一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法技术

一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，属于电解技术领域。该方法将碱土金属氯化物水溶液作为电解液进行电解反应，得到氯气、氢气和悬浊液；电解的工艺条件为：10℃≤温度<100℃，电解为直流电，电流密度为0.01～0.60A/cm

Method for preparing hydroxide by electrolysis of alkaline earth metal chloride solution diaphragm

The invention relates to a method for preparing hydroxide by electrolysis of alkaline earth metal chloride solution electrolyte, belonging to the field of electrolytic technology. The method of water solution of alkaline earth metal chloride as electrolyte for electrolytic reaction, chlorine, hydrogen and suspension; electrolysis process conditions: 10 degrees centigrade temperature less than 100 DEG C, < electrolysis to DC, the current density is 0.01 ~ 0.60A/cm

【技术实现步骤摘要】
一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法
本专利技术属于电解
，具体涉及一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法。
技术介绍
碱土金属指的是元素周期表上第ⅡA族的金属元素，包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)、*(ubn)七种元素。碱土金属在自然界均有存在，前五种含量较多，镭为放射性元素。因此本专利所指碱土金属主要为前五种元素，即铍、镁、钙、锶、钡。碱土金属元素中除铍外都是典型的金属元素，氧化态为+2价，其单质为灰色至银白色金属、硬度比碱金属略大，导电、导热能力好。碱土金属的氢氧化物均难溶于水或微溶于水，溶液显较强的碱性，其氯化物均易溶于水，因此可以用电解的方法将金属氯化物转化为相应的氢氧化物，将氢氧化物在不同温度下煅烧可得到相应的金属氧化物。铍是密度最小的碱土金属元素，具有经济价值的含铍矿石主要有绿柱石(3BeO·Al2O2·6SiO2)、硅铍石(2BeO·SiO2)、金绿宝石(BeO·Al2O3)等几种。工业用铍大部分以氧化铍形态用于铍铜合金的生产，小部分以金属铍形式应用，另有少量用作氧化铍陶瓷，铍被广泛用于原子能、宇航和航空、冶金等领域。世界上生产氧化铍的方法有氟化法和硫酸法，氟化法生产过程毒性大、产品质量低、铍回收率低，并且会带来氟污染问题。硫酸盐萃取法消耗氢氧化钠及萃取剂量大、成本太高。我国目前采用的工艺方法是加熔剂熔炼法，工艺流程为：铍矿石+方解石→熔炼→酸化浸出→蒸发结晶→中和除铁→沉淀→氢氧化铍→煅烧→BeO。此法流程长、产品质量较纯，但使用的提取剂多为强酸强碱，对设备要求很高。镁是一种银白色的轻质碱土金属，镁资源在地壳中的存在形式主要有：菱镁矿(主要成分MgCO3)、白云石(主要成分CaMg(CO3)2)、光卤石(主要成分KCl·MgCl2·H2O)。大规模生产氧化镁的方法有高温水解法、Sulmag法、气相法和喷雾沸腾法等。这几种方法生产过程耗能大、对设备要求高。锶是银白色金属，化学性质活泼，很难以单质态存在，主要以各种难溶盐形式的锶矿物存在。锶矿资源分为单一锶矿、伴生锶矿和卤水锶矿，单一锶矿主要是指天青石矿和菱锶矿；伴生锶矿不具有单独开采价值，如硫磷铝锶矿、锶重晶石等；卤水锶矿指可以利用的各类卤水中的锶富集区。目前能用于生产锶盐化工产品的主要为天青石(主要成分SrSO4)和菱锶矿(主要成分SrCO3)。国内外制备氢氧化锶的方法主要包括天青石复分解转化法、天青石还原转化法、碳酸锶煅烧法、碳酸锶酸化法及其他一些方法。天青石复分解转化法耗能量大、消耗碳酸盐的量也大；天青石还原转化法工艺流程短、成本较低，但是还原焙烧能耗高，同时会产生含硫化合物的污染；碳酸锶煅烧法工艺简单、产品纯度高，但原料比较局限，菱锶矿含量很小，工业级碳酸锶来源更小，因此适用性不大；碳酸锶酸化法产品中钠杂质难以除去，且污染严重。钡是一种柔软的有银白色光泽的碱土金属，化学性质活泼，从未在自然界中发现钡单质。钡在自然界中最常见的矿物是重晶石(主要成分BaSO4)和毒重石(主要成分BaCO3)，二者皆不溶于水。目前氢氧化钡产品主要有八水氢氧化钡和一水氢氧化钡，八水氢氧化钡主要用作钡基润滑脂、医药塑料、人造丝、玻璃和搪瓷工业原料及石油工业多效添加剂等，一水氢氧化钡主要用作内燃机润滑油的添加剂、塑料工业的增塑剂、复合稳定剂及感光材料等。八水氢氧化钡的传统生产方法是氯化钡-烧碱法，氯化钡与烧碱反应制得氢氧化钡溶液，经过蒸发、结晶、分离而得成品。生产氢氧化钡的方法还有碳酸钡直接煅烧法，得到溶于水的氧化物，但是毒重石煅烧过程中极易生成玻璃体物质，给煅烧过程带来困难，并影响浸取效果，且煅烧过程耗能高。几种碱土金属的矿物存在形态大多是碳酸盐或硫酸盐，另外还有卤水中存在的氯化物，而生产氢氧化物或氧化物大多采用要先将不溶于水的碳酸盐或硫酸盐转化为氯盐。因此，如何高效、节能地将几种碱土金属氯化物转化为氢氧化物至关重要。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，目的是通过碱土金属氯化物溶液隔膜电解，获得碱土金属氢氧化物产品、氢气和氯气，氢氧化物产品再经过洗涤、煅烧得到碱土金属氧化物产品。本专利技术的一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，按以下技术方案进行：(1)将碱土金属氯化物水溶液作为电解液进行电解反应，得到氯气、氢气和悬浊液；其中，电解的工艺条件为：10℃≤温度<100℃，电解为直流电，电流密度为0.01～0.60A/cm2；(2)将阳极室电解产生的氯气通过氯气导管收集；将阴极室电解产生的氢气通过氢气导管收集；(3)将阴极室及电解槽中的悬浊液抽出，过滤，得到滤液和过滤后的氢氧化物；将滤液调节浓度返回至电解槽阴极室内，将阳极室内电解液抽出，调节浓度后返回阳极室；(4)将过滤后的氢氧化物洗涤，烘干，得到碱土金属的氢氧化物产品。所述的步骤(1)中，所述的碱土金属氯化物水溶液为元素周期表中第ⅡA族元素的氯化物水溶液，其中，碱土金属具体为铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)中的一种。当碱土金属为锶时，电解氯化锶所用原料为未工业化应用过的富锶卤水。所述的步骤(1)中，将碱土金属氯化物溶液作为电解液，电解前，先将碱土金属氯化物加入电解槽中，使被隔膜隔开的阴极室和电解槽内充满氯化物溶液；电解过程中，通过阳极室进液管将氯化物溶液注满阳极室内。所述的步骤(1)中，所述的电解的温度优选为20～90℃。所述的步骤(1)中，所述的电解在电解系统中进行，电解系统包括阳离子膜电解槽和过滤回收利用装置；所述的阳离子电解槽包括：槽体、阴极室、阳极室、阳离子交换膜、搅拌器和直流电源；所述的过滤回收利用装置包括过滤装置、干燥箱、第一溶解槽、第一泵、第二溶解槽和第二泵；其中，槽体内部设置有阳离子交换膜，阳离子交换膜将槽体分为阳极室和阴极室，其中，与直流电源的正极连接的为阳极室，与直流电源的负极连接的为阴极室，在阴极室内设置有搅拌器，所述的搅拌器通过电极驱动进行搅拌；在阴极室的下方设置有过滤装置，过滤装置设置有固体出口和液体出口，过滤装置的固体出口与干燥箱相连接，过滤装置的液体出口与第二溶解槽相连接，第二溶解槽通过第二泵与阴极室相通；在阳极室的下侧设置开口与第一溶解槽相连接，第一溶解槽通过第一泵与阳极室相通。所述的电解系统具有搅拌和过滤的功能，所述的搅拌的作用在于抑制槽体底部沉淀。所述的步骤(3)中，所述的滤液加入水调节到原浓度返回电解槽阴极室内，实现碱土金属氯化物的重复利用；所述的阳极室的电解液，加入氯化铍进行调节至原浓度，返回至阳极室。所述的步骤(3)中，所述的抽出为连续抽出。所述的步骤(3)中，所述的调节浓度，其浓度为质量浓度，调节至原氯化物的浓度，其浓度值为任意值。所述的步骤(4)中，对制得的碱土金属的氢氧化物产品进行煅烧脱水，得的碱土金属的氧化物，其纯度≥97％。本专利技术的一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，涉及的反应分别为：阳极反应：2Cl--2e＝Cl2阴极反应：2H2O+2e＝2OH-+H2M2++2OH-＝M(OH)2↓总电解反应：MCl2+2H2O＝M(OH)2↓+H2↑+Cl2↑其中，公式中M为某一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)将碱土金属氯化物水溶液作为电解液进行电解反应，得到氯气、氢气和悬浊液；其中，电解的工艺条件为：10℃≤温度<100℃，电解为直流电，电流密度为0.01～0.60A/cm

