晶体氯化镁制备的工艺分析

晶体氯化镁制备的工艺分析

作者：辛国山

来源：《中国科技纵横》2015年第17期

【摘要】晶体氯化镁是氯化镁的新产品，它具有色泽洁白、纯度高、溶解性好的特点，在食品添加剂、海水结晶、医药等领域应用广泛。晶体氯化镁的制备工艺有很多，在制备晶体氯化镁的过程中，对于氯化镁溶液的脱水、脱硫和除硼的要求比较高。本文以晶体六水氯化镁的制备工艺为基础，对晶体氯化镁的制备工艺进行了探讨，对晶体氯化镁制备工艺的发展具有重要的作用。

【关键词】晶体氯化镁制备工艺分析

在在电解镁的过程中，为了获得大约80%的电流效率，对在电解脱水中使用的氯化镁的要求很高，要求氯化镁中硫和硼等有害杂质的含量越少越好。以晶体六水氯化镁为例，无论使用什么脱水方法，氯化镁中硫的含量要在0.05%以内，硼的含量要在0.001%以内。所以对晶体氯化镁制备工艺的探究对获取高纯度的晶体氯化镁具有重要的意义。

1 晶体氯化镁的制备流程

目前，晶体氯化镁的制备主要是利用制溴废液通过加工之后来获得的。例如晶体六水氯化镁的制备，首先，将制溴废液进行加热处理，让其达到一定的沸点；然后，在保温的条件下进行静置澄清；接着，将澄清的液体进行冷却处理；最后，使用离心机进行甩干，就可以得到晶体六水氯化镁的成品。母液可以在重新重复上述过程，这样就可以将制溴废液全部加工成晶体六水氯化镁[1]。这个过程非常简单，但是如何在制作的过程中实现氯化镁的脱水，如何将氯化镁中的硼和硫的含量控制到一定的标准是一个难题。

2 晶体氯化镁的脱水工艺

目前在晶体氯化镁的脱水工艺中有以下几种方法：气体保护脱水法、有机溶剂蒸馏—分子筛脱水法、氯化镁复盐—络合物分解脱水法。

2.1 气体保护加热脱水法

气体保护加热脱水法的应用环境是没有水的氯化氢或者氯气环境，在这两种环境中对水合性质的氯化镁使用加热的方式进行脱水，从而避免在脱水的过程中生成氧化镁。气体保护加热脱水法的工作流程是：通过气体保护加热将氯化镁溶液的浓度降到55%左右，然后用200摄氏度的热空气进行流化干燥，从而得到MgCL2*2H20粉末，然后再用300摄氏度的不含水的氯化氢气体进行流化干燥，从而得到水和氧化镁的含量都在0.2%范围内的晶体氯化镁。气体保

护脱水法制备晶体氯化镁的缺点是：在制备的过程中需要的高温氯化氢气体的数量比较多，使用的高温氯化氢的循环量是脱水所需要的氯化氢气体的50倍左右。在之后的工艺完善过程中，产生了水氯化镁石脱水工艺。在这个工艺的应用过程中，使用氯气含量是5%的混合气体，在催化剂的作用下，通过非平衡态热力学与动力学的条件来控制脱水的进程，从而对低水合氯化镁的水解起到了很好的抑制作用，促使高纯度的晶体氯化镁的生成，保证生成品中氯化镁的含量达到了99%左右，使氧化镁的含量降低到了0.1%—0.5%[2]。但是这种工艺的缺点是：需要的氧化氢气体的数量大，能耗高，在高温下对设备的腐蚀现象严重。

2.2 有机溶剂蒸馏—分子筛脱水法

氯化镁的水合物在有机溶剂中容易得到溶解，使用蒸馏法和分筛吸附的方法可以获得氯化镁无水醇溶液。使用这种方法制备氯化镁的流程是：使用沸点在100—180摄氏度之间的饱和脂肪醇对氯化镁的水合物进行溶解，然后通过蒸馏过程让水分蒸发，得到不含水的氯化镁溶液。这个过程中，蒸馏时存在一些问题，比如有机试剂与氯化镁分解，在生成的不含水的氯化镁中有大量的碳与氧化镁，这样的生成品不能成为电解氯化镁的原料。对这种方法进行改进之后，在水合氯化镁的溶解过程中使用低碳链醇进行溶解，使用0.3纳米的硅铝酸盐对溶液中的水进行吸附，从而使溶液中的水摩尔降到0.11[3]。这个过程简单，装备也简单，可以避免蒸馏过程中产生有机物的分解。但是使用这种方法需要对不含水的氯化镁溶液进行分离之后才能得到氯化镁晶体。

