基于水氯镁石的低成本MgCl2-KCl共晶盐的制备方法

摘要

本发明涉及一种基于水氯镁石的低成本MgCl2‑KCl共晶盐的制备方法，其包括：S1，选取第一单品盐和第二单品盐，第一单品盐为MgCl2·6H2O，第二单品盐为KCl；S2，将第一单品盐和第二单品盐按照(30.46‑37.8):(62.2‑69.54)的摩尔比混合达到宏观尺度上的均匀后得到混合盐；S3，在氩气和/或空气的气氛中加热混合盐至500℃‑650℃使此混合盐熔融，自然冷却后得到共晶盐。根据本发明的共晶盐的制备方法，可以在空气气氛中直接进行，操作简便安全，原料便宜易得，具有良好的经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及熔盐领域，更具体地涉及一种基于水氯镁石的低成本 MgCl

背景技术

青海盐湖蕴含丰富的钾、锂、钠、镁等盐类资源，潜在经济价值巨大。目前青海已对钾肥、锂盐和钠盐进行了规模化开发，但提钾提锂后老卤中的氯化镁一直作为副产物被排放，每年约有8000万吨副产氯化镁被弃置堆积。大量的氯化镁主要以水氯镁石的形式堆放或以老卤的形式排放回盐湖，不仅造成了盐湖镁资源的巨大浪费，也严重的影响了湖区资源赋存状态和开发环境，成为制约盐湖钾、锂资源高效可持续开发的“瓶颈”。如何利用巨量废弃的水氯镁石是青海盐湖平衡开采和综合利用的核心技术。

氯化镁基熔盐具有成本低，环境友好，工作温度大于700℃，相变潜热较大和液态粘度较小等系列优势，是一类极具潜力的高温(≥700℃)传蓄热介质，有望在太阳能热发电，熔盐堆等洁净能源系统中作为传蓄热介质使用。如能利用废弃的水氯镁石直接制备氯化镁基熔盐，不仅能充分利用青海巨量的废弃水氯镁石资源、提高废弃矿物产品的附加值、促进盐湖资源的平衡开采和综合利用，而且能够保护青海三江源环境，实现经济可持续清洁稳定发展，为青海水氯镁石的综合利用提供一条发展新途径。同时还能大幅度降低太阳能热发电，熔盐储能及熔盐堆等洁净能源系统的熔盐成本，无疑具有巨大的工业应用前景和重要经济价值。

发明内容

为了解决上述现有技术中的水氯镁石(MgCl

根据本发明的基于水氯镁石的低成本MgCl

优选地，在所述步骤S1中，第一单品盐的纯度≥99％且其熔点为712℃，第二单品盐的纯度≥99.5％且其熔点为773℃。

优选地，在所述步骤S2中，第一单品盐和第二单品盐的摩尔比为 (35.23-37.8):(62.2-64.77)。在一个最优选的实施例中，第一单品盐和第二单品盐的摩尔比为35.23:64.77或37.8:62.2。在对比例中，第一单品盐和第二单品盐的摩尔比为50.28:49.72或58.35:41.65，无法形成共晶体系。

优选地，在所述步骤S3中，将混合盐放入耐高温的Al

优选地，混合盐被缓慢升温以使其受热均匀。更优选地，混合盐以 5℃/min的速率缓慢加热至500℃-650℃，在500℃-650℃保温10h，然后自然冷却至室温得到共晶盐。更优选地，冷却后的样品被存放在密封袋中并转移至无氧或惰性气氛的手套箱内进行保存，防止吸潮。

