陳美嶺，趙積龍，梁玉平，韓文萍

(1.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海格爾木 816099；2.國家鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心，青海格爾木 816099；3.青海省鹽湖資源綜合利用重點實驗室，青海格爾木 816099)

1 前言

國內外鎂資源極其豐富，主要以液體礦和固體礦兩種形式存在。液體礦以海水、地下鹵水、鹽湖鹵水為主,海水中鎂的蘊藏量可達2×107億t。固體礦包括菱鎂礦、白云石、蛇紋石、滑石、水鎂石及其它沉積礦等,其儲量更為巨大。

2 氯化鎂脫水原理

MgCl2·6H2O的結構為Mg原子周圍6個H2O分子和2個Cl-, 形成中心對稱八面體, 配位數為6。其中4個H2O的鍵長較長，較易脫去，其它兩個H2O較難脫去。實驗表明，一定的條件下MgCl2·6H2O可以進行如下系列的脫水反應[6]:

3 含水氯化鎂脫水的工藝

目前含水氯化鎂脫水的生產工藝主要有氯化氫保護氣氛下脫水工藝(原料為鹵水)、氯化氫保護氣氛下脫水工藝(原料為菱鎂礦)、氯化鎂脫水工藝流程(原料為天然鹵水)和氯化鎂脫水工藝流程(原料為蛇紋石)等四種生產工藝，文章就四種生產工藝的工藝路線及優(yōu)缺點進行簡述。

3.1 氯化氫保護氣氛下脫水工藝(原料為鹵水，如圖1)

該工藝一定溫度下反應，體系內維持適當的氯化氫濃度就能避免氯化鎂水解或使水解降至最低程度。脫水過程先在多膛爐中進行，得到的脫水料(MgCl2·(1.5～2)H2O)然后在沸騰爐中HCl保護氣氛下徹底脫水。所得產品MgO及H2O含量均低于0.5%。當時技術上的最大問題是HCl循環(huán)系統中排氣機的泄漏。

圖1 脫水工藝流程Fig.1 Process flow of dehydration

3.2 氯化氫保護氣氛下脫水工藝(原料為菱鎂礦，如圖2)

圖2 脫水工藝流程Fig.2 Process flow of dehydration

該工藝只采用兩級脫水，熱空氣脫水在150 ℃～180 ℃的溫度下進行。HCl氣氛下脫水在300 ℃～400 ℃的溫度下進行。所得無水氯化鎂含MgO<0.1%。生產全過程鎂和氯的回收率≥97%。

3.3 氯化鎂脫水工藝流程(原料為天然鹵水，如圖3)

圖3 脫水工藝流程Fig.3 Porcess flow of dehydration

該工藝天然鹵水含鎂低于1%，經三級陽光蒸發(fā)濃縮，鎂含量提高至7%～8%。噴霧干燥得到粒徑為20 μm的細粉，含MgCl282%～85%，MgO及H2O各3%。氯化鎂細粉加入氯化爐，同時向爐內加石油焦粉和通氯，在810 ℃的溫度下熔融氯化脫水。所得熔融產品含MgCl295%，MgO<0.1%，H2O<0.25%，其余為NaCl、KCl、CaCl2和LiCl。

3.4 氯化鎂脫水工藝流程(原料為蛇紋石，如圖4)

該工藝的初始原料為石棉礦開采留下的蛇紋石尾礦。蛇紋石含鎂20%，僅次于菱鎂礦的27%，是非常優(yōu)良的煉鎂資源。

圖4 脫水工藝流程Fig.4 Process flow of dehydration

4 四種工藝的比較

(1)四種生產無水氯化鎂的工藝原料有所不同，生產工藝路線有很大區(qū)別，在生產過程中的工藝控制條件不同。

(2)工藝3.3和工藝3.1相比，氯化脫水以少量氯氣和石油焦的消耗為代價，避免了前者流程中的鹽酸解析過程和大量HCl氣體在系統中的循環(huán)，過程大大簡化。這主要是由于氯化爐出料不可能在密閉系統中進行。其缺點是，出料時爐前上方煙氣彌漫，爐下地面潮濕等情況。

(3)工藝3.4中HCl既起到了氯化作用，又起抑制MgCl2水解的作用。由于干燥粒料含MgO及H2O很低，因此，氯化及保護所需的HCl用量低。

5 結果與討論

目前應用最廣泛的是氯化氫環(huán)境下的脫水工藝(3.1和3.2)，但該工藝流程是在高溫、腐蝕性、密閉環(huán)境中進行，所以在實際生產過程中對關聯設備的耐高溫、耐腐蝕及密封性要求高，也是該生產工藝的重點和難點。

通過四種工藝流程，各生產單位根據自身的生產成本、經濟效益、安全環(huán)保、社會效應等建立符合自身的生產工藝流程。采用的工藝應該原料易得、原料成本低并且生產流程中各項排出口環(huán)保指標符合指標值。