菱镁矿制备高纯氟化镁的方法与流程

本发明属于矿物加工技术领域，具体涉及一种菱镁矿制备高纯氟化镁的方法。

背景技术：

我国菱镁矿资源储量居世界首位，占世界总储量三分之一，主要分布在辽宁、河北、山东等多个省市。菱镁矿用途广泛，可作耐火材料、炼铁添加剂、氯氧镁水泥、烟气脱硫、酸性废水处理等多个领域，但在这些行业使用粗放，产品价格低廉。氟化镁是一种重要的化工原料和光学材料，高纯氟化镁具有优异的光学性能，热稳定性和化学稳定性等特性，而广泛应用于光学膜材料，催化剂载体，红外光学等诸多高端科技领域。

目前，以菱镁矿制备氟化镁工艺即破碎、筛分菱镁矿后直接与氢氟酸反应，菱镁矿中含有钙、硅、铁、锰、铝等杂质而带入氟化镁中，产品只能用作电解铝、镁的添加剂。生产简单粗放，产品附加值低。

高纯氟化镁的其他制备方法包括氧化镁制备法，碱式碳酸镁制备法，卤水制备法。氧化镁制备法和碱式碳酸镁制备法是以高纯氧化镁或碱式碳酸镁为原料，与氟化氢反应而制备出氟化镁，而高纯氧化镁或碱式碳酸镁原料价格昂贵，成本高。卤水制备方法，以氨水或碳酸氢铵为原料制备出氢氧化镁或碱式碳酸镁，以氟化氢中和获得氟化镁，工艺需要消耗大量氨水，且镁离子沉淀不完全，因此成本也较高。

专利申请CN103214012A的方法为，氟化氢气体与高纯的氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁或氯化镁通过气相反应获得高纯氟化镁，该工艺中高纯镁化合物原料需要成本较高，且反应温度为400～500℃，对设备耐腐蚀要求高，导致投资成本高。专利申请CN105776260A和CN101100303A均与卤水制备氟化镁原理相同，方法均为，以硫酸镁和氨水反应，制备出氢氧化镁，再以氢氧化镁与氢氟酸反应，经过干燥，煅烧，获得高纯氟化镁，该方法需要消耗大量氨水，且镁离子制备氢氧化镁时沉淀不完全，因此成本较高。目前现有的方法从原料来源及设备要求上来看成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种成本低、能耗低、产品纯度高的菱镁矿制备氟化镁的方法。

为实现上述目的所采用的技术方案是：一种菱镁矿制备高纯氟化镁的方法，包括如下步骤：

1)煅烧菱镁矿获得轻烧氧化镁矿粉；

2)取轻烧氧化镁矿粉，加入铵盐溶液中搅拌除可溶性钙，过滤，得到滤饼；所述铵盐为氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、草酸铵或者醋酸铵中的一种或多种；

3)将步骤2)得到的滤饼加入有机酸溶液中进行反应，反应完毕后过滤溶液得到浸出液；所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸、羟乙酸、丙二酸、丁二酸或者己二酸中的一种或多种；

4)向步骤3)得到的浸出液中加入氢氟酸，生成沉淀，过滤、洗涤、干燥，即获得高纯氟化镁。

所述步骤2)中铵盐与轻烧氧化镁矿粉中CaO的摩尔比为：50～2:1。菱镁矿煅烧后得到的轻烧粉可利用常规技术进行成分分析得到其中CaO的含量。

所述步骤3)的反应温度为50～100℃，时间15～120min。

步骤3)中所述有机酸的使用量由有机酸所含有的羧基确定，为-COOH:MgO的摩尔比为1:0.1～4。

所述步骤4)中氢氟酸的使用量为按照步骤3)中所加入的有机酸所含有的羧基确定，HF:-COOH的摩尔比为0.2～1.2:1。

所述步骤1)中煅烧菱镁矿的条件为800～1200℃下煅烧0.5～2h。

本发明的有益效果是：原料来源广、成本低、设备要求低，利用廉价菱镁矿，能够得到高纯氟化镁，很大程度上降低了高纯氟化镁的生产成本。本发明工艺中使用的有机酸可以回收重复使用，成本低廉，反应温度低，能耗小，有很好的经济价值。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程图。

图2是本发明方法获得的氟化镁产品的XRD图谱。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如表1所示，为本发明实施例所用菱镁矿原料的化学成分分析结果，该菱镁矿高温煅烧后失重恒定，MgO含量为90％，氧化钙含量为2.1％，这为煅烧菱镁矿添加量及除钙所用铵盐提供根据。

表1.本发明所使用的菱镁矿原料化学成分

制备高纯氟化镁，按照如下步骤操作(本发明工艺流程如图1所示)：

1)以前述菱镁矿为原料，于800～1200℃下煅烧0.5～2h，获得轻烧氧化镁混料，再经过破碎，筛分，获得粒度为-200目轻烧氧化镁矿粉。

2)取轻烧氧化镁矿粉1.1kg，加入铵盐溶液中搅拌除可溶性钙，过滤，得到滤饼。铵盐的加入量根据煅烧后的轻烧氧化镁矿粉中的氧化钙来定。铵盐可以过量以除去矿粉中的钙，镁在常温下在铵盐中溶解度很小因此氧化镁仍在滤饼中。

3)将滤饼加入至有机酸溶液中，反应温度为50～100℃，时间15～120min，反应完毕后过滤溶液得到浸出液。

4)向浸出液中加入氢氟酸，生成沉淀，过滤所生成的沉淀，洗涤、干燥，即获得高纯氟化镁。所得滤液为有机酸溶液，可以循环利用。

采用不同的铵盐和有机酸，共有9个实施例，不同实施例的制备方法中具体参数见表2。

表2.实施例1～9中各步骤反应参数

注：表中铵盐、有机酸、HF的使用量指溶液中添加的溶质的质量而非其溶液的质量

对实施例1～9所得到的氟化镁进行XRD分析，结果如图2所示，与标准卡片PDF#70-2269对比，波峰尖锐，对称性好，未见杂峰，定性说明纯度很高。

对实施例1～9所得到的氟化镁进行XRF分析，结果如表3所示，可见各实施例制备得到的氟化镁纯度高，氟化镁含量≥99.90％，杂质少。

表3.氟化镁产物XRF成分分析结果