專利名稱：一種制備氟化鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氟化鎂生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用氣相反應(yīng)生產(chǎn)高純度氟化鎂產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
氟化鎂是氟化工行業(yè)的一種精細(xì)下游產(chǎn)品，也是一種重要的無機(jī)化工原料，可以作為生產(chǎn)特種陶瓷、玻璃、熱壓晶體的原料，作為冶煉金屬鋁和鎂的助熔劑，焊接中作為焊接劑，作為眼里的涂著劑，也可用于制備光學(xué)儀器中的各種鏡片和濾光涂層、陰極射線屏中的熒光材料等精密部件。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣，市場上對(duì)氟化鎂的需求逐步增大?，F(xiàn)有的氟化鎂制備方法一般是將含鎂的原料，例如氫氧化鎂、碳酸鎂等與氫氟酸在水溶液中反應(yīng)生成氟化鎂，再經(jīng)液固分離及干燥脫水得到氟化鎂產(chǎn)品。該方法由于反應(yīng)是在水溶液中進(jìn)行的，所制得的氟化鎂產(chǎn)物中含有大量的羥基和結(jié)晶水，該產(chǎn)物在低溫下干燥后其中的氟化鎂含量只有90wt%左右。要獲得高純產(chǎn)品必須將物料在高溫下進(jìn)行處理，而高溫處理存在很多缺點(diǎn)，例如處理時(shí)間長，能耗高，設(shè)備產(chǎn)能小等等，更為嚴(yán)重的是高溫下產(chǎn)品的水解和氧化作用會(huì)對(duì)產(chǎn)品的純度產(chǎn)生非常不利的影響，難以得到純度達(dá)99.9wt%以上的高純氟化鎂產(chǎn)品，而某些對(duì)氟化鎂產(chǎn)品的純度要求較高的領(lǐng)域，如光學(xué)鍍膜等領(lǐng)域要求氟化鎂的純度要達(dá)到99.9wt%以上。因此，目前存在的問題是需要研究開發(fā)一種制備高純度氟化鎂的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備氟化鎂的方法，該方法將含鎂原料與氟化氫氣體進(jìn)行氣相氟化反應(yīng)制得高純度氟化鎂。該方法通過一步反應(yīng)制取高純度氟化鎂，流程短，操作簡單，產(chǎn)品純度高，具有很好的應(yīng)用前景。為此，本發(fā)明提供了一種制備氟化鎂的方法，包括:步驟A，將含鎂原料置于反應(yīng)器中，并加熱至反應(yīng)溫度；步驟B，向反應(yīng)器中通入氟化氫氣體，與含鎂原料進(jìn)行氣相氟化反應(yīng)制取氟化鎂。根據(jù)本發(fā)明，在所述步驟A中，所述含鎂原料為干燥的粉末狀固體。這樣的含鎂原料有利于反應(yīng)器的計(jì)量和操作，尤其是較小粒徑的含鎂原料因具有較大的比表面積，可以有利于含鎂原料與氟化氫氣體充分接觸，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，使得含鎂原料的氟化反應(yīng)更加完全，從而提高含鎂原料的轉(zhuǎn)化率。但是如果含鎂原料粒徑太小，又會(huì)被氣體帶出反應(yīng)器，造成原料損失，并影響產(chǎn)品收率。因而，本發(fā)明中，所述含鎂原料的粒徑范圍在23 75 μ m之間。優(yōu)選所述含鎂原料的粒徑范圍在42 58 μ m之間。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在所述步驟A及步驟B中，反應(yīng)溫度為300 500°C。優(yōu)選所述反應(yīng) 溫度為400 450°C。
根據(jù)本發(fā)明方法，在所述步驟B中，HF與含鎂原料中的鎂的摩爾比為2.1:1
2.3:1。在所述步驟B中，氟化氫通入速度過快會(huì)造成氟化氫消耗顯著增加，過慢則會(huì)降低設(shè)備產(chǎn)能。因此，本發(fā)明中，在氟化氫的通入管道上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氟化氫流量即可控制氟化氫氣體的通入速度，從而可以控制上文中所述的HF與含鎂原料中的鎂的摩爾比，由此可以進(jìn)一步控制反應(yīng)時(shí)間。同時(shí)，控制氟化氫通入速度還可以避免氟化氫消耗增加以及設(shè)備產(chǎn)能降低。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在步驟B中，所述氟化反應(yīng)為間歇式反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為每次30 60分鐘。根據(jù)本發(fā)明方法，所述含鎂原料包括氫氧化鎂、碳酸鎂、氧化鎂或氯化鎂中的一種或幾種。優(yōu)選所述含鎂原料為氫氧化鎂和/或碳酸鎂。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述反應(yīng)器包括流化床反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器。