氟化鎂的制備方法

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(1.昆明理工大學化學工程學院，云南昆明 650224；2.云南云天化國際化工股份有限公司)

氟化鎂是氟化工行業的一種精細下游產品，也是一種重要的無機化工原料，可作為生產特種陶瓷、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，作為顏料的涂著劑，還可用于制備光學儀器中的各種鏡片及濾光涂層、陰極射線屏中的熒光材料等精密部件。隨著科技的發展，近年來對紫外和紅外的研究日漸深入，其應用越來越廣，市場上對氟化鎂的應用需求將逐步增大[1-5]。

1 氟化鎂的制備方法

1.1 碳酸鎂法

碳酸鎂法制備氟化鎂所用鎂源多為白云石(CaCO3·MgCO3)或菱鎂礦(MgCO3)。這類鎂源含有Si2+、Ca2+等雜質，涉及的反應式如下：

碳酸鎂法制備氟化鎂工藝過程(以菱鎂礦為原料)：1)將氫氟酸加入菱鎂礦粉漿液中，攪拌反應一段時間，得到氟化鎂漿液；逸出的氣體處理后放空。2)將氟化鎂漿液過濾，濾渣經洗滌、干燥，得到氟化鎂產品；濾液部分用于礦粉漿化，部分送處理槽用稀碳酸鎂中和處理，達標后排放[6-7]。

以白云石或菱鎂礦為原料制備氟化鎂工藝，設備簡單，易于操作，生產穩定，能耗低，投資少。但該法具有如下缺點：1)對原料雜質含量要求較高，若原料中雜質含量較高，在生產過程中很難除凈，影響最終產品質量，不易得到高純度氟化鎂；2)該制備方法所得氟化鎂粒徑小，不易過濾、洗滌，而且該種方法需要排放很多廢渣、廢液，嚴重污染環境。

1.2 硫酸鎂(或硝酸鎂)法

硫酸鎂(或硝酸鎂)法制備氟化鎂是以硫酸鎂或硝酸鎂為原料，涉及的反應式如下：

硫酸鎂(或硝酸鎂)法制備氟化鎂工藝過程(以硫酸鎂為原料)：1)將含水硫酸鎂進行預處理，除去里面的一些雜質；2)將硫酸鎂與堿反應，制得的中間產物經洗滌、過濾，置于襯鉛或襯塑的反應器中，邊攪拌邊與過量的氫氟酸反應，這個反應需要保持一定的二氧化碳分壓；3)反應完畢后，將物料洗滌、烘干、粉碎，得到高純度的氟化鎂產品[8]。

該種方法采用酸堿中和原理。由于在中和前對原料進行了預處理，而且所用原料是成品或半成品硫酸鎂，所以制得產品的純度較高。也正是因為原料的成本很高，限制了該種方法的應用。該種方法只能用于制取純度較高的少量產品。

1.3 氧化鎂法

氧化鎂法制備氟化鎂是以氧化鎂為原料，反應式如下：

以氧化鎂為原料制備氟化鎂工藝過程：1)將質量分數為99.99%的高純氧化鎂置于鉑坩堝中，與質量分數為40%的分析純氫氟酸進行熬煉，使兩者反應，得到氟化鎂乳漿；2)將氟化鎂乳漿精制、過濾，然后烘干、粉碎，得到高純氟化鎂產品[9-10]。

該種方法可以制得純度極高的氟化鎂產品，而且產生的副產物H2O對環境沒有污染。但由于該工藝對器械、設備要求較高，且采用的原料是粉末的成品或半成品氧化鎂，工業上這樣的氧化鎂一般來源于氫氧化鎂的分解或者是煅燒菱鎂礦所得，所以生產工藝過程較長，成本較高，難以實現工業化。

1.4 氯化鎂法

1.4.1 鹵水-氨-氫氟酸法

鹵水-氨-氫氟酸法制備氟化鎂是以氯化鎂、氨為原料，反應式如下：

鹵水-氨-氫氟酸法制備氟化鎂工藝過程：1)將MgCl2配制成鹵水，然后向溶液中通人氨氣，生成Mg(OH)2沉淀，過濾，得到Mg(OH)2濾餅，將濾餅粉碎；2)往粉碎的濾餅中加入稍過量的氫氟酸，反應完畢后將物料過濾、洗滌，除去吸附的HF，烘干即得到MgF2成品[11-12]。

該種方法是對氧化鎂法的簡化，采用氨水的堿性環境生成氫氧化鎂漿料，有利于跟相關的工藝鏈相對接，提高經濟效益。但是，該種方法工藝繁雜，制備氫氧化鎂料漿的時候，不易控制沉淀物料的配比和沉淀物粒徑的大小，而且工藝過程中需要多次過濾、洗滌，會產生大量工業廢水。因此工業化過程中需要建設配套的工藝設施。

1.4.2 氟化銨-氯化鎂法

氟化銨-氯化鎂法制備氟化鎂是以氟化銨和氯化鎂為原料，反應式如下：

氟化銨-氯化鎂法制備氟化鎂工藝過程：1)將質量分數為30%～45%的氟化銨溶液和質量分數為25%～36%的氯化鎂溶液同時加入反應釜中，反應后得到氟化鎂料漿，過濾得到氟化鎂軟膏；2)將氟化鎂軟膏用60～70 ℃的熱水洗滌，然后在250～400 ℃干燥1～2 h，粉碎即得到氟化鎂成品。

該種方法是使用氟化銨代替氫氟酸，原料氟化銨可由磷肥工業的副產品氟硅酸加氨水制得，而氯化鎂可由電解海水等氯堿工業中得到，因此該種方法原料易得，成本較低，從而降低了氟化鎂的生產成本。但是，該工藝方法中相關參數較多、不易控制，原料中的雜質含量及對氟化鎂軟膏的洗滌程度等因素都會影響產品的純度，工業化過程中需要進行不斷摸索[13-16]。

2 展望

目前，不同的氟化鎂生產企業采用的生產工藝有所不同，有的采用碳酸鎂法，有的采用氯化鎂法，這是為了配套企業所具有的各種優勢，如企業內部已具有的生產工藝或者周圍富產的螢石資源等。然而從氟資源來看，中國的螢石資源儲量有限、分布不均、富礦含量偏低，特別是酸級螢石已經面臨枯竭，因此尋找新的氟資源將是未來氟化工發展的一個方向。磷礦中一般伴生有大量的螢石，在磷肥生產過程中以四氟化硅氣體形式逸出，經水吸收后，得到氟硅酸。氟硅酸可再加工成其他氟化鹽或氫氟酸，這就使得磷礦成為僅次于螢石的最有利用價值的氟資源。為此，最大限度地開發利用磷礦石中的氟資源，加快氟資源的優化配置將成為無機氟化工發展的重要戰略目標，這些將是降低氟化鎂生產成本的良好

途徑，也是增加氟化鎂生產原料儲備的重要舉措。

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