專利名稱：利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)鹽制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用鹽田水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法。
背景技術(shù)：
青海察爾汗鹽湖區(qū)是中國(guó)正在開發(fā)的鉀肥工業(yè)基地，氯化鎂儲(chǔ)量16.2億噸。每生產(chǎn)一噸氯化鉀可副產(chǎn)10噸氯化鎂。隨著青海鉀肥廠二期工程100萬噸氯化鉀工程的開展，氯化鉀提出后老鹵中排出的巨大鎂資源的綜合利用已成為急需解決的重大問題，否則不僅是鎂資源的巨大浪費(fèi)，而且造成對(duì)鹽湖鹵水資源的嚴(yán)重污染。青海察爾汗鹽湖提鉀后的老鹵經(jīng)過鹽田自然蒸發(fā)可獲得純度98％的水氯鎂石(MgCl2·6H2O)，其中主要雜質(zhì)為少量的鈉、鉀和鈣。這種天然結(jié)晶的水氯鎂石晶形好，粒度較均勻，粒徑平均為1.3mm。
采用合理的工藝，抑制水氯鎂石脫水過程中伴隨的水解反應(yīng)，脫除其中的六個(gè)結(jié)晶水，然后用電解法制取金屬鎂，是技術(shù)上最合理、經(jīng)濟(jì)上最合算的發(fā)展中國(guó)金屬鎂工業(yè)的最佳途徑。
水氯鎂石脫水制取鎂電解工業(yè)原料無水氯化鎂是近百年來世界各國(guó)科技人員努力研究的難題，其難點(diǎn)在于低水合氯化鎂在高溫下發(fā)生水解，難以抑制。
為鎂電解工業(yè)提供原料的工藝主要有含鎂碳酸鹽即(MgCO3)和白云石(MgCO3·CaCO3)高溫焙燒、高溫氯化制取無水氯化鎂融體和以人造鉀光鹵石二次脫水制取無水鉀光鹵石。
前者的主要缺點(diǎn)一是需要優(yōu)質(zhì)菱鎂礦；二是由于高溫操作而能耗高；三是不能維持整體煉鎂工藝氯平衡，需要補(bǔ)充大量氯氣。人造鉀光鹵石二次脫水制取煉鎂原料無水鉀光鹵石的工藝，是前蘇聯(lián)五十年代的工藝，比高溫氯化工藝先進(jìn)。但其主要問題是鉀光鹵石中的氯化鎂在整體過程中的作用只不過是為了抑制水解，而不能全部轉(zhuǎn)化為鎂產(chǎn)品，因而投料量大、工藝冗長(zhǎng)復(fù)雜。
70年代中期冶金工業(yè)部曾在汕頭電化廠組織過水氯鎂石脫水試驗(yàn)，由于難度大，設(shè)備防腐蝕問題不過關(guān)而沒有成功。1992-1996年全國(guó)形成一股煉鎂熱，中國(guó)已建的鎂廠除最大的三家鎂廠為電解法外，其余均采用皮江法。皮江法這種間歇式生產(chǎn)工藝與先進(jìn)的大規(guī)模的電解法相比，規(guī)摸小，污染環(huán)境。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是為了提供一種制造成本低、質(zhì)量好、純度高、能耗低、對(duì)環(huán)境無污染的利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法包括下述步驟(1)先將含吸附水的水氯鎂石以60-100℃熱空氣作流化介質(zhì)脫水至六水合水氯鎂石(2)將六水合水氯鎂石經(jīng)第一階段脫水至二水合氯化鎂；即將六水合水氯鎂石置于多室流化床內(nèi)，以熱空氣作流化介質(zhì)；其中多室流化床可分為三個(gè)室，六水合水氯鎂石流經(jīng)多室流化床的溫度依次為100-130℃、155-170℃、175-190℃，得到二水合氯化鎂；(3)將二水合氯化鎂經(jīng)第二階段脫水至無水氯化鎂；即將二水合氯化鎂置于全密閉循環(huán)多室流化床內(nèi)，以含有氯化氫的熱空氣為流化介質(zhì)，氯化氫含量占介質(zhì)總體積的30％-100％；其中多室流化床可分為三室，二水合氯化鎂流經(jīng)多室流化床的溫度依次為190-210℃、215-250℃、255-320℃，得到無水氯化鎂；(4)將上述(3)步的流化介質(zhì)尾氣降溫至50-120℃后，進(jìn)入含吸附劑的尾氣回收流化床脫去水分，干燥后的尾氣又進(jìn)入第二階段脫水多室流化床繼續(xù)循環(huán)使用；(5)吸收了水分的吸附劑重新送入第一階段脫水流化床中脫水至二水合氯化鎂，可在(3)和(4)步中使用。