一種無水鉀光鹵石、制備方法及其用途
【專利摘要】本發明公開了一種制備無水鉀光鹵石的方法，所述方法包括以下步驟：（a）將水合氯化鎂或氧化鎂與氯化鉀和氯化銨兩者的混合物均勻混合；（b）將步驟（a）得到的混合物加熱，制得無水鉀光鹵石。本發明可縮短無水鉀光鹵石的生產流程、提高生產效率和降低生產成本，降低環保投入成本。
【專利說明】—種無水鉀光鹵石、制備方法及其用途
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機材料的制備【技術領域】，具體地說，涉及一種無水鉀光鹵石及其制備方法，采用本方法制備的無水鉀光鹵石可以直接供電解法生產金屬鎂使用。
【背景技術】
[0002]鉀光鹵石(KMgCl3.6H20)是一種重要的電解法生產金屬鎂的原料，采用鉀光鹵石為原料生產金屬鎂的關鍵環節是制備無水鉀光鹵石(KMgCl3),以往制備無水鉀光鹵石的方法如下:
[0003](I)電爐脫水工藝:首先將鉀光鹵石(KMgCl3.6H20)在CKH爐(固定式光鹵石連續脫水爐)中一次脫水，目的是得到含兩個結晶水的鉀光鹵石(KMgCl3.2Η20)。將經過一次脫水的鉀光鹵石加入電爐中，在480°C?510°C進行熔化并進行大顆粒氧化鎂雜質在熔體中的沉降，得到氧化鎂含量為3%左右的熔體。將該熔體加入到混合爐中靜置，依靠重力作用沉降懸浮的氧化鎂并通過加入磨細的木炭或者石油焦沉降硫酸鎂雜質，最終得到無水鉀光鹵石的澄清液組成中氧化鎂的含量約為0.5%。該方法的優點利用重力沉降法除去水解產生的雜質氧化鎂，節省了氯化氣體的使用成本，缺點是渣量過大，鎂元素的利用率低，過程熱耗大。
[0004](2)氯化脫水工藝:首先將鉀光鹵石(KMgCl3.6H20)在回轉窯或沸騰爐中一次脫7JC,目的是得到含兩個結晶水的鉀光鹵石(KMgCl3.2Η20)。經過一次脫水的鉀光鹵石脫水率可達92.5%，水解率為8%。將經過一次脫水的物料在氯化器內進行二次熔融氯化脫水，在此過程中通入大量的氯氣，使物料中的水解產物(MgO和MgOHCl)在750°C?820°C被氯化為無水氯化鎂，經過兩次脫水得到的無水鉀光鹵石中氧化鎂含量在0.5%?1.0%。該方法的優點是加熱過程鉀光鹵石的水解率低，缺點是氯氣利用率不高，氯氣在熔融液中不易實現均勻分散，并且在整個熔融液中需要保持足夠的氯氣濃度才能使氧化鎂轉化為氯化鎂，尤其熔融液中氧化鎂含量低時氣體氯化劑利用率很低。
[0005]相比于電解鎂原料無水氯化鎂(MgCl2),無水鉀光鹵石(KMgCl3)吸水性弱，容易保存和運輸。因而，無水鉀光鹵石是一種重要的電解制鎂的原料。然而，制約該原料應用的關鍵問題有三個:(I)無水鉀光鹵石的生產工藝過程復雜，生產成本高；(2)無水鉀光鹵石中氧化鎂含量高，導致電解過程中電流效率低；(3)無水鉀光鹵石通常是由天然鉀光鹵石通過加熱脫水制得，原料選擇范圍小、不易得。
【發明內容】
[0006]針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種制備無水鉀光鹵石的方法。所述方法可以利用水合氯化鎂(或氧化鎂)為原料，在相對簡單的工藝條件下制備高純度無水鉀光鹵石，其純度可達到MgO含量小于0.1重量％，制備得到的無水鉀光鹵石可以作為電解制備金屬鎂的原料，可滿足先進電解槽原料要求。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案:
[0008]一種制備無水鉀光鹵石的方法，所述方法包括以下步驟:
[0009](a)將水合氯化鎂或氧化鎂與氯化鉀和氯化銨兩者的混合物均勻混合；
[0010](b)將步驟(a)得到的混合物加熱，制得無水鉀光鹵石。
[0011]在本發明中，除非另外指出，術語“水合氯化鎂”是指含有結晶水的氯化鎂(MgCl2.mH20，其中m表示每分子所述水合氯化鎂中含有的結晶水的個數，m>0)。m例如為1、2、3、4、5、或6。當m=6時，所述水合氯化鎂即六水氯化鎂。
[0012]另外，在本發明中，除非另外指出，所述無水鉀光鹵石中氧化鎂(MgO)含量是指相對于100重量％的無水氯化鎂而言的氧化鎂的重量百分數。
[0013]步驟(a)得到的混合物即:水合氯化鎂、氯化鉀和氯化銨的混合物，或者為，氧化鎂、氯化鉀和氯化銨的混合物。
[0014]在步驟(a)中當采用水合氯化鎂為原料時，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，水合氯化鎂(MgCl2 *mH20)的加料量為(1+0.19m)重量份，氯化鉀的加料量為0.65?0.90重量份,氯化銨的加料量為0.11?5.63重量份，其中，m表不每分子所述水合氯化鎂中含有的結晶水的個數，m>0。
[0015]在步驟(a)中當采用水合氯化鎂為原料時，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量例如為0.25重量份、0.75重量份、1.25重量份、1.75重量份、2.35重量份、2.85重量份、3.45重量份、3.85重量份、4.35重量份、4.55重量份、5.05重量份或5.45重量份。
[0016]在步驟(a)中當采用水合氯化鎂為原料時，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，氯化鉀的加料量例如為0.65重量份、0.68重量份、0.71重量份、0.74重量份、0.77重量份、0.80重量份、0.83重量份、0.86重量份或0.89重量份。
[0017]優選地，在步驟(a)中當采用水合氯化鎂為原料時，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，水合氯化鎂(MgCl2 *mH20)的加料量為(1+0.19m)重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為0.11?5.63重量份，其中，m表示每分子所述水合氯化鎂中含有的結晶水的個數，m>0。在該條件下可以制備出高純度的例如MgO含量小于0.1重量％的無水鉀光齒石。
[0018]在步驟(a)中當采用氧化鎂為原料時，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化鉀的加料量為1.50?2.15重量份，氯化銨的加料量為2.68?8.03重量份。
[0019]在步驟(a)中當采用氧化鎂為原料時，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，所述氯化鉀的加料量例如為1.55重量份、1.60重量份、1.65重量份、1.70重量份、1.75重量份、1.80重量份、1.85重量份、1.90重量份、1.95重量份、2.00重量份、2.05重量份、2.10重量份或2.15重量份。