優(yōu)選所述反應(yīng)器為流化床反應(yīng)器。本發(fā)明中，采用流化床反應(yīng)器反應(yīng)效率更高，消耗的氟化氫更少。根據(jù)本發(fā)明，在所述步驟B之后還包括步驟C，反應(yīng)完成后，停止加熱，并對(duì)物料進(jìn)行降溫處理，獲得氟化鎂產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在上述步驟C中，反應(yīng)完成后，停止加熱，并采用向流化床通入空氣的方式對(duì)物料進(jìn)行降溫處理。將物料溫度降低到60°C以下。取出物料即得到高純度氟化鎂產(chǎn)品，收率大于96.0%，所述氟化鎂產(chǎn)品中氟化鎂含量在99.9wt%以上。本發(fā)明 中，所述用語“高純度氟化鎂產(chǎn)品”是指其中的氟化鎂含量大于99.9wt%的氟化鎂產(chǎn)品。本發(fā)明中，氟化鎂產(chǎn)品中的氟化鎂及雜質(zhì)含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)(美國 Perkin Elmer 股份有限公司，0ptima5300DV ICP-AES)檢測。根據(jù)本發(fā)明采用氣相氟化法制備氟化鎂的方法，該方法將含鎂原料與氟化氫氣體進(jìn)行氣相氟化反應(yīng)制得高純度氟化鎂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所涉及的反應(yīng)在干燥狀態(tài)下一步完成，避免了在水溶液中氟化而帶來的工藝流程長，產(chǎn)品純度低的缺點(diǎn)。本發(fā)明方法流程短，操作簡單，產(chǎn)品純度高達(dá)99.98wt%，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有很好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法采用間歇式反應(yīng)法進(jìn)行氟化反應(yīng)，包括以下步驟:(1)將粒徑粒徑范圍在23 75 μ m之間的干燥的含鎂原料置于流化床反應(yīng)器中，并加熱至300 500°C的反應(yīng)溫度；(2)向反應(yīng)器中通入氟化氫氣體，使其在300 500°C條件下與含鎂原料進(jìn)行氣相氟化反應(yīng)制取氟化鎂。在步驟(2)的反應(yīng)過程中，觀察設(shè)置在氟化氫的通入管道上的的流量計(jì)，并通過調(diào)節(jié)同樣設(shè)置在氟化氫的通入管道上的調(diào)節(jié)閥來控制控制氟化氫氣體的通入速度，從而將HF與含鎂原料中的鎂的摩爾比控制在2.1:1 2.3:1，并由此進(jìn)一步將反應(yīng)時(shí)間控制在30 60分鐘。反應(yīng)完成后，停止加熱通入清潔的空氣將物料溫度降低到60°C以下，取出物料，稱重，計(jì)算氟化鎂產(chǎn)品收率，并采用ICP檢測產(chǎn)品中氟化鎂及雜質(zhì)含量。下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，這些實(shí)施例僅起說明性作用，并不局限于本發(fā)明的應(yīng)用范圍，下列實(shí)施例中未提及的具體實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。實(shí)施例實(shí)例1:在直徑為35mm的流化床反應(yīng)器中加入80克粒徑為23 45 μ m的干燥的氫氧化鎂粉末，加熱至450 °C,通入氟化氫氣體,控制氟化氫氣體的通入速度和時(shí)間，使氟化氫與氫氧化鎂的摩爾比為2.3:1，反應(yīng)時(shí)間為60分鐘。反應(yīng)過程中控制反應(yīng)溫度在450°C左右。反應(yīng)完成后通入清潔的空氣使物料冷卻，取出物料，得到83.9克氟化鎂產(chǎn)品，收率為98.1% ；采用ICP檢測產(chǎn)品中氟化鎂及雜質(zhì)含量，產(chǎn)品檢測結(jié)果見表I。實(shí)例2:在直徑為35mm的流化床反應(yīng)器中 加入80克粒徑為42 58 μ m的干燥的氫氧化鎂粉末，加熱至400°C，通入氟化氫氣體，控制氟化氫氣體的通入速度和時(shí)間，使氟化氫與氫氧化鎂的摩爾比為2.2:1，反應(yīng)時(shí)間為45分鐘。反應(yīng)過程中控制反應(yīng)溫度在400°C左右。反應(yīng)完成后通入清潔的空氣使物料冷卻，取出物料，得到83.1克氟化鎂產(chǎn)品，收率為97.2% ；采用ICP檢測產(chǎn)品中氟化鎂及雜質(zhì)含量，產(chǎn)品檢測結(jié)果見表I。實(shí)例3:在直徑為35mm的流化床反應(yīng)器中加入80克粒徑為45 60 μ m的干燥的碳酸鎂粉末，加熱至500°C,通入氟化氫氣體,控制氟化氫氣體的通入速度和時(shí)間，使氟化氫與氫氧化鎂的摩爾比為2.1:1，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。