高纯无水氯化镁的制备及制镁工艺探究

马芬兰 包温姬(青海盐湖镁业有限公司，青海 格尔木 816000)

镁被称为现代国防金属，其广泛应用于航天器基本结构以及电子电器设备，这是因为镁本身的导电性能好，且比重仅为不锈钢材料的25%。同时镁还具有较好的延展性、较好的比刚度以及电磁屏蔽等特性，因此其将广泛应用于各种光学器材和精密电气、机械等领域。本研究提出了以乙醇溶液蒸馏为基础连续通入过量HCl气体蒸干得到无水MgCl2的方法，从而为电解制镁工艺提供优质的原料。

1.高纯无水氯化镁的实验室制备

1.1 实验器材

纯净的氢氧化镁粉末、无水乙醇、氯化钠、浓硫酸、玻璃搅拌棒、加热装置、温度计、烧杯。

1.2 实验原理

Mg(OH)2在无水乙醇中与过量HCl气体充分反应生成MgCl2，而生成的MgCl2与无水乙醇形成络合物CH3CH2OH·6MgCl2。将反应后的溶液进行加热蒸馏，溶解于乙醇溶液中的过量HCl气体就会因为受热而挥发到空气中，而络合物CH3CH2OH·6MgCl2在加热蒸馏过程中会部分分解成MgO和C。当溶液中HCl气体处于饱和状态就会有效抑制这一过程，从而使得反应后的混合溶液蒸干后得到高纯度的无水氯化镁晶体。相关反应方程式如下所示：

1.3 实验操作流程

在烧杯中将氢氧化镁粉末与足量无水乙醇充分混合，使用玻璃搅拌棒进行搅拌，保证两者混合均匀。在混合后的溶液中加入过量的氯化钠粉末以及浓硫酸反应生成的氯化氢气体，保证氢氧化镁固体能够充分溶解。使用加热装置对反应后的溶液进行加热蒸馏，形成CH3CH2OH·6MgCl2溶液。在进行蒸馏的过程中，使用搅拌棒进行充分的搅拌，保证溶液各部分受热均匀。在搅拌过程中继续通入氯化氢气体保持溶液的氯化氢气体始终处于饱和状态，抑制络合物CH3CH2OH·6MgCl2在加热蒸馏过程中部分分解成MgO和C这一化学变化，降低杂质的生成。对蒸馏结束之后得到的CH3CH2OH·6MgCl2进行脱乙醇蒸馏，脱去无水氯化镁醇中的乙醇分子，得到较为纯净的氯化镁晶体。

1.4 结果与讨论

称取一定质量的无水氯化镁样品完全溶于稀盐酸溶液中，在混合溶液中加入过量的碳酸钠溶液进行反应，使镁离子与碳酸根离子结合生成碳酸镁沉淀。对于反应后得到的沉淀进行过滤、洗涤，晾干等操作，之后进行称重，计算得到无水氯化镁的纯度在超过了99%，而氧化镁的质量分数则小于0.1%。原料氢氧化镁和乙醇的纯度越高，那么该反应进行的越完全，那么得到的无水氯化镁杂质越少，无水氯化镁纯度也就越高。

2.电解镁的制备工艺

目前运用较多的制镁工艺就是电解法，通过电解法对于电解槽中的氯化镁进行电解反应，生成镁和氯气。具体方程式为

2.1 具体工艺流程

将待反应的氯化镁固体粉末至于电解槽内，然后通电升温进行电解无水氯化镁。由于该反应是在较高的温度下进行反应的，因此生成的两种物质镁和氯气都是以气态形式存在的，通过相应的镁蒸汽收集装置将镁蒸汽收集到真空受槽中，这是因为镁蒸汽能够和空气中的氧气、二氧化碳以及氮气等成都能发生化学反应，如果不进行真空收集的话，那么得到的镁中就会包含氧化镁、碳以及氮化镁等杂志，从而使得制备的镁纯度不高。电解得到的氯气则要先经过洗气槽B除去其中含有的氯化镁蒸汽，从而得到较为纯净的氯气。将处理后得到的氯气在气体反应槽内与氢气在高温下发生化合反应生成粗制氯化氢气体，在经过洗气槽A得到较为纯净的氯化氢气体。此时得到的纯净的氯化氢气体经过循环机输送到蒸馏釜内与Mg(OH)2进行反应，重复前面的反应，进而制备出无水氯化镁。对于反应后的混合溶液蒸馏得到的乙醇溶液收集到馏液储槽，使用脱水机脱去其中含有的水分仍可进行循环使用，制备的无水氯化镁用于电解制镁。因此上述制镁工艺方案流程图形成了一个完善的循环系统，通过氯循环将电解制镁工艺与无水氯化镁工艺有机地结合起来，从而使制镁工艺更为优化。

2.2 污染气体的再利用

本工艺在进行电解氯化镁过程中将电解出来的Cl2经过洗气槽B进行除氯化镁蒸汽后，将过滤后的氯气再引入到气体反应槽内与氢气反应制得粗制氯化氢气体。其后将粗制氯化氢气体引入到洗气槽A内，将未完全反应的Cl2以及H2除去。而纯净的HCl气体经过HCl循环进入蒸馏釜内用于制备无水氯化镁。在这样一个大型的氯循环中，氯气和氯化氢气体都被重复利用，不但避免了多余的氯气和氯化氢气体逸散到空气中，给空气来带严重污染，同时也将反应中的氯气和氯化氢气进行充分合理的运用，提高了氯循环的效率，降低了企业的生产成本，实现绿色环保生产。

3.结语

制备高纯度的无水氯化镁是保证电解法制镁工艺中最重要的环节，而无水氯化镁的纯度直接影响到电解法制镁工艺得到的镁的纯度。由于传统的制备工艺MgCl2溶液中MgCl2会和H2O形成络合物MgCl2·6H2O,因此如何简单、有效、经济地脱除MgCl2·6H2O是镁生产工业首要问题。而通过本工艺可以直接由Mg(OH)2得到MgCl2，省去了脱水的步骤，提高了生产效率。

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