2.3 氯化镁复盐—络合物分解脱水法

（1）高沸点溶剂法。在脱水之后的无水氯化镁溶液中通入氨气，就可以得到六氨氯化镁。在这个方法中，使用乙二醇溶剂，可以控制氯化镁的浓度在8%以上，12%以下；然后在205摄氏度下进行常压蒸馏，或者在160摄氏度的温度下进行负压真空蒸馏，然后在零下15摄氏度到50摄氏度之间通入氨气，将氨和氯化镁的摩尔比控制在6：1和9：1之间，从而得到六氨氯化镁的白色沉淀。随后在无水的环境中，将固体和液体进行分离，使用沸点比较低的溶剂进行洗涤，最后在120摄氏度以下的温度范围内进行烘干，从而得到氯化镁的晶体[4]。

（2）氨——水法生成氯化镁晶体。这种方法是在氯化镁的溶液中通入氨气，从而生成氢氧化镁的沉淀物。为了避免氢氧化镁沉淀的生成，得到纯净的六氨氯化镁，氨——氯化铵的缓冲溶液中，在进行反应时将温度控制在零下20摄氏度和0摄氏度之间，将MgCL2*6H20的含量控制在20%以内，将NH4CL的含量控制在1%和5%之间，将NH3的含量控制在50%和70%之间。这样就能得到纯度比较高的六氨氯化镁晶体。这个方法缺点是：反应率比较低，在60%和70%之间，没有经过反应的氯化镁需要进行循环利用，生成的氯化镁晶体的过程中氨的耗费量比较多，大约1摩尔的氯化镁晶体需要耗费20—30摩尔的氨[5]。而且氨化反应过程中会有大量的热量生成，所以对温度的要求比较高，需要在低温的环境下进行，所以需要比较大的冷冻设备，这样就增加了成本。

（3）低沸点醇环境法。这种方法的流程是：在常温的环境和正常的气压下，在含有氯化铵的氨饱和溶液中加入通过低沸点醇溶解之后的氯化镁水醇溶液，通过相互之间的反应生成六氨氯化镁的沉淀物。这个方法的特点是：首先，原料的选择不受限制，可以选择纯度不高的氯化镁或者是氯化镁复盐为原料；然后，在反应的过程中对环境的要求比较低，可以在10摄氏度以上，60摄氏度以下的常温环境中进行；最后，在甲醛环境中进行反应，反应率可以超过90%，反应率高，而且在反应的过程对于氨气的消耗少，基本上1摩尔的氯化镁只消耗10—15摩尔的氨气。

3 晶体氯化镁制备中的脱硫技术

在制备晶体六水氯化镁的过程中，制溴母液在蒸发浓缩——保温澄清——冷却甩干的过程中，晶体六水氯化镁是在NaCL+KCL*MgCL*6H20+MgSO4*HO和MgCL2*6H20共同处于饱和状态下析出的。在这个过程中，为了降低制溴母液的粘滞度，为了保证晶体氯化镁能够更好的实现离心分离，在进行冷却的时候要将温度降到50摄氏度，这个温度下，制溴母液要将硫的含量控制在0.05%以下是不可能实现的。在脱硫方面最简单的办法就是使用氯化钙进行脱硫。经过试验证明，在氯化钙的反应之后。氯化镁溶液中的硫含量可以控制在0.05%以下，但是控制在0.03%以下还是有一定的难度的。要想将氯化镁溶液中的硫含量控制在0.03%以下，可以使用氯化钡进行反应，但是氯化钡的价格比较高，为了降低脱硫成本，可以将氯化钙和氯化钡结合起来进行反应，首先对氯化镁溶液进行加热，将温度维持在100摄氏度左右，然后加入氯化钙，反应完成之后再加入氯化钡。

4 晶体氯化镁制备中的脱硼技术

晶体氯化镁制备中的脱硼技术有两种，分别是：（1）经过脱硫之后的氯化镁溶液先进行除硼，除硼可以使用氢氟酸法、离子交换法等来进行。虽然这些方法可以实现微量除硼，但是由于技术原因，在应用的过程中还存在一些问题。（2）经过脱硫之后的氯化镁溶液不进行除硼，通过蒸发——冷却处理之后，只有大约三分之一的氯化镁溶液的氯化镁晶体的含硼量在0.001%以下。针对这样的情况，可以在离心甩干的过程中使用喷淋式的方式，也就是在离心甩干之后再用淡水进行洗涤，从而得到氯化镁晶体。通过这样的方式得到含硼量合格的氯化镁晶体大约为70%[6]。

5 结语

晶体氯化镁在目前的工业生产中应用广泛，在制备晶体氯化镁的过程中有三个关键的环节，分别是氯化镁溶液的脱水、脱硫和除硼。在氯化镁溶液的脱水中有三种方式可以利用，分别是气体保护脱水法、有机溶剂蒸馏—分子筛脱水法、氯化镁复盐—络合物分解脱水法。氯化镁的脱硫可以使用氯化钙和氯化钡结合的方法，氯化镁的除硼中可以在离心甩干时采用喷淋式的方法。