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无水氯化镁是电解法生产金属镁的原料,其制备工艺是电解制镁的关键环节。一种采用菱镁矿制备无水氯化镁的新工艺,包括菱镁矿煅烧粉在氯化铵乙二醇溶液的浸取、浸取液通氨反应结晶生成六氨氯化镁及结晶物热分解生成无水氯化镁。本文研究了在无水乙二醇介质中煅烧菱镁矿与氯化铵的反应动力学,和浸取液再使用的脱水工艺。
采用水介质热力学数据对浸取反应进行计算,标准状况下可以自发进行,理论转化率达到96.74%。研究了温度、粉体粒度和活性对反应速率的影响,发现反应速率随温度的升高、粉体粒度的减小而明显增加,浸出率随粉体活性的减小而明显下降。基于实验和推理建立了“离子扩散—吸附—反应”机理模型,其相应的动力学方程与实验数据拟合情况良好(相关系数超过0.87)。进一步得到表观活化能是45.46kJ/mol(500#,293 nm)和66.66kJ/mol(320#,300.4nm)。忽略粉体孔结构,判定反应的控速步骤是颗粒表面化学反应。
研究了蒸馏、分子筛/硅胶吸附脱水的效率。蒸馏初期脱水效率很高但后期明显下降:水含量由4.9%降到2.5%需要23min,而从2.5%降到0.6%需要73min;水含量对数值随时间基本呈线性下降,下降斜率随氯化镁增多而减小。分子筛脱水效率随使用量的增加而提高,随脱水的进行逐渐下降,水含量由5%降低到2.5%需要15min。使用硅胶时水含量先迅速下降后慢慢上升:2.5min水含量由4.2%降低到2.5%,之后逐渐升高到4.1%。结合蒸馏和吸附机理对实验结果进行了解释。