手機掃碼訪問本站
微信咨詢
氯化鎂是一種氯化物，是典型的離子鹵化物，高度易溶于水。水合氯化鎂可以從鹽水或海水中提取，通常帶有6個分子的結(jié)晶水。但加熱至95℃時失去結(jié)晶水。135℃以上時開始分解，并釋放出氯化氫（HCl）氣體，是工業(yè)上生產(chǎn)鎂及鎂類產(chǎn)品的基本原料,也是眾多催化劑和醫(yī)藥的中間體.
氯化鎂是一種氯化物，化學式MgCl2。無色易潮解。是典型的離子鹵化物，高度易溶于水。水合氯化鎂可以從鹽水或海水中提取，通常帶有6個分子的結(jié)晶水。但加熱至95℃時失去結(jié)晶水。135℃以上時開始分解，并釋放出氯化氫（HCl）氣體，是工業(yè)上生產(chǎn)鎂及鎂類產(chǎn)品的基本原料。
圖1為氯化鎂
1.Dow工藝
制備MgCl2的方法是將海水與煅燒白云石一起制成泥漿,與鹽酸反應,生成氯化鎂溶液,將其濃縮并干燥處理后生成MgCl2?3/2H2O。這種原料直接加入電解槽內(nèi)進行反應,副產(chǎn)物氯氣可以回收利用。
海水由引水槽引入,濾過淤泥后導人沉淀池,與石灰混合,過濾后與質(zhì)量分數(shù)20%的HCl反應生成MgCl2,蒸發(fā)后得到固體氯化鎂,然后經(jīng)干燥爐干燥得到低水合氯化鎂(MgCl2?3/2H2O),成為Dow工藝電解制鎂的原料。
2.Farben工藝
Farben工藝由德國的法本工業(yè)公司首先使用,歐洲主要鎂生產(chǎn)商挪威諾斯克希德羅公司也曾經(jīng)使用過這種工藝。在該工藝中,將菱鎂礦與焦炭均勻混合成團后放在豎爐內(nèi)煅燒,然后進行氯化處理,生成電解用原料無水MgCl2,通過電解法得到鎂,電解副產(chǎn)物Cl2可以回收利用。IG電解槽結(jié)構(gòu)是每個槽內(nèi)有4～5個石墨電極(陽極),均勻排布于一個長方形的以耐火材料為內(nèi)襯的鋼殼內(nèi)。每個陽極以夾層式置于兩只鋼制陽極中間。耐火材料隔板浸入到電解質(zhì)中,將陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物Mg隔開,阻止兩者間的反應。電解質(zhì)的密度大于鎂。通過電阻加熱來控制電解質(zhì)的溫度。該類電解槽存在的主要問題是:由于電極間的距離被耐火材料隔板加大,電流密度下降;耐火材料受到電解質(zhì)的化學侵蝕和熱循環(huán)沖刷,其使用壽命大大縮短,從而使得IG電解槽的使用壽命不太理想。
3.Magnola工藝
Magnola工藝就是利用蛇紋管中的氯化鎂進行電解來生產(chǎn)鎂。采用濃鹽酸浸泡石棉礦尾渣制備氯化鎂溶液,通過調(diào)節(jié)pH和應用離子交換技術(shù)生產(chǎn)濃縮的超高純度MgCl2溶液,然后進行脫水和電解。也有公司利用石棉礦尾渣中的硅酸鎂去制備金屬鎂。
4.在氯化氫和氯氣氣氛下脫水工藝
美國Magcorp公司蒸發(fā)濃縮鹽湖鹵水,對濃縮后的含氯化鎂溶液噴霧干燥得到粉末狀氯化鎂。氯化鎂粉末置入熔融槽中,用氯氣保護催化流態(tài)化使熔融狀氯化鎂脫水與凈化,去除氧化鎂、其他微量雜質(zhì)和余留的水,獲取精制的無水氯化鎂。
5.復鹽法工藝
先將水合氯化鎂同氯化鉀、氯化銨等反應制成復鹽結(jié)構(gòu)的鉀(銨)光鹵石。由于光鹵石中氯化鎂的活性比水合氯化鎂中氯化鎂活性小,脫水過程中水解明顯減少,提高了無水氯化鎂質(zhì)量。