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用流水床脫水工藝，以含有氯化氫的氣體作為二水合氯化鎂脫水的流化介質(zhì)，可使二水合氯化鎂脫水至無水氯化鎂；添加有氯化氫的流化介質(zhì)可有效抑制低水合氯化鎂在高溫下的水解；尾氣中含有的水分可用二水合氯化鎂吸附，尾氣中的氯化氫可回收循環(huán)使用；吸附劑為二水合氯化鎂，吸收了水分的吸附劑可重新送入第一階段脫水流化床中脫水至二水合氯化鎂循環(huán)再生。本發(fā)明方法制造成本低、質(zhì)量好、純度高、能耗低、對(duì)環(huán)境無污染；本發(fā)明的實(shí)施方式本發(fā)明還將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述本發(fā)明的方法包括下述工藝過程脫吸附水→第一階段脫水至二水合氯化鎂→第二階段脫水至無水氯化鎂→尾氣中水分吸附后循環(huán)使用。
工藝條件為取鹽湖水氯鎂石流態(tài)化脫水新工藝分兩階段進(jìn)行。如工藝流程

圖1、圖2所示。該工藝流程設(shè)備主要由吸附水的流化床干燥系統(tǒng)、脫結(jié)晶水的第一、第二階段流化床干燥系統(tǒng)、氣體加熱、熱交換器、吸附尾氣中水份的流化床、氯化氫補(bǔ)充系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)機(jī)等組成。
在第一階段脫水過程中，以熱空氣作流化介質(zhì)，先將含吸附水的鹽田產(chǎn)水氯鎂石脫水至六水合水氯鎂石，脫水的床層溫度為85℃，中間產(chǎn)品質(zhì)量控制在MgCl2≥47％、H2O≤53％；然后進(jìn)入第一階段多室流化床系統(tǒng)，流化介質(zhì)仍為熱空氣，將六水合水氯鎂石脫水至二水合氯化鎂。第一階段多室流化床系統(tǒng)主要由多室流化床、旋風(fēng)除塵器、加熱器、風(fēng)機(jī)等組成。見附圖1。脫水的第一室床層溫度為120℃左右，第二室的床層溫度為160℃左右，第三室床層溫度為185℃左右，中間產(chǎn)品質(zhì)量控制在MgO≤0.5％左右、MgCl2≥72％；H2O為28％左右。
第二階段的脫水采用含有40％氯化氫氣的空氣，控制有利于脫水進(jìn)程的非平衡態(tài)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，有效地抑制了低水合氯化鎂的水解。
第二階段的脫水過程為二水合氯化鎂在第二階段流化床脫水器中完全脫水至無水氯化鎂。第二階段流化床脫水器系統(tǒng)為全密閉循環(huán)系統(tǒng)。全密閉循環(huán)系統(tǒng)主要由多室流化床脫水器、加熱器、熱交換器、吸附尾氣中水份的多層流化床、氯化氫補(bǔ)充系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)機(jī)等組成。見附圖2。二水合氯化鎂進(jìn)入多室流化床脫水器，床層溫度分別為210℃、250℃、280℃。生產(chǎn)出的產(chǎn)品為平均粒徑為1mm的顆粒，質(zhì)量為MgO≤0.5％，H2O≤0.5％，MgCl2為95％左右，其余為4％左右的雜質(zhì)。產(chǎn)品質(zhì)量完全滿足鎂電解工業(yè)對(duì)原料的要求。
