[发明专利]一种碱土金属硫化物的制备方法

说明书

一种碱土金属硫化物的制备方法，以碱金属氯化物、碱土金属氯化物或者两者的混合物置于反应器中，加温至熔融后作为反应介质，在300~750℃下，在惰性气氛中，将可溶性金属硫化物或者按理论配比的上述可溶性金属硫化物与碱土金属氯化物的混合物，加入或采用容器盛放至上述反应介质中1~4小时，反应结束后取出固体产物，采用二甲亚砜超声清洗后得到碱土金属硫化物。本发明提供一种低能耗、过程安全的碱土金属硫化物的制备方法。

技术领域

一种碱土金属金属硫化物的制备方法，特别涉及硫化镁、硫化钙的制备方法。

背景技术

碱土金属硫化物用途相当广泛，可制备硫脲/硫化碱/硫磺/硫酸等化工产品，可以用作磷光体、荧光材料，也可用于医药、环保、重金属处理等等。硫化钙可以用作废水处理中的硫化剂、发光材料、鞣革脱毛剂、农药杀菌剂、润滑剂的添加剂等等。硫化镁可用于钢铁脱硫、制取荧光粉，用作宽能带间隙的半导体。

碱土金属的硫化物遇水易发生水解。 因此，这些金属硫化物不可能用湿法从溶液中制备，而只能采用干法。硫化钙的制备方法主要是通过氧化还原法制取，还原剂主要有煤、一氧化碳、氢气等，氧化剂主要包括硫酸钙、石膏等。也有部分通过酸碱中和法制取，主要是硫化氢和氧化钙、石灰石等反应制备。硫化镁的制备方法则包括金属镁或者氯化镁铵在硫化氢气流中加热，或者硫酸镁在二硫化碳气流中高温制备（反应温度800~1000℃）。以上方法能耗高，并且在安全生产存在极大的风险。因此以上硫化物的广泛应用受到了极大限制，市场上甚至没有硫化镁供应。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种低能耗、过程安全的碱土金属硫化物的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：以碱金属氯化物、碱土金属氯化物或者两者的混合物置于反应器中，加温至熔融后作为反应介质，在300~750℃下，在惰性气氛中，将可溶性金属硫化物或者按理论配比的上述可溶性金属硫化物与碱土金属氯化物的混合物，加入或采用容器盛放至上述反应介质中1~4小时，反应结束后取出固体产物，采用二甲亚砜超声清洗后得到碱土金属硫化物。

所述碱金属氯化物为Li、Na或K氯化物中的一种或数种组成的混合物。

所述碱土金属氯化物为MgCl₂或CaCl₂。

所述金属硫化物为Li₂S、Na₂S、K₂S或Al₂S₃中的一种或者多种。

所述惰性气氛下为氮气、氩气或氦气中的一种。

所述容器材质为氧化铝、石墨或熔点高于750℃的钛、不锈钢、钼或钨。

本发明基于以下原理：碱金属硫化物和碱土金属硫化物在氯化物熔盐中的溶解度差异较大，文献报道硫化铝在氯化镁-氯化钠-氯化钾熔盐中溶解度为3.3mol%，而硫化镁、硫化钙在上述体系中的溶解度几乎可以忽略不计。Li₂S、Na₂S、K₂S在相应的氯化物熔盐中都具有较高的溶解度。因此，在氯化物熔盐中，氯化镁或者氯化钙游离出来的阳离子，与上述硫化物在熔盐中游离出来的硫离子结合生成沉淀。以硫化铝和硫化镁为例，反应式如下所示：

Al₂S₃+ 3MgCl₂=2AlCl₃+3MgS↓

通过上述反应，硫化铝不断溶解，硫化镁则不断沉淀析出，从而完成由硫化铝到硫化镁的转化。因此，本发明技术可以将市场上易得的Li₂S、Na₂S、K₂S、Al₂S₃在相对低的温度下，在安全可行和工艺简单的生产工艺下实现硫化镁、硫化钙的规模化制备。