光鹵石分2次脫水。一次脫水得到含水少的固態(tài)脫水料,二次熔融氯化徹底脫水,得到無水光鹵石熔體,用以電解制鎂。
6.氨法工藝
（1）在水相介質(zhì)中
水合氯化鎂在氯化銨溶液中和氨反應生成六氨氯化鎂沉淀晶體。晶體中原水合氯化鎂的水合分子已去除。將該沉淀從含有未反應的氨、氯化鎂和氯化銨的水溶液中分離出來,再用液氨洗滌沉淀晶體,分解洗滌晶體得到無水氯化鎂和氨氣。這種工藝不存在氯化鎂低水合物水解和副反應,所得無水氯化鎂純度極高。
（2）在有機溶劑介質(zhì)中
在水相介質(zhì)中,水合氯化鎂脫水過程未離開水的環(huán)境和氛圍。后來,美國等不少國家有關(guān)研究機構(gòu)提出以有機溶劑代替水介質(zhì)。這種工藝使制備無水氯化鎂脫開水環(huán)境和氛圍,去除了溶劑水的環(huán)節(jié),無論在節(jié)省能耗、或是在提高無水氯化鎂質(zhì)量方面比以水為介質(zhì)的方法又進了一步,成為國內(nèi)外重點開發(fā)的途徑。工藝的關(guān)鍵是有機溶劑的選擇。主要步驟為:水合氯化鎂與有機溶劑形成氯化鎂有機絡合物,去除水合氯化鎂與有機溶劑形成絡合物時生成的的游離水,有機絡合物與氨作用生成六氨氯化鎂沉淀,分離沉淀并將之加熱得到無水氯化鎂,有機溶劑和氨回用。
1.以菱鎂礦為原料制備無水氯化鎂
鎂礦的主要成分為MgCO3,高溫下分解成MgO和炭氧化物，加入足量的Cl2和C，發(fā)生一些列反應，可以制得無水氯化鎂。該工藝的優(yōu)點是工藝簡單、原料易得、操作簡單、成本低。但是需要大量的Cl2，對設備的腐蝕防護要求較高。
用菱鎂礦為原料，在750℃下煅燒2h生產(chǎn)高活性的MgO，將其與NH4Cl在乙二醇中氯化反應的最佳溫度應控制在130-150℃，生成八面體的MgCl2.6NH3晶體，緩慢加熱至297℃，可以完全失水，形成無水氯化鎂。
2.以水氯鎂石為原料制備無水氯化鎂
（1）氯化氫和氯氣氣氛下的脫水
在溶液中通入氯化氫或者氯氣，可以保持溶液的酸性環(huán)境，當H+含量達到一定含量，可以抑制水氯鎂石脫水過程中的水解反應。
用水氯鎂石為原料通過加炭氯化制備出無水氯化鎂。
（2）復鹽法脫水
將水合氯化鎂與氯化鉀、氯化銨等反應，形成復鹽結(jié)構(gòu)的鉀光鹵石或銨光鹵石。由于復鹽結(jié)構(gòu)的作用，使得每步脫水過程中平衡蒸汽壓遠大于六水氯化鎂的平
衡蒸汽分壓值，光鹵石中氯化鎂的活性明顯較低，脫水過程中水解明顯減少，從而提高了無水氯化鎂的質(zhì)量[8]。特別是銨光鹵石復鹽結(jié)構(gòu)在脫水過程中，由于氯化銨的分解產(chǎn)生的氨氣和氯化氫氣體可以進一步抑制氯化鎂的水解，得到高純度的無水氯化鎂。
（3）有機溶劑蒸餾脫水法
氯化鎂的水合物易溶于有機溶劑，如醇類溶液，采用蒸餾和分子篩吸附可以得到氯化鎂的無水乙醇溶液。
采用氨沉淀鎂生產(chǎn)鎂砂石副產(chǎn)物的氯化銨溶液與鹽湖中的鹵水為原料制備銨光鹵石，并在空氣中脫水成二水銨光鹵石，然后溶解在甲醇溶液中，形成甲醇的絡合物，用氨氣處理得氨合氯化鎂沉淀，沉淀分離干燥煅燒，得到MgO小于0.1%的氯化鎂，氯化鎂的產(chǎn)率高達99.5%以上。
