的工艺相比，工序更加简单，同时不存在硫酸钡沉淀微粒无法完全滤除对后续无机膜损害的问题，使得最后电解制备得到纯度等于或高于99.9%的金属镁液。

1.一种水氯镁石制金属镁的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述一级相变脱水、所述二级相变脱水和所述三级相变脱水在同一个脱水装置中进行；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述一级相变脱水、所述二级相变脱水和所述三级相变脱水均在氯化氢的存在下进行。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述一级相变脱水的温度t1、所述二级相变脱水的温度t2和所述三级相变脱水的温度t3满足：t1≤t2＜t3；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述一级相变脱水的温度为100-180℃；和/或

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述氯化处理的温度与所述熔融处理的温度的差值为20-30；和/或

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述氯化处理的温度为750-780℃；和/或

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述含碳的还原性物质选自一氧化碳、甲烷、石油焦和焦炭中的一种或两种以上。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述含氯气体选自氯气、氯化氢以及氯气和空气混合气中的一种或两种以上。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述氯化镁熔体中氧化镁的含量<0.2%。