优选地，该制备方法还包括步骤S4，采用差式扫描量热仪(DSC)对共晶盐进行熔点、熔化焓和比热容的测试。

优选地，熔点和熔化焓的测试程序分别为以5℃/min-10℃/min的升温速率加热至500℃，在350℃-500℃重复测试三次。

优选地，比热容的测定程序为以5℃/min-10℃/min的升温速率加热至 520℃。

根据本发明的上述制备方法得到的共晶盐，共晶盐的熔点为 421.9℃-425.2℃，共晶盐的液态热容值为0.913J/g·K-1.075J/g·K。

根据本发明的共晶盐的制备方法，可以在空气气氛中直接进行，操作简便安全，原料水氯镁石广泛富集于盐湖和湖泊中，便宜易得，具有良好的经济效益。通过实践证明，根据本发明制备的共晶盐具有比热容大，稳定性好，传蓄热性能优异等特点，适用于熔盐储能、太阳能热发电等新能源领域。

附图说明

图1是根据本发明的实施例1在不同气氛下制备的MgCl

图2是根据本发明的实施例1在空气气氛下制备的MgCl

图3是根据本发明的实施例2在不同气氛下制备的MgCl

图4是根据本发明的实施例2在空气气氛下制备的MgCl

图5是根据本发明的实施例3在不同温度下制备的MgCl

图6是根据本发明的实施例4在不同温度下制备的MgCl

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

实施例1

MgCl

1、单品盐的干燥与称量

将MgCl

2、混合

称量好的MgCl

3、熔融

将盛有MgCl

4、研磨及性能检测

在手套箱中将冷却到室温的固态熔盐研磨成粉体备用。采用差式扫描量热仪(DSC)对制备的二元氯化物熔盐进行熔点，熔化焓以及比热容的测试，通过测试后熔点变化来判断是否形成MgCl

表1 MgCl2-KCl(35.23:64.77，mol％)共晶熔盐在不同温度下的热容值

本实施例通过对氩气和空气这两种气氛条件下制备的MgCl

由此对比可以得出，与氩气气氛相比，在空气气氛下制备得到的 MgCl

实施例2

MgCl

1、单品盐的干燥与称量

将MgCl

2、混合

称量好的MgCl

3、熔融

将盛有MgCl

4、研磨及性能检测

在手套箱中将冷却到室温的固态熔盐研磨成粉体备用。采用DSC对制备的二元氯化物熔盐进行熔点，熔化焓以及比热容的测试，通过测试后熔点变化来判断是否形成MgCl

表2 MgCl2-KCl(37.8:62.2，mol％)共晶熔盐在不同温度下的热容值

本实施例通过对氩气和空气这两种气氛条件下制备的MgCl

由此对比可以得出，与氩气气氛相比，在空气气氛下制备得到的 MgCl

对比例1

MgCl

1、单品盐的干燥与称量

将MgCl

2、混合

称量好的MgCl

3、熔融

将盛有MgCl

4、研磨及性能检测

在手套箱中将冷却到室温的固态熔盐研磨成粉体备用。采用差式扫描量热仪(DSC)对制备的二元氯化物熔盐进行熔点的测试，通过测试后熔点变化来判断是否形成MgCl

从图5可以看出，在550℃下制备的MgCl

由此对比可以得出，在提高温度条件下，以此配比仍无法获得共晶熔盐。证明温度的提升对获得此配比的共晶熔盐并无明显的效果。

对比例2

MgCl

1、单品盐的干燥与称量

将MgCl

2、混合

称量好的MgCl

3、熔融

将盛有MgCl

4、研磨及性能检测

在手套箱中将冷却到室温的固态熔盐研磨成粉体备用。采用DSC对制备的二元氯化物熔盐进行熔点的测试，通过测试后熔点变化来判断是否形成 MgCl

从图6可以看出，在550℃下制备的MgCl

由此对比可以得出，在提高温度条件下，以此配比仍无法获得共晶熔盐。证明温度的提升对获得此配比的共晶熔盐并无明显的效果。

总之，本发明制备的共晶盐，可以在空气气氛中直接进行，操作简便安全，原料便宜易得。通过实践证明，根据本发明制备的共晶盐具有比热容大，稳定性好，传蓄热性能优异等特点，适用于熔盐储能、太阳能热发电等新能源领域。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。