（4）氨絡合法脫水
在溫度-20-0℃、MgCl2.6H2O＜20%、NH4Cl1-5%、NH350-70%操作條件下，得到六氨氯化鎂沉淀，六氨氯化鎂用液氨洗滌，烘干高溫分解得到無水氯化鎂。
1.金屬鎂
金屬鎂主要用于輕質(zhì)合金，空間軌道上鎂的用量比其它金屬都多。鎂大量用于國防軍工，鎂合金是享有盛譽的“國防金屬”如每枚洲際導彈使用鎂合金近1噸。以水氯鎂石脫水為原料是目前金屬鎂工業(yè)發(fā)展最先進、最理想的工藝路線。但由于低水合氯化鎂在高溫下發(fā)生水解，水氯鎂石脫水成為世界性的科研難題。
2.高純氧化鎂
高純氧化鎂，外觀為白色無定形粉末，高溫下具有優(yōu)良的耐酸堿性和電絕緣性，光透過性好，導熱性高，熱膨脹系數(shù)大，廣泛用作高溫耐熱材料，在電子、陶瓷行業(yè)、儀表、航天等領(lǐng)域有著廣泛的應用。
美國采用氯化鎂高溫水解法制備氧化鎂，首先將水氯鎂石溶液噴霧，再經(jīng)500℃煅燒，先脫去一部分結(jié)晶水生成MgO.MgCl.H2O，然后轉(zhuǎn)化為堿式氯化鎂Mg(OH)Cl，當溫度進一步升高超過510℃,Mg(OH)Cl繼續(xù)分解為MgO。
3.氫氧化鎂
氫氧化鎂在非耐火材料領(lǐng)域產(chǎn)量最高、品種最多、應用領(lǐng)域最為廣泛的品種，被稱為綠色安全中和劑、環(huán)境友好阻燃劑和第三種堿。
以氯化鎂焙燒生成的氧化鎂為原料,采用兩步法即先水化后水熱的方法制備出六方片狀氫氧化鎂。
4.輕質(zhì)碳酸鎂
輕質(zhì)碳酸鎂屬于堿式碳酸鎂，其化學式為：xMgCO3?yMg(OH)2?zH2O。因堆積密度小，廣泛用于橡膠制品的填充劑和增強劑，該產(chǎn)品在國內(nèi)和國際市場上十分暢銷。
5.鎂水泥
作為建筑材料的鎂水泥具有強度高、硬化快、有彈性表面光澤度好、絕熱、隔音和制備工藝過程簡單等特點，但未實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
6.食用氯化鎂
食品級氯化鎂又名水氯石，化學式MgCl2?6H2O，分子量203。白色結(jié)晶體，呈柱狀或針狀，有苦味。易溶于水和乙醇，在濕度較大時，容易潮解，116～118℃熱熔分解。氯化鎂別名鹵片、鹽鹵，是以水氯鎂石或直接用制鹽母液為原料制成。食用氯化鎂可作為食品添加劑用于豆類制品生產(chǎn)中，作為穩(wěn)定劑或凝固劑，少量食用對人體無害。
7.氯化鎂型融雪防塵劑
氯化鎂型融雪防塵劑具有較強的融雪、化冰、抑制粉塵的性能，極易溶于水，易潮解，溶解時伴有高溶解熱。氯化鎂型融雪劑是目前融雪劑市場上使用最為廣泛的產(chǎn)品之一。
[1]邱琦. 食品級晶體氯化鎂工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的研究[D].天津大學,2015.
[2]劉積靈,張玉坤.無水氯化鎂的制備技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].無機鹽工業(yè),2007(08):10-12.
[3]陳榮,田憶凱.高純度無水氯化鎂生產(chǎn)工藝評述[J].江蘇化工,2001(06):30-32.
[4]張嚴. 乙酸酐復合催化法制備無水氯化鎂的研究[D].青海師范大學,2015.