專利名稱：一種直接電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種直接電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法。
背景技術(shù)：
鎂是重要輕金屬，用途廣泛。迄今為止，世界上生產(chǎn)鎂的主要方法為氯化鎂熔鹽電解法和熱還原法，其中氯化鎂熔鹽電解法所生產(chǎn)的鎂占60％。世界各產(chǎn)鎂國(guó)的煉鎂方法都是根據(jù)自己的資源特點(diǎn)來(lái)組織鎂工業(yè)的。我國(guó)菱鎂礦資源豐富，占世界總量的三分之一，因此，我國(guó)鎂電解是按菱鎂礦組織鎂工業(yè)生產(chǎn)的。首先將菱鎂礦在1000℃以上煅燒制得氧化鎂，然后再用氧化鎂氯化制備無(wú)水氯化鎂，再以氯化鎂為原料電解得到金屬鎂。其中氯化工序約占電解法生產(chǎn)鎂總能量的40～50％。并且在電解過(guò)程中，氯化鎂易水解及鎂氧化生產(chǎn)MgO沉淀，造成電解過(guò)程不穩(wěn)定，降低電流效率，并且電解副產(chǎn)品為氯氣，嚴(yán)重污染環(huán)境。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)的鎂電解工藝，能源消耗高，效益差，污染嚴(yán)重。鎂生產(chǎn)的根本性技術(shù)更新已成為我國(guó)鎂電解工業(yè)急待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前鎂電解工業(yè)必須使用氧化鎂氯化制得無(wú)水氯化鎂原料所帶來(lái)的缺點(diǎn)，提出一種直接電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法。
一種直接電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法，其特征在于該方法以氧化鎂為原料，用石墨或惰性材料為陽(yáng)極，以氯化釹和氯化鎂為熔鹽電解質(zhì)，氯化釹和氯化鎂的摩爾百分比分別為20～30％和70～80％，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電解溫度為720～760℃，槽電壓4.5～6.5V，直接熔鹽電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂。
本發(fā)明原理為用石墨做陽(yáng)極，氧化鎂的溶解反應(yīng)方程式為，氧化鎂的電解反應(yīng)方程式為，總反應(yīng)方程式為；用惰性材料做陽(yáng)極，氧化鎂的溶解反應(yīng)方程式為，氧化鎂的電解反應(yīng)方程式為，總反應(yīng)方程式為。
在650～800℃范圍內(nèi)，氯化釹和氯化鎂混合熔鹽有較低的熔點(diǎn)和良好的導(dǎo)電率，尤其是鎂有較低的溶解度，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電流效率達(dá)到85～90％，每千克Mg的直流電耗為11～12.5kWh，金屬鎂的純度99.5％以上。
生產(chǎn)步驟如下在鎂電解槽中，用氯化釹和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化釹和氯化鎂的摩爾百分比分別為20～30％和70～80％，用石墨或惰性材料為陽(yáng)極，電解過(guò)程放出CO2或O2，電解溫度為720～760℃，槽電壓4.5～6.5V，電流效率達(dá)到85～90％，每千克Mg的直流電耗為11～12.5kWh，金屬鎂的純度99.5％以上。
與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明有以下特點(diǎn)1、對(duì)以菱鎂礦為原料的鎂電解，可以取消氯化作業(yè)，不但可節(jié)省能耗40％～50％，更為重要的是電解過(guò)程中陽(yáng)極釋放二氧化碳，對(duì)環(huán)境友好。
2、利用氯化釹催化溶解作用。氧化鎂能與氯化釹反應(yīng)生成氯氧化釹，氯氧化釹又與氯化鎂反應(yīng)生成氯化釹，氯化釹在電解過(guò)程中不消耗，如同鋁電解冰晶石所起作用，對(duì)氧化鎂起催化溶解作用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在120KA無(wú)隔板鎂電解槽中用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂以氯化釹和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化釹和氯化鎂的摩爾百分比分別為20和80％，氧化鎂溶解度重量百分比為10％，電解溫度為720℃，石墨為陽(yáng)極，槽電壓4.8V，電流效率達(dá)到90％，每千克Mg的直流電耗為11.77kWh，金屬鎂的純度99.95％。
實(shí)施例2在65KA有隔板鎂電解槽中用水氯鎂石為原料生產(chǎn)金屬鎂以氯化釹和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化釹和氯化鎂的摩爾百分比分別為30％和70％，氧化鎂溶解度重量百分比為8％，電解溫度為760℃，石墨為陽(yáng)極，槽電壓4.5V電流效率達(dá)到85％，每千克Mg的直流電耗為11.68kWh，金屬鎂的純度99.95％。
權(quán)利要求
1.一種直接電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法，其特征在于該方法以氧化鎂為原料，氯化釹和氯化鎂混合熔鹽為電解質(zhì)，氯化釹和氯化鎂的摩爾百分分別為20～30％和70～80％，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電解溫度為720～760℃，槽電壓4.5～6.5V，直接熔鹽電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂。
全文摘要
一種直接電解氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。本發(fā)明特征在于該方法以氧化鎂為原料，以氯化釹和氯化鎂為熔鹽電解質(zhì)，氯化釹和氯化鎂的摩爾百分比分別為20～30％和70～80％，在650～800℃范圍內(nèi)，混合熔鹽有較低的熔點(diǎn)和良好的導(dǎo)電率，尤其是鎂有較低的溶解度，氧化鎂溶解度重量百分比為5～10％，電解溫度為720～760℃，槽電壓4.5～6.5V，電流效率達(dá)到85～90％，每千克Mg的直流電耗為11～12.5kWh，金屬鎂的純度99.5％以上。該方法取消了氧化鎂氯化作業(yè)，使鎂生產(chǎn)成本降低，節(jié)能降耗，電解過(guò)程高效、清潔并且環(huán)境友好，特別是沒(méi)有氯氣的放出，避免了污染的產(chǎn)生，是一種新型的無(wú)污染高效綠色冶金技術(shù)。
文檔編號(hào)C25C3/04GK1664171SQ20041009891
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者盧惠民 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)