【技术特征摘要】
1.一种碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)将碱土金属氯化物水溶液作为电解液进行电解反应，得到氯气、氢气和悬浊液；其中，电解的工艺条件为：10℃≤温度<100℃，电解为直流电，电流密度为0.01～0.60A/cm2；(2)将阳极室电解产生的氯气通过氯气导管收集；将阴极室电解产生的氢气通过氢气导管收集；(3)将阴极室及电解槽中的悬浊液抽出，过滤，得到滤液和过滤后的氢氧化物；将滤液调节浓度返回至电解槽阴极室内，将阳极室内电解液抽出，调节浓度后返回阳极室；(4)将过滤后的氢氧化物洗涤，烘干，得到碱土金属的氢氧化物产品。2.如权利要求1所述的碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的碱土金属氯化物水溶液为元素周期表中第ⅡA族元素的氯化物水溶液，其中，碱土金属具体为铍、镁、钙、锶或钡中的一种。3.如权利要求2所述的碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，当碱土金属为锶时，电解氯化锶所用原料为未工业化应用过的富锶卤水。4.如权利要求1所述的碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，将碱土金属氯化物溶液作为电解液，电解前，先将碱土金属氯化物加入电解槽中，使被隔膜隔开的阴极室和电解槽内充满氯化物溶液；电解过程中，通过阳极室进液管将氯化物溶液注满阳极室内。5.如权利要求1所述的碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的电解的温度为20～90℃。6.如权利要求1所述的碱土金属氯化物溶液隔膜电解制备氢氧化物的方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，刘燕，豆志河，潘喜娟，吕国志，赵秋月，牛丽萍，傅大学，张伟光，张俊杰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21