[发明专利]从含硫酸盐原料生产镁的方法

说明书

发明背景

本发明涉及有色金属冶金的方法，特别是从含硫酸盐的原料制备镁的电解方法。

已知一些从氯-镁原料制备镁的电解方法。例如，处理氯-镁淤浆或光卤石的方法，包括使处于固态的光卤石与加热的气体紧密接触进行干燥和脱水；在熔融态完成光卤石的脱水；和通过电解进一步精制，得到镁和氯气。根据这些方法，当固态光卤石在含氯化氢的气流中脱水时，完全或部分抑制了水解。也已知氯-镁淤浆(bishofite)的脱水需要消耗大量热能，使用大量氯化氢，和高的燃料和生成气体的成本。见H.L.Strelets的冶金学[1972，第102-103页]的“电解法制备镁”。

在光卤石脱水期间抑制了水解的另一个例子是，在相当简单的设备中使用少量氯化氢气体。在燃烧炉中通入氯，可产生含氯化氢的烟道气，该燃烧炉为多室、流化床干燥器的最后处理段提供加热的气体，在干燥器中光卤石与加热气体逆向运动，使光卤石脱水。见发明者证书USSR161493(1962)。试验表明，这种方法中氯消耗量比熔融态光卤石的氯化的耗氯量高得多。

虽然，在镁的工业生产中未采用上述的方法，但它提供了增加镁产率的手段。

对镁的不断增加的需求要求开发新的从过去无法使用的原料，特别是含有相当量的硫酸盐的淤浆和无机盐中生产镁的新方法。一种相应的以前工艺，是从含有硫酸盐的预处理原料生产镁。这种方法中的处理包括使硫酸镁与氯化钙(由石灰乳、电解氯和脱水废气中所含的氯化氢产生)反应而处理氯-镁淤浆，并分离硫酸钙副产物。这种处理还包括从氯-镁淤浆制备光卤石或bishofite，随后脱水和电解，生产镁和氯。见德国专利2917622(1980年公布)和瑞士专利635870(1983年公布)。这些参考专利描述了生产氯化钙的复合方法，即让石灰乳吸收氯；催化产生次氯酸离子；减少淤浆中存在的氯酸和其反应产物，以防止其渗透到氯-镁淤浆中。对这一方法的评价表明它需要高成本和复杂的设备。

因此，在以前的工艺方法中，即使用含钙化合物从氯-镁-碱液淤浆中除去硫化合物，从废气中洗去氯的成本等于在其他方法中使用相似量电解氯的成本。

当面临过时的设备时，用上面描述的过程，获得的含氯化钙产物是不适合的，因为这种材料有一定量氯酸或次氯酸盐。这些杂质在处理期间依附到氯-镁淤浆中，并在脱水期间分解。这明显增加了镁的损耗，并由于水解和氯化镁的氧化加剧环境污染问题。因此，上面讨论的由含硫酸镁原料生产镁的方法均不合适。迄今，含硫酸镁产品仍不能作为工业化生产镁的原料。因此，从前面讨论的观点，需要技术上的革新，以简化工艺，提高镁的产率方式使用这些目前难以处理的原料。

较好实施方案的描述

下面详细描述本发明的优选的方法。这一方法使用了含大量硫酸镁的盐湖水或废淤浆。这样的废淤浆的一种来源是以硫酸-氯化钾-镁生产钾肥的副产物。含硫酸镁原料首先与一种氯化钙淤浆混合。通过分离不溶物和硫酸钙沉淀，净化预处理的氯-镁淤浆，随后蒸发氯-镁淤浆，使MgCl₂的浓度接近于，但不超过29-32％。根据已知的方法处理光卤石，固态光卤石经加热的含氯化氢气流处理。将电解氯引入供给流化床干燥器的含氢燃料中，产生加热气流。初级干燥器的燃烧室温度至少保持在1100℃。要使氯完全反应生成氯化氢，并使燃料完全燃烧，必须保持这一温度。

上述干燥器排出的废气和细粒混合物在一个旋风分离器中循环，随后喷射石灰乳进行洗涤。由石灰乳吸收流化床干燥器排放的、从气流中除去但未在旋风分离器收集的氯化氢和细粒。当氯化钙浓度不超过32％时，从固相分离产物淤浆，并全部或部分供给初级原料，以通过与原料中硫酸镁的交换反应制备所需的无硫酸盐的氯-镁淤浆。供给燃烧室的大量氯气氯化了含氢燃料和湿空气。它提供了为防止废气中氯化镁水解所需的HCl∶H₂O比。因此，供给第二步脱水的物料达到94-97％的脱水，而羟基氯化镁含量为0.5-1重量％(按照MgO的重量计)。所以，有可能在处理这样的熔融态物料中避免固态的未完全氯化的氧化镁形成。本发明的方法中，随熔体温度的上升，熔融物中溶解的羟基氯化物分解或被氯化。可以控制调节电解氯的量以除去废气中的氯元素。因此，按这种方式处理淤浆，显著化减少了镁和氯的损耗。

而且，简化了光卤石脱水过程中副产物氯化钙的生成。这是因为用石灰吸收氯化氢而简化。这与过去的方法相反，过去是氯反应形成次氯酸盐和氯酸盐，随后在制备氯化钙前，进一步处理次氯酸盐和氯酸盐。