一种制备电解镁用无水氯化镁的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备电解镁用无水氯化镁的方法，该方法包括以三乙醇胺、咪唑或者吡啶为原料合成具有氨和ＨＣｌ性质的离子液体，合成的离子液体和水氯镁石以摩尔比为１∶１，水与离子液体的摩尔比为０．１∶１～０．２∶１，搅拌下在反应釜升温至９０～１００℃，直至溶解成均相，冷却至室温，得到晶体在９０－１００℃干燥６－１２小时，得到水合氯化三乙醇胺镁复盐、水合氯化咪唑镁复盐或水合氯化吡啶镁复盐；该复盐在利用太阳能储热介质加热的反应器中热解，脱去结晶水和离子液体得到无水氯化镁。该方法大大降低了制备无水氯化镁的能耗；不产生腐蚀性气体，离子液体循环利用。该方法生产的无水氯化镁，镁的利用率达９８．５％以上，无水氯化镁中氧化镁含量小于０．５％，满足电解制备金属镁的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备无水氯化镁的方法，特别涉及一种以三乙醇胺、咪唑或者吡 啶与盐酸为原料制备离子液体，然后将该类离子液体与水氯镁石形成复盐，通过太阳能储 热介质加热的反应器进行复盐脱水、脱离子液体制备电解镁用无水氯化镁的方法。
技术介绍
我国盐湖中的镁资源丰富，但是由于受地区经济和技术的限制，盐湖中资源综合 利用程度仍较低，尚属单一性开发。例如青海盐湖资源的开发主要以生产钾肥为主，每产1 吨氯化钾副产8 10吨氯化镁。几十年来随着氯化钾生产规模的不断扩大，产生的氯化镁 卤水也不断增加。目前察尔汗盐湖氯化钾年生产规模约300万吨，副产氯化镁约2400-3000 万吨，作为氯化镁初级产品年销售约30-50万吨，大量的氯化镁没有利用，基本都是作为废 液，用管道和渠道排放返回到盐湖中，导致镁盐的局部增浓，这不仅造成了资源浪费，而且 在一定程度上破坏了盐湖的资源结构，影响盐湖钾资源的持续开发利用。而青海盐湖镁资 源品位高，储量大，易于开采，是非常宝贵的资源，青海柴达木盆地盐湖已探明氯化镁储量 48. 2亿吨，其中察尔汗盐湖氯化镁储量40. 6亿吨。长期以来对盐湖镁资源的利用重视不 够，对盐湖镁资源的开发只停留在初级阶段，因此，结合镁资源的特点，开发新型的节能技 术生产高附加值的镁产品(无水氯化镁、金属镁等)，以满足市场需求，促进镁资源优势转 化为经济优势，应该是我国镁业的发展方向，同时也是可持续发展保护环境和节能减排的 需要。无水氯化镁除广泛用作医药中间体、催化剂载体、干燥剂和染整中树脂整理剂等 外，主要是用作电解镁的基本原料。近年来，我国金属镁的产量大幅度增长，例如2007年金 属镁的世界产量达到75万吨，而我国的产量已占世界总产量的87.9%。但目前我国几乎全 部采用皮江法制备金属镁，该方法的主要原料是高品位的白云石，并且在制备金属镁的过 程中存在能耗高、环境污染等缺点，我们国家已明确指出，不鼓励发展皮江法生产金属镁而 应开发电解法。电解法与皮江法相比，具有能耗低(约2.86倍)、连续化生产、机械化和自 动化程度高、生产指标高等优点。目前国外80%以上的金属镁都是采用电解法生产的。因 此选择盐湖卤水中廉价的水氯镁石(MgCl2 · 6H20)为原料，经脱水制备无水氯化镁，然后采 用电解法生产金属镁，将是我国镁冶金发展的根本出路。电解法制备金属镁的关键问题之一是要提供优质的、低成本的无水氯化镁原料。 虽然多年来国内外对无水氯化镁的制备技术进行了广泛研究，但目前无水氯化镁的制备依 然是电解镁生产的主要瓶颈问题。水氯镁石是含有6个结晶水的氯化镁，其在脱水过程中 前4个结晶水很容易除去，最后2个结晶水在加热时易发生水解。具体的水解反应如下权利要求1.，其特征在于，以水氯镁石为原料，以离子液体 为反应介质生成复盐后，在利用离子液体储热介质作为热源的反应装置中进行脱水和脱离 子液体，并且离子液体回收重复利用，包括以下步骤1)将三乙醇胺、咪唑或者吡啶加入到反应结晶器中，然后加入盐酸；其中，三乙醇胺、 咪唑或者吡啶和盐酸的摩尔比为1 1 1 1. 1，在反应温度为10-40°c下进行反应，反 应时间为1 2小时，反应结晶后得到的浆液，经过滤分离后得到氯化三乙醇胺、氯化咪唑 或氯化吡啶的离子液体粗品；2)将步骤1)得到的氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的离子液体粗品，置于50°C的 干燥箱中干燥8个小时，得到氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的离子液体；3)将步骤2)得到的离子液体加入反应结晶釜中，再加入水氯镁石和加入水，其中，水 氯镁石与离子液体混合的摩尔比为1 1;水与离子液体的摩尔比为0.1 1 0.2 1， 在搅拌的情况下，反应釜的温度慢慢升至90 100°C，直至溶解成均相，然后冷却至室温， 得到的晶体置于90-100°C干燥箱中干燥6-12小时后，得到水合氯化三乙醇胺镁复盐、水合 氯化咪唑镁复盐或者水合氯化吡啶镁复盐；4)将步骤幻得到的3种复盐送入利用离子液体储热介质加热的反应器中，控制反应器 的温度在150 180°C范围内，反应20 25分钟后，得到不含结晶水的氯化三乙醇胺镁复 盐、氯化咪唑镁复盐或者氯化吡啶镁复盐；5)将步骤4)得到的不含结晶水的复盐送入利用离子液体储热介质加热的反应器中， 控制反应器的温度在250 300°C内进行反应，反应10 15分钟后，复盐脱去离子液体得 到无水氯化镁；反应过程中排出的气体经过旋风分离器进行分离，固体为无水氯化镁 ’然 后，气体经过冷凝器进行冷凝，冷凝液为离子液体，并且该离子液体返回至步骤4)用于制 备复盐。