[0020]在步驟(a)中當采用氧化鎂為原料時，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，所述氯化銨的加料量例如為2.78重量份、3.23重量份、3.65重量份、4.25重量份、4.78重量份、5.32重量份、5.79重量份、6.34重量份、6.85重量份、7.25重量份或7.75重量份。
[0021]優選地，在步驟(a)中當采用氧化鎂為原料時，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化鉀的加料量為1.86重量份，氯化銨的加料量為2.68?8.03重量份。
[0022]根據本發明的實施方案，其中在步驟(b)中，所述加熱過程為:首先在150?350°C保溫0.5?5.0小時，然后在380?489°C保溫0.2?4.0小時。
[0023]所述加熱溫度150 ?350 °C 例如為 170°C、190 °C、210°C、230 °C、250°C、270 °C、29(TC、31(TC、32(rC、33(rC 或 340 °C。
[0024]所述保溫時間0.5?5.0小時例如為0.8小時、1.1小時、1.4小時、1.7小時、2小時、2.3小時、2.6小時、2.9小時、3.2小時、3.4小時、3.7小時、3.9小時、4.2小時、4.5小時或4.8小時。
[0025]所述加熱溫度380 ?489tM^i^nS 390°C、405°C、41(rC、415°C、42(rC、425°C、430 °C > 435 °C > 440 V、445 V、450 °C > 455 °C > 460 V、470 V 或 480 V。
[0026]所述保溫時間0.2?4.0小時例如為0.4小時、0.6小時、0.8小時、1.1小時、1.4小時、1.7小時、2.0小時、2.3小時、2.6小時、2.9小時、3.2小時、3.4小時、3.7小時或3.9小時。
[0027]根據本發明的實施方案，其中在步驟(b)中排出的氯化銨可以回收并進入步驟Ca)中循環利用，并且將釋放的氨氣回收利用。
[0028]圖1顯示了根據本發明方法制備無水鉀光鹵石的工藝流程圖。在該方法中，(a)將水合氯化鎂或氧化鎂與氯化鉀和氯化銨兩者的混合物均勻混合；(b)將步驟(a)得到的混合物首先在150?350°C加熱0.5?5.0小時，然后在380?489°C加熱0.2?4.0小時，制得無水鉀光鹵石。本發明人通過大量的實驗研究發現，上述反應的機理如下:在200?300°C左右，氧化鎂與氯化銨反應形成復鹽NH4Cl.MgCl2.ηΗ20(0彡η < 6) (ZhangZM, Lu XC etal, Preparat1n of anhydrous magnesium chloride from magnesia,Industrial&Engineering Chemistry Research,2012,51 (29):9713-9718);在 300 °C 以下，水合氯化鎂與氯化銨反應生成復鹽NH4Cl.MgCl2.ηΗ20(0彡η < 6) (Zhang ZM, LuXC etal, Preparat1n of anhydrous magnesium chloride from magnesium chloridehexahydrate, Metallurgical and Materials Transact1ns B,2013,44(2):354-358)。復鹽的結構減弱了結晶水和氯化鎂的結合，有利于脫水的進行，減小脫水過程的水解。即使發生了水解，氯化銨在一定溫度下還可以與水解產物(羥基氯化鎂或氧化鎂)反應，生成無水氯化鎂，從而保證了產物無水氯化鎂的純度。同時，發明人通過實驗研究發現，當溫度升至400°C左右時，無水氯化鎂可與氯化鉀形成復鹽KMgCl3，該復鹽在高溫下比較穩定，不易與空氣中的氧氣和水蒸氣發生反應，抑制了無水氯化鎂水解反應的發生，保證了高溫下產物的純度。本發明人通過大量的實驗研究發現，氯化銨在無水鉀光鹵石的制備過程中有三個作用:(1)低溫下和水合氯化鎂或氧化鎂反應，生成容易脫水的復鹽NH4Cl.MgCl2.nH20(0 ^ η < 6),該復鹽可有效抑制加熱過程中水解反應的發生；(2)氯化銨可以與復鹽加熱過程中的水解產物發生反應，將其轉化為無水氯化鎂；(3)氯化銨加熱分解過程中，氯化氫氣體在空氣中的擴散系數約是氨氣擴散系數的一半，故復鹽NH4Cl.MgCl2.ηΗ20加熱過程中,氨氣和水蒸氣先于氯化氫氣體溢出(氨氣和氯化氫氣體在空氣中擴散系數相似)，氯化氫氣體較長時間地滯留于物料層中，有效抑制了水解反應的發生。氯化氫和氨氣到爐口或者溫度較低處重新合成固體氯化銨，返回到步驟(a)中以循環利用，從而降低生產成本、提高生產效率。
[0029]對本發明方法中所采用的原料(例如，氧化鎂、六水氯化鎂、氯化銨和氯化鉀等)均沒有具體限制，它們均可以采用普通商購產品。所述原料優選處于粉末形式，對所述粉末的粒徑沒有特別限制。
[0030]本發明所述反應例如可以在坩堝中進行，為了有效地抑制氯化銨的揮發和分解，坩堝可蓋上蓋子。
[0031 ] 本發明的目的之二在于提供一種無水鉀光鹵石，所述無水鉀光鹵石由如上所述方法制備得到。采用本發明所述方法制備得到的無水鉀光鹵石的純度高，可達到MgO含量小于0.1重量％，可滿足先進電解槽原料要求。
[0032]本發明的目的之三在于提供一種如上所述的無水鉀光鹵石的用途，所述無水鉀光鹵石用于電解法生產金屬鎂。
[0033]與現有制備無水鉀光鹵石技術相比，本發明的優點在于:(1)無水鉀光鹵石的生產工藝流程短，生產成本低；(2)無水鉀光鹵石的純度高，可達到MgO含量小于0.1重量％，可滿足先進電解槽原料要求；(3)利用水合氯化鎂如六水氯化鎂或氧化鎂為原料制備無水鉀光鹵石，這些原料成本低、易得。
[0034]對于制備無水鉀光鹵石而言，本方法通用性很強，由于無水鉀光鹵石相比于無水氯化鎂吸水性弱、易保存和運輸，故是一種很重要的電解制鎂原料。目前無水鉀光鹵石的制備難度大、流程長、成本高、原料局限性強限制了該方法的發展，本方法為無水鉀光鹵石的制備提供了一條經濟可行的途徑。
[0035]本發明可縮短無水鉀光鹵石的生產流程、提高生產效率和降低生產成本，降低環保投入成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0037]圖1為根據本發明方法制備無水鉀光鹵石的工藝流程圖；
[0038]圖2為根據本發明方法以氧化鎂為原料制備的無水鉀光鹵石的XRD圖譜；