循環(huán)使用的流化介質(zhì)中的氯化氫含量始終保持≥30％，不足部分由氯化氫補(bǔ)充系統(tǒng)供給；從流化床出來的尾氣經(jīng)熱交換器降溫到90℃后進(jìn)入吸附尾氣中水份的回收流化床，吸附劑為二水合氯化鎂。脫除水份后的干燥尾氣再經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)及加熱器又進(jìn)入多室流化床脫水器循環(huán)。
用作吸附劑的二水合氯化鎂吸附了水份后變?yōu)樗乃土然V后送入第一階段流化床再生重新成為二水合氯化鎂。
第一階段產(chǎn)品回收率為97％，第二階段產(chǎn)品回收率為96％。附表脫水產(chǎn)物的主要組份

權(quán)利要求
1.一種利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法，其特征在于包括下述步驟(1)先將含吸附水的水氯鎂石以60-100℃熱空氣作流化介質(zhì)脫水至六水合水氯鎂石；(2)將六水合水氯鎂石經(jīng)第一階段脫水至二水合氯化鎂；即將六水合水氯鎂石置于多室流化床內(nèi)，以熱空氣作流化介質(zhì)其中多室流化床可分為三個(gè)室，六水合水氯鎂石流經(jīng)多室流化床的溫度依次為100-130℃、155-170℃、175-190℃，得到二水合氯化鎂；(3)將二水合氯化鎂經(jīng)第二階段脫水至無水氯化鎂；即將二水合氯化鎂置于全密閉循環(huán)多室流化床內(nèi)，以含有氯化氫的熱空氣為流化介質(zhì)；其中多室流化床可分為三室，二水合氯化鎂流經(jīng)多室流化床的溫度依次為190-210℃、215-250℃、255-320℃，得到無水氯化鎂；(4)將上述(2)步的流化介質(zhì)尾氣降溫至50-120℃后，進(jìn)入含吸附劑的尾氣吸附裝置脫去水分，干燥后的尾氣進(jìn)入第二階段脫水流化床循環(huán)使用。
2.如權(quán)利要求1所述的利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法，其特征在于在第二階段脫水時(shí)的流化介質(zhì)中的氯化氫含量占介質(zhì)總體積的30％-100％。
3.如權(quán)利要求1所述的利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法，其特征在于尾氣吸附裝置脫去水分的吸附劑為二水合氯化鎂。
4.如權(quán)利要求1或3所述的利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法，其特征在于吸收了水分的吸附劑可重新送入第一階段脫水流化床中脫水至二水合氯化鎂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用水氯鎂石脫水制取無水氯化鎂的方法，該方法包括兩階段脫水第一階段是將含吸附水的水氯鎂石以高溫空氣作流化介質(zhì)脫水至二水合氯化鎂；第二階段將二水合氯化鎂脫水至無水氯化鎂，即將二水合氯化鎂在密閉多層流化床內(nèi)，以含氯化氫的熱空氣作流化介質(zhì)經(jīng)多室流化床不脫水至無水氯化鎂；第二階段脫水后的尾氣經(jīng)降溫后進(jìn)入吸附水分裝置中脫去尾氣中的水分，干燥尾氣循環(huán)利用；尾氣中水份的吸附劑為二水合氯化鎂，其吸附了水份后可利第一階段脫水工藝重新脫水為二水合氯化鎂；本發(fā)明制造成本低、質(zhì)量好、純度高、能耗低、對(duì)環(huán)境無污染。
文檔編號(hào)C01F5/00GK1429770SQ0211440
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2002年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月1日
發(fā)明者馬培華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所