2.根据权利要求1所述的制备电解镁用无水氯化镁的方法，其特征在于还包括将步 骤1)得到的离子液体粗品用无水乙醇洗涤2次后，在40-60°C干燥箱中干燥5-10小时，得 到纯度为98%以上的离子液体。3.根据权利要求1所述的制备电解镁用无水氯化镁的方法，其特征在于在步骤1)中 所述的水是蒸馏水或去离子水。4.根据权利要求1所述的制备电解镁用无水氯化镁的方法，其特征在于步骤4)和步 骤5)中的太阳能储热介质为1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐离子液体。5.根据权利要求1所述的制备电解镁用无水氯化镁的方法，其特征在于步骤4)和步 骤5)中的 离子液体储热介质的热量来自太阳能。6.根据权利要求1所述的制备电解镁用无水氯化镁的方法，其特征在于在步骤1)中 所述的盐酸的纯度为工业纯或试剂纯。全文摘要本专利技术涉及，该方法包括以三乙醇胺、咪唑或者吡啶为原料合成具有氨和HCl性质的离子液体，合成的离子液体和水氯镁石以摩尔比为1∶1，水与离子液体的摩尔比为0.1∶1～0.2∶1，搅拌下在反应釜升温至90～100℃，直至溶解成均相，冷却至室温，得到晶体在90-100℃干燥6-12小时，得到水合氯化三乙醇胺镁复盐、水合氯化咪唑镁复盐或水合氯化吡啶镁复盐；该复盐在利用太阳能储热介质加热的反应器中热解，脱去结晶水和离子液体得到无水氯化镁。该方法大大降低了制备无水氯化镁的能耗；不产生腐蚀性气体，离子液体循环利用。该方法生产的无水氯化镁，镁的利用率达98.5％以上，无水氯化镁中氧化镁含量小于0.5％，满足电解制备金属镁的要求。文档编号C01F5/32GK102145903SQ201010108988公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日专利技术者李志宝, 王均凤 申请人:中国科学院过程工程研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备电解镁用无水氯化镁的方法，其特征在于，以水氯镁石为原料，以离子液体为反应介质生成复盐后，在利用离子液体储热介质作为热源的反应装置中进行脱水和脱离子液体，并且离子液体回收重复利用，包括以下步骤：１）将三乙醇胺、咪唑或者吡啶加入到反应结晶器中，然后加入盐酸；其中，三乙醇胺、咪唑或者吡啶和盐酸的摩尔比为１∶１～１∶１．１，在反应温度为１０－４０℃下进行反应，反应时间为１～２小时，反应结晶后得到的浆液，经过滤分离后得到氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的离子液体粗品；２）将步骤１）得到的氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的离子液体粗品，置于５０℃的干燥箱中干燥８个小时，得到氯化三乙醇胺、氯化咪唑或氯化吡啶的离子液体；３）将步骤２）得到的离子液体加入反应结晶釜中，再加入水氯镁石和加入水，其中，水氯镁石与离子液体混合的摩尔比为１∶１；水与离子液体的摩尔比为０．１∶１～０．２∶１，在搅拌的情况下，反应釜的温度慢慢升至９０～１００℃，直至溶解成均相，然后冷却至室温，得到的晶体置于９０－１００℃干燥箱中干燥６－１２小时后，得到水合氯化三乙醇胺镁复盐、水合氯化咪唑镁复盐或者水合氯化吡啶镁复盐；４）将步骤３）得到的３种复盐送入利用离子液体储热介质加热的反应器中，控制反应器的温度在１５０～１８０℃范围内，反应２０～２５分钟后，得到不含结晶水的氯化三乙醇胺镁复盐、氯化咪唑镁复盐或者氯化吡啶镁复盐；５）将步骤４）得到的不含结晶水的复盐送入利用离子液体储热介质加热的反应器中，控制反应器的温度在２５０～３００℃内进行反应，反应１０～１５分钟后，复盐脱去离子液体得到无水氯化镁；反应过程中排出的气体经过旋风分离器进行分离，固体为无水氯化镁；然后，气体经过冷凝器进行冷凝，冷凝液为离子液体，并且该离子液体返回至步骤４）用于制备复盐。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志宝，王均凤，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]