[0039]圖3為根據本發明方法以六水氯化鎂為原料制備的無水鉀光鹵石的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0040]為更好地說明本發明，便于理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下:
[0041]本發明實施例是根據下列方法對制備的無水鉀光鹵石進行測試:
[0042]1.滴定法測定樣品水溶液沉淀物以確定無水鉀光鹵石中氧化鎂的含量:將得到的無水鉀光鹵石樣品溶于水中，用六張Φ90πιπι的定量濾紙(杭州特種紙業有限公司)對水溶液反復過濾至少三次直至濾液特別澄清為止。將濾紙用去離子水反復沖洗以洗去上面附著的鎂離子，將洗完后含有氧化鎂顆粒的濾紙放入燒杯中，加入過量的配制的1:100的硫酸(分析純，純度95.98% ;廠家:北京北化精細化學品有限責任公司)，在電爐上將燒杯加熱煮沸并靜置五分鐘使反應完全。將燒杯中溶液進行EDTA滴定以確定鎂離子的含量(測定方法見GB/T15428-95《工業循環冷卻水中Ca2+和Mg2+的測定-EDTA滴定法》)，從而得到無水鉀光鹵石中氧化鎂的含量。
[0043]以上根據滴定法計算無水鉀光鹵石中氧化鎂的含量的前提條件是無水鉀光鹵石中不能存在MgOHCl。MgOHCl在376°C時開始轉化為MgO，在本發明實施例的條件下MgOHCl會全部轉化為MgO，即沉淀物的組成只有氧化鎂存在，沉淀物的XRD測試結果證實了這一點[數據來源見文獻:Kashan1-Nejad，S.，K.Ng，et al.(2005)."MgOHCl 熱分解動力學(MgOHCl thermal decomposit1n kinetics.)"冶金和材料公報(Metallurgical andMaterials Transact1ns B)2005]。
[0044]2.樣品中水分含量的測定:用本工藝處理得到的樣品因為在較高溫度下保溫較長時間，樣品中應該不含自由水或者結晶水，即使有水在如此高的溫度下也已經與無水鉀光鹵石反應生成氧化鎂，實驗測到的水分都是在測定過程中以及在常溫保存過程中樣品吸收的水分。水分的測定采用卡爾費休滴定法測定，儀器采用上海化工研究院儀表廠的KF-1B型水分測定儀[具體方法參見:“《堿式氯化鎂的制備及其物理化學性質的研究》” “鹽湖科技資料(1980)”]。
[0045]另外，使用X射線衍射儀(型號.X Pert PRO MPD ;廠家:Philips)采用X射線衍射(XRD)確定無水鉀光鹵石的存在。
[0046]本發明典型但非限制性的實施例如下:
[0047]本發明所涉及的原料均為可商購產品，包括:
[0048]氧化鎂:國藥集團化學試劑有限公司，純度> 98.5% ；
[0049]六水氯化鎂:西隴化工股份有限公司，純度彡98% ；
[0050]氯化銨:西隴化工股份有限公司，純度彡99.5% ；
[0051]氯化鉀:西隴化工股份有限公司，純度彡99.5% ；
[0052]水合氯化鎂:由上述六水氯化鎂在80-160°C加熱不同的時間，根據失重情況及XRD測定判斷最終產物。
[0053]實施例1
[0054]將3.50g氧化鎂、10.77g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為300°C下保溫1.5小時，然后在450°C下保溫2.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為3.08重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0055]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0056]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3,如圖2所示。
[0057]對樣品水溶后的沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.41%。
[0058]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.11%。
[0059]實施例2
[0060]將3.50g氧化鎂、11.70g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為300°C下保溫2.0小時，然后在480°C下保溫2.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為3.34重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0061]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0062]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0063]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.34%。
[0064]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.07%。
[0065]實施例3
[0066]將3.50g氧化鎂、14.04g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為300°C下保溫2.0小時，然后在480°C下保溫2.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為4.01重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0067]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0068]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0069]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.18%。
[0070]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.05%。
[0071]實施例4
