專利名稱：一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備金屬鎂的方法，尤其涉及一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法。
背景技術：
電解法生產(chǎn)金屬鎂是鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，電解法是電解高溫熔融態(tài)的無水氯化鎂來生產(chǎn)金屬鎂，其電解工藝是成熟的技術，它的關鍵在于獲得優(yōu)質(zhì)廉價的無水氯化鎂，其水分和氧化鎂含量均要嚴格控制在0.5%以內(nèi)，這成為常規(guī)電解煉鎂的瓶頸問題。由于六水氯化鎂空氣中脫水至二水氯化鎂后，繼續(xù)脫水便會產(chǎn)生氧化鎂、鹽酸以及水解產(chǎn)物。氧化鎂不利于電解，鹽酸對設備產(chǎn)生嚴重的腐蝕并降低鎂的利用率。目前以六水氯化鎂生產(chǎn)無水氯化鎂的方法主要有:氯化氫氣氛保護脫水和氨法脫水。挪威Norsk Hydro公司開發(fā)了水氯鎂石氯化氫氣氛保護流態(tài)化脫水工藝，雖在工業(yè)中得到應用，但仍然存在問題。國內(nèi)在這方面也開展了很多研究，但一直沒能解決設備腐蝕、工藝控制等問題。氨法脫水工藝多種多樣，由于方法的局限性，到目前為止沒有一種工藝應用于工業(yè)生產(chǎn)中。利用鹽湖氯化鎂資源電解制備金屬鎂，是高值化利用鹽湖水氯鎂石資源的重要途徑。在利用鹽湖水氯鎂石制備金屬鎂時，尋找可實現(xiàn)電沉積金屬鎂的離子液體或低共熔溶劑，具有廣闊的應用前景和重要的現(xiàn)實意義。作為一種新型電解溶劑，離子液體或低共熔溶劑以其綠色環(huán)保、低耗能引起廣泛的關注和研究，被用于多種金屬單質(zhì)和合金的制備。與其它溶劑相比，離 子液體或低共熔溶劑具有寬的電化學窗口、可室溫操作、不揮發(fā)、導熱導電性良好等優(yōu)點。一種可應用于電解制備金屬鎂的含鎂離子液體或低共熔溶劑，可以使現(xiàn)有的電解法從700°C以上降至室溫，降低能耗，減少設備腐蝕和環(huán)境污染，得到無氫無氧的金屬，實現(xiàn)冶金過程的綠色生產(chǎn)。由于離子液體或低共熔溶劑是多種無機鹽、有機物和高分子材料的優(yōu)良溶劑，選擇合適的添加劑及電沉積條件是電沉積金屬的關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、易于實施的利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法。為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法，其特征在于:將低共熔溶劑升溫至2(T70°C，在此溫度下按溶劑質(zhì)量的0.3^1.5%加入添加劑，經(jīng)攪拌得到均一、穩(wěn)定的溶液；所述溶液在工作電極為銅、鋁、銀、鎳片電極中的任意一種、恒電位-2.4^-2.9V的條件下沉積0.5^3.5 h,即得金屬鎂或鎂合金；
其中:所述低共熔溶劑是指將氯化膽堿在20°C 70°C下加入到N，N-二甲基甲酰胺溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后得到混合溶液；然后將六水氯化鎂及其它金屬氯化物在200C 70°C下加入到所述混合溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后即得；所述氯化膽堿加入量為所述N，N- 二甲基甲酰胺溶液質(zhì)量的1(T80% ;所述六水氯化鎂加入量為所述混合溶液質(zhì)量的1(T70% ;所述其它金屬氯化物加入量為所述混合溶液質(zhì)量的5 50% ；
所述其它金屬氯化物為氯化鋰、氯化鋅、氯化銅、氯化鎳、氯化鉻和氯化鋁中的一種； 所述添加劑為硼酸、氯化銨、檸檬酸中的任意一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
1、由于本發(fā)明低共熔溶劑中含有N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，因此，該低共熔溶劑具有室溫化學性質(zhì)穩(wěn)定、電化學性質(zhì)穩(wěn)定、抗水影響能力強等特點(參見表I)。表I
權利要求
1.一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法，其特征在于:將低共熔溶劑升溫至2(T70°C，在此溫度下按溶劑質(zhì)量的0.3^1.5%加入添加劑，經(jīng)攪拌得到均一、穩(wěn)定的溶液；所述溶液在工作電極為銅、鋁、銀、鎳片電極中的任意一種、恒電位-2.r-2.9V的條件下沉積0.5^3.5 h，即得金屬鎂或鎂合金； 其中:所述低共熔溶劑是指將氯化膽堿在20°C 70°C下加入到N，N- 二甲基甲酰胺溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后得到混合溶液；然后將六水氯化鎂及其它金屬氯化物在200C 70°C下加入到所述混合溶液中，不斷攪拌，直到全部溶解后即得；所述氯化膽堿加入量為所述N，N-二甲基甲酰胺溶液質(zhì)量的1(T80% ;所述六水氯化鎂加入量為所述混合溶液質(zhì)量的1(T70% ;所述其它金屬氯化物加入量為所述混合溶液質(zhì)量的5 50% ； 所述其它金屬氯化物為氯化鋰、氯化鋅、氯化銅、氯化鎳、氯化鉻和氯化鋁中的一種； 所述添加劑為硼酸 、氯化銨、檸檬酸中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用新型鎂低共熔溶劑電解制備金屬鎂的方法，該方法是指將低共熔溶劑升溫至20~70℃，在此溫度下按溶劑質(zhì)量的0.3~1.5%加入添加劑，經(jīng)攪拌得到均一、穩(wěn)定的溶液；所述溶液在工作電極為銅、鋁、銀、鎳片電極中的任意一種、恒電位-2.4~-2.9V的條件下沉積0.5~3.5h，即得金屬鎂或鎂合金。本發(fā)明采用的電沉積制度簡單，沉積效果好，易于實施。
文檔編號C25C1/02GK103173785SQ20131013130
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權日2013年4月16日
發(fā)明者賈永忠, 景燕, 王懷有, 岳都元, 孫進賀, 馬軍, 姚穎 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所