一种制备高纯无水氯化镁的方法 技术领域：本发明属于无机化工技术领域，具体涉及一种无水氯化镁的制备方法。
背景技术：
高纯无水氯化镁是电解镁的原料，全世界70％以上金属镁来源于电解熔融的氯化镁。镁生产中50％的成本和能耗用于制备无水氯化镁，无水氯化镁也是众多催化剂和医药的中间体。氯化镁自然状态为含水络合物(MgCl2·nH2O，n＝1，2，4，6，8，12)，对水合氯化镁的热分解研究，表明随温度的升高六水氯化镁相继脱水成为：四水氯化镁(MgCl2·4H2O)、二水氯化镁(MgCl2·2H2O)。进一步升温，在脱水的同时会伴随有副反应发生，形成含水碱式氯化镁(MgOHCl·H2O)、碱式氯化镁(MgOHCl)，最终成为氧化镁。因此高纯无水氯化镁需要在特定环境和条件下脱水得到。
醇氨法是制备无水氯化镁的一种重要方法，是将含水氯化镁溶于极性有机溶剂，再与氨反应转化成六氨氯化镁，进而煅烧得到无水氯化镁的过程。醇氨法分为低沸点醇氨法和高沸点醇氨法。利用高沸点有机溶剂溶解氯化镁，并经蒸馏脱水的方法最早由Belchetz(1945)提出，但没有提出醇和氯化镁的分离办法。Buchmann等人(1967)在蒸馏得到的无水氯化镁的醇溶液中通氨，得到六氨氯化镁沉淀，从而提出用六氨氯化镁为中间体的醇氨法无水氯化镁制备路线。Braithwaite等人(1976)以异戊醇为溶剂，进行类似实验，发现氯化镁结合的水并不能完全脱除，同时溶液在低温下粘度很高，氨化处理后，形成粘稠和蜡状物质，无法进行分离。选择丙烯基或丁烯基乙二醇代替一羟基醇，蒸馏过程发生醇的分解。为进一步得到高纯度的无水氯化镁Sheehan(2000)在Braithwaite的方法基础之上，采用乙烯基乙二醇为溶剂的进一步研究表明无水氯化镁中的氧化镁来源于氨化过程形成配合物MgCl2·2gycol·2NH3，MgCl2·3gycol。
发明内容：本发明选择乙二醇作为溶剂，在Sheehan(2000)方法的基础上，对无水氯化镁制备过程中的氯化镁在醇溶液中的溶解范围，蒸馏脱水规律，六氨氯化镁的生成条件、高纯无水氯化镁的质量影响等因素展开进一步的研究，发明了制备高纯无水氯化镁的新方法。
本发明是这样实现的：本发明分为水合氯化镁的乙二醇溶液制备、蒸馏脱水、氨化、分离子燥煅烧等四个阶段。
水合氯化镁乙二醇溶液的制备：将水合氯化镁在一定温度下用乙二醇溶解，用高速沉降式离心机分离得到澄清溶液，测定溶液中水含量和氯化镁含量，确定水合氯化镁在乙二醇溶液中的溶解性状及操作条件。
蒸馏脱水：采用常压共沸蒸馏和负压共沸蒸馏两种方式得到无水的氯化镁乙二醇溶液，测定蒸馏过程中温度与含水量关系曲线，确定混合溶液水的泡点和共沸点。
氨化：对无水的氯化镁乙二醇溶液采用两种氨化方式。第一种方式，直接将氨气鼓入蒸馏完成液，直到固相析出充分。第二种方式，将蒸馏完成液加到乙二醇的氨饱和溶液中，并继续鼓入补充氨气，直到固相充分析出。
六氨氯化镁的洗涤干燥煅烧：氨化反应完成后，采用真空过滤得到湿固相，再用氨饱和的甲醇溶液对滤饼进行淋洗，以洗掉不容易挥发的乙二醇溶液。洗涤后的六氨氯化镁湿固相，在120℃的烘箱中烘干2h。干固相在450℃煅烧炉中经2h煅烧，得到无水氯化镁产品。
上述过程中优选的工艺条件为：(1)溶液制备温度在60℃-80℃的较高温度下进行，溶液粘稠采用高速离心沉降分离是(2)蒸馏采用尽可能低的负压进行蒸馏，完成液的含水量应＜0.5％；(3)氨化温度宜小于10℃，将完成液加入氨饱和的乙二醇溶液中，以保证氨的过量，氨不过量会造成乙二醇镁盐生成；(4)分离后的六氨氯化镁可采用氨饱和的无水甲醇做洗涤剂，烘干温度应在80℃-100℃；(5)煅烧温度为400℃-420℃。
具体实施方式：下面结合实施例对本发明加以详细描述。
实施例1
(1)六水氯化镁乙二醇溶液的制备
过量的六水氯化镁在乙二醇中搅拌形成乳浆状混合物，经分离得到澄清的六水氯化镁乙二醇溶液，溶解温度分别控制在20℃，得到的氯化镁(wt8-9％)、乙二醇(wt83-81％)、水溶液(wt％8-11)。
(2)蒸馏脱水
常压蒸馏：将含水的氯化镁乙二醇溶液，在三口烧瓶中加热蒸馏，温度上升到130℃-140℃，达到泡点温度，水开始沸腾蒸发，随着蒸发的进行，溶液的温度继续上升，197℃-210℃达到共沸点。共沸点的温度与氯化镁的含量有关，氯化镁浓度越高共沸点温度越高。达到共沸点地蒸馏完成液的组成见。常压蒸馏可将完成液的残留的水份减小到0.5％以下，氯化镁浓度越高残留水量越高，蒸馏过程镁离子和水的摩尔比从开始的Mg/H2O＝1∶6降到1∶0.1-0.15，蒸馏去掉了97％-98％的水。
(3)负压蒸馏：利用真空泵将蒸馏压力控制在20kPa±0.5kPa，对氯化镁含量为19.69％的高浓度溶液负压蒸馏，泡点温度为70℃-80℃，蒸馏到120℃水含量已经减小到0.15％，此时Mg/H2O＝1∶0.04。
(4)六氨氯化镁的合成与分离处理
经过蒸馏后的无水氯化镁醇溶液，实验采用氨化方式，30℃氨镁摩尔比NH3/MgCl2＝4，5℃可以达到NH3/MgCl2＞80。氨化方式在低温下操作，有利于氨的溶解，而易形成高度过量的氨溶液，有利于氯化镁以六水氯化镁的形式充分析出。
(5)六氨氯化镁的烘干和煅烧
烘干后得到的六氨氯化镁，为白色粉末。干燥温度应在80℃-100℃，煅烧温度为400℃。得到的六氨氯化镁固相样品，纯度达到99％以。