[0072]將3.50g氧化鎂、18.73g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為300°C下保溫3.0小時，然后在480°C下保溫2.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為5.35重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0073]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0074]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0075]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.09%。
[0076]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.05%。
[0077]實施例5
[0078]將3.50g氧化鎂、23.41g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為350°C下保溫2.5小時，然后在480°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為6.69重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0079]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0080]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0081 ] 對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.05%。
[0082]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.07%。
[0083]實施例6
[0084]將3.50g氧化鎂、23.41g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為150°C下保溫5.0小時，然后在489°C下保溫4.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為6.69重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0085]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0086]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0087]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.04%。
[0088]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.11%。
[0089]實施例7
[0090]將3.50g氧化鎂、23.41g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為350°C下保溫0.5小時，然后在489°C下保溫0.2小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為6.69重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0091]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0092]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0093]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.03%。
[0094]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.08%。
[0095]實施例8
[0096]將3.50g氧化鎂、23.41g氯化銨和6.52g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為250°C下保溫2.5小時，然后在380°C下保溫1.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為6.69重量份，氯化鉀的加料量為1.86重量份。
[0097]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0098]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0099]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.05%。
[0100]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.09%。
[0101]實施例9
[0102]將3.50g氧化鎂、9.38g氯化銨和5.25g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為350°C下保溫2.5小時，然后在450°C下保溫1.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為2.68重量份，氯化鉀的加料量為1.50重量份。
[0103]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0104]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0105]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.07%。
[0106]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.04%。
[0107]實施例10
[0108]將3.50g氧化鎂、28.1lg氯化銨和7.53g氯化鉀混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為250°C下保溫3.0小時，然后在450°C下保溫1.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化銨的加料量為8.03重量份，氯化鉀的加料量為2.15重量份。