反應(yīng)過程中控制反應(yīng)溫度在500°C左右。反應(yīng)完成后通入清潔的空氣使物料冷卻，取出物料，得到56.8克氟化鎂產(chǎn)品，收率為96.0% ；采用ICP檢測產(chǎn)品中氟化鎂及雜質(zhì)含量，產(chǎn)品檢測結(jié)果見表I。實(shí)例4:在直徑為600mm的流化床反應(yīng)器中加入10千克粒徑為62 75 μ m的干燥的氫氧化鎂粉末，加熱至300°C,通入氟化氫氣體,控制氟化氫氣體的通入速度和時(shí)間,使氟化氫與氫氧化鎂的摩爾比為2.1:1,反應(yīng)時(shí)間為45分鐘。反應(yīng)過程中控制反應(yīng)溫度在300°C左右。反應(yīng)完成后通入清潔的空氣使物料冷卻，取出物料，得到10.3千克氟化鎂產(chǎn)品，收率為96.8% ;采用ICP檢測產(chǎn)品中氟化鎂及雜質(zhì)含量，產(chǎn)品檢測結(jié)果見表I。對(duì)比例1:在800ml的釜式反應(yīng)器中加入252ml質(zhì)量濃度為25%的氟化氫水溶液，在攪拌下加入80g氫氧化鎂，在90 95°C下攪拌反應(yīng)45分鐘，反應(yīng)完成后將物料真空過濾、洗滌，并將濾餅置于105°C干燥4小時(shí)，除去附著的水，再在650°C條件下處理10小時(shí)，取出物料冷卻至室溫，得到81.3g的氟化鎂產(chǎn)品，收率為95.1% ;采用ICP檢測產(chǎn)品中氟化鎂及雜質(zhì)含量，產(chǎn)品檢測結(jié)果見表I。表I實(shí)施例1 4及對(duì)比例I中所制得的產(chǎn)品的檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種制備氟化鎂的方法，包括: 步驟A，將含鎂原料置于反應(yīng)器中，并加熱至反應(yīng)溫度； 步驟B，向反應(yīng)器中通入氟化氫氣體，與含鎂原料進(jìn)行氣相氟化反應(yīng)制取氟化鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟A及步驟B中，反應(yīng)溫度為300 500℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度為400 450°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟B中，HF與含鎂原料中的鎂的摩爾比為2.1:1 2.3:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟A中，所述含鎂原料為干燥的粉末狀 固體；所述含鎂原料的粒徑范圍在23 75 μ m之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述含鎂原料的粒徑范圍在42 58μ m之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述含鎂原料包括氫氧化鎂、碳酸鎂、氧化鎂和氯化鎂中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述含鎂原料為氫氧化鎂和/或碳酸鎂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器包括流化床反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器；優(yōu)選所述反應(yīng)器為流化床反應(yīng)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟B中，所述氟化反應(yīng)為間歇式反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為每次30 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備氟化鎂的方法，該方法將含鎂原料與氟化氫氣體進(jìn)行氣相氟化反應(yīng)制得高純度氟化鎂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所涉及的反應(yīng)在干燥狀態(tài)下一步完成，避免了在水溶液中氟化而帶來的工藝流程長，產(chǎn)品純度低的缺點(diǎn)。本發(fā)明方法流程短，操作簡單，產(chǎn)品純度高達(dá)99.98wt%，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01F5/28GK103214012SQ201310145049
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者廖志輝, 劉東曉, 段立山, 李程文, 梁雅娟, 黎志堅(jiān), 劉士軍, 葉華 申請(qǐng)人:湖南有色氟化學(xué)科技發(fā)展有限公司