[0109]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0110]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0111]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.03%。
[0112]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.06%。
[0113]實施例11
[0114]將17.70g六水氯化鎂、6.52g氯化鉀和2.35g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為150°C下保溫2.0小時，然后在450°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，六水氯化鎂的加料量為2.14重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為0.28重量份。
[0115]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0116]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3,如圖3所示。
[0117]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.23%。
[0118]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.12%。
[0119]實施例12
[0120]將17.70g六水氯化鎂、6.52g氯化鉀和4.70g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為200°C下保溫1.5小時，然后在450°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，六水氯化鎂的加料量為2.14重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為0.56重量份。
[0121]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0122]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0123]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.08%。
[0124]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.06%。
[0125]實施例13
[0126]將17.70g六水氯化鎂、6.52g氯化鉀和9.40g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將相■堝加上蓋子后在溫度為200°C下保溫1.5小時,然后在480°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，六水氯化鎂的加料量為2.14重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為1.12重量份。
[0127]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0128]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0129]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.06%。
[0130]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.07%。
[0131]實施例14
[0132]將17.70g六水氯化鎂、6.52g氯化鉀和14.1Og氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將相■堝加上蓋子后在溫度為200°C下保溫1.5小時,然后在480°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，六水氯化鎂的加料量為2.14重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為1.70重量份。
[0133]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0134]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0135]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.05%。
[0136]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.08%。
[0137]實施例15
[0138]將17.70g六水氯化鎂、5.38g氯化鉀和0.92g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將相■堝加上蓋子后在溫度為200°C下保溫5.0小時,然后在489°C下保溫0.2小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，六水氯化鎂的加料量為2.14重量份，氯化鉀的加料量為0.65重量份，氯化銨的加料量為0.11重量份。
[0139]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0140]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0141]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.07%。
[0142]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.07%。
[0143]實施例16
[0144]將17.70g六水氯化鎂、7.45g氯化鉀和46.62g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為350°C下保溫0.5小時，然后在380°C下保溫4.0小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，六水氯化鎂的加料量為2.14重量份，氯化鉀的加料量為0.90重量份，氯化銨的加料量為5.63重量份。
[0145]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0146]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0147]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.02%。
[0148]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.03%。
[0149]實施例17
[0150]將13.62g水合氯化鎂(MgCl2.3.4H20)、6.52g氯化鉀和4.7g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為200°C下保溫1.0小時,然后在489°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，水合氯化鎂(MgCl2.3.4H20)的加料量為1.64重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為0.56重量份。
[0151]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0152]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0153]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的含量為0.09%。
[0154]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.09%。
[0155]實施例18
[0156]將11.74g水合氯化鎂(MgCl2.2.2H20)、6.52g氯化鉀和4.7g氯化銨混合均勻后加入50ml的坩堝中。將坩堝加上蓋子后在溫度為200°C下保溫1.0小時,然后在489°C下保溫3.5小時，得到無水鉀光鹵石。在該實施例中，以氯化鎂(以不含結晶水計)的加料量為1.00重量份計，水合氯化鎂(MgCl2.2.2H20)的加料量為1.42重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份，氯化銨的加料量為0.56重量份。
[0157]根據上述測量方法對得到的無水鉀光鹵石進行表征。其結果如下:
[0158]對樣品成分進行XRD物相分析，成分為無水KMgCl3。
[0159]對樣品水溶后沉淀物進行XRD分析，成分為氧化鎂。對氧化鎂的含量進行滴定，測得氧化鎂的重量是無水氯化鎂的0.07%。
[0160]對樣品中水分含量進行測定，測得樣品中水分含量為0.09%。
[0161]由以上實施例的結果可以看到，在根據本發明制備無水鉀光鹵石的方法所制備的無水鉀光鹵石中，可以將有害物質氧化鎂相對于氯化鎂的含量控制到作為工業應用的上限的0.5%。另外，在經過優化以后，可以將有害物質氧化鎂相對于氯化鎂的含量控制到0.1%以下，達到了世界先進電解鎂工藝對原料的要求。
[0162] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細方法，但本發明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
【權利要求】
1.一種制備無水鉀光鹵石的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (a)將水合氯化鎂或氧化鎂與氯化鉀和氯化銨兩者的混合物均勻混合； (b )將步驟(a)得到的混合物加熱，制得無水鉀光鹵石。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當采用水合氯化鎂為原料時，以不含結晶水的氯化鎂的加料量為1.00重量份計，水合氯化鎂的加料量為(1+0.19m)重量份，氯化鉀的加料量為0.65?0.90重量份，氯化銨的加料量為0.11?5.63重量份，其中，m表示每分子所述水合氯化鎂中含有的結晶水的個數，m>0。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，當采用水合氯化鎂為原料時，以不含結晶水的氯化鎂的加料量為1.00重量份計，水合氯化鎂的加料量為(1+0.19m)重量份，氯化鉀的加料量為0.78重量份,氯化銨的加料量為0.11?5.63重量份,其中表示每分子所述水合氯化鎂中含有的結晶水的個數，m>0。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當采用氧化鎂為原料時，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化鉀的加料量為1.50?2.15重量份，氯化銨的加料量為2.68?8.03重量份。
5.如權利要求1或4所述的方法，其特征在于，當采用氧化鎂為原料時，以氧化鎂的加料量為1.00重量份計，氯化鉀的加料量為1.86重量份，氯化銨的加料量為2.68?8.03重量份。
6.如權利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述加熱過程為:首先在150?350°C保溫0.5?5.0小時，然后在380?489°C保溫0.2?4.0小時。
7.如權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步驟(b)中在溫度較低處合成的氯化銨回收并進入步驟(a)中循環利用，并且將釋放的氨氣回收利用。
8.一種無水鉀光鹵石，其特征在于，所述無水鉀光鹵石由權利要求1-7之一所述方法制備得到。
9.一種如權利要求8所述的無水鉀光鹵石的用途，其特征在于，所述無水鉀光鹵石用于電解法生產金屬鎂。
【文檔編號】C01F5/30GK104276588SQ201310293893
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優先權日:2013年7月12日
【發明者】盧旭晨, 張志敏 申請人:中國科學院過程工程研究所