(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109055779 A(43)申请公布日 2018.12.21
(21)申请号 201811095920.0(22)申请日 2018.09.19
(71)申请人 成都先进金属材料产业技术研究院
有限公司
地址 610306 四川省成都市青白江区城厢
镇香岛大道1509号（铁路港大厦A区13楼A1301-1311、1319室）(72)发明人 盛卓 李开华 张敏
(74)专利代理机构 成都虹桥专利事务所(普通
合伙) 51124
代理人 梁鑫(51)Int.Cl.
C22B 26/22(2006.01)C22B 9/10(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页
(54)发明名称
镁精炼剂及其制备方法和高纯镁的精炼方法
(57)摘要
本发明公开了一种镁精炼剂及其制备方法和高纯镁的精炼方法，属于有色金属冶炼技术领域。本发明解决问题是粗镁在精炼过程中氧得不到有效去除。本发明提供了一种镁精炼剂，由以下质量百分含量的成分组成：LaCl3或NdCl310-15％、MgCl230-40％、KCl20-30％、NaCl5-10％、CaCl210-15％和CaF210-15％。将各原料分别在100℃下烘5-20h，然后在300℃下烘5-20h，最后在500℃下烘5-20h，混均即得。高纯镁的精炼方法是将镁精炼剂加热至700-720℃，恒温1-2h加入粗镁，精炼50-60min得到高纯镁，该精炼剂可使高纯镁中氧含量降至0.003％。
CN 109055779 ACN 109055779 A
权 利 要 求 书
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1.镁精炼剂，其特征在于：由以下质量百分含量的成分组成：LaCl3或NdCl310-15％、MgCl230-40％、KCl20-30％、NaCl5-10％、CaCl210-15％和CaF210-15％。
2.权利要求1所述的镁精炼剂的制备方法，其特征在于：将LaCl3或NdCl3、MgCl2、KCl、NaC、CaCl2和CaF2分别在100℃下烘5-20h，然后在300℃下烘5-20h，最后在500℃下烘5-20h，按照权利要求1所述的镁精炼剂中各成分的质量百分含量混均即得。
3.高纯镁的精炼方法，其特征在于：将镁精炼剂加热至700-720℃，恒温，然后加入粗镁，在700-720℃精炼50-60min后得到高纯镁。
4.根据权利要求3所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：将得到高纯镁抽出，继续向镁精炼剂中加入粗镁进行精炼，达到粗镁的循环精炼。
5.根据权利要求3或4任一项所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：镁精炼剂与粗镁的重量比为8-9:5。
6.根据权利要求3-5任一项所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：高纯镁单次抽出的量与镁精炼剂的重量比为2-4:5。
7.根据权利要求3-6任一项所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：所述恒温时间为1-2h。
8.根据权利要求3-7任一项所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：所述粗镁是由皮江法或电解法制备得到。
9.根据权利要求3-8任一项所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：所述精炼过程中需充入保护气体。
10.根据权利要求3-9任一项所述的高纯镁的精炼方法，其特征在于：所述保护气体为氩气。
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CN 109055779 A
说 明 书
镁精炼剂及其制备方法和高纯镁的精炼方法
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技术领域
[0001]本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种镁精炼剂及其制备方法，还涉及一种高纯镁的精炼方法。
背景技术
[0002]钛及钛合金具有密度低、强度高、耐腐蚀、生物相容性好等特点，其在航空航天、深海钛材、生物材料等领域具有广泛应用。海绵钛作为钛及钛合金制备的重要原料，其杂质含量决定着钛及钛合金的机械性能。例如，氧杂质含量对钛及钛合金的强度具有显著的影响。目前，海绵钛工业上由镁热法生产，金属镁作为其生产的重要原料，镁中的杂质含量对海绵钛的质量具有重要影响。因此，对于制备低氧含量的高品质海绵钛而言，低氧含量液镁的制备显得尤为重要。
[0003]为制备低氧海绵钛，液镁使用前须在坩埚炉或精炼炉内进行熔剂精炼，以去除液镁中的MgO等杂质。熔剂精炼法所用的精炼熔剂一般由MgCl2、KCl、NaCl、CaCl2、BaCl2、CaF2组成，其中KCl、NaCl可以提高氧化物杂质的润湿性；CaF2可以增加精炼熔剂与镁之间的表面张力；BaCl2、CaCl2可以提高精炼熔剂与镁之间的密度差。但在实际精炼过程中，MgO悬浮于液镁中，其从液镁中沉降至精炼熔剂中的耗时较长，并且精炼液镁时常发生燃烧。因此，精炼后液镁中仍残留有大量的MgO，导致镁中的氧含量偏高。
[0004]专利文献CN107400783A公开了一种高纯镁精炼剂及高纯镁精炼工艺，该高纯镁精炼剂中含有的主料由MgCl2、KCl、NaCl、硼酸、锆酸盐组成，其还含有辅料及辅料添加料，其制备方法是将烧结后的主料和烘干后的辅料冷却至室温，并将主料、辅料和辅料添加料分别粉碎、去杂后进行混合处理、压制处理，烘干储存，该高纯镁精炼剂的制备步骤复杂、耗时长；且该精炼剂主要降低镁中离子杂质的含量，未体现对氧杂质含量的控制。发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种高纯镁精炼剂及其制备方法，以解决现有镁精炼剂的制备过程复杂的问题，本发明还提供了一种高纯镁的精炼方法，以解决现有高纯镁中氧杂质含量高的技术问题。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种镁精炼剂。该镁精炼剂由以下质量百分含量的成分组成：LaCl3或NdCl310-15％、MgCl230-40％、KCl20-30％、NaCl5-10％、CaCl210-15％和CaF210-15％。
[0007]本发明还提供了一种镁精炼剂的制备方法，该方法包括如下步骤：将LaCl3或NdCl3、MgCl2、KCl、NaC、CaCl2和CaF2分别在100℃下烘5-20h，然后在300℃下烘5-20h，最后在500℃下烘5-20h，按照上述镁精炼剂中各成分的质量百分含量混均即得。[0008]本发明还提供了一种高纯镁的精炼方法，该方法包括如下步骤：将镁精炼剂加热至700-720℃，恒温1-2h，然后加入粗镁，在700-720℃精炼50-60min后得到高纯镁。[0009]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，将得到高纯镁抽出，继续向镁精炼剂中加入粗
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说 明 书
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镁进行精炼，达到粗镁的循环精炼。[0010]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，镁精炼剂与粗镁的重量比为8-9:5。[0011]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，高纯镁单次抽出的量与镁精炼剂的重量比为2-4:5。
[0012]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述恒温时间为1-2h。[0013]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述粗镁是由皮江法或电解法制备得到。[0014]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述精炼过程中需充入保护气体。[0015]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述保护气体为氩气。[0016]本发明的有益效果是：
[0017]本发明镁精炼剂在现有精炼剂的基础上加入了LaCl3或NdCl3，大大提高了镁中MgO、SiO2等氧化物在镁精炼剂中的溶解度，进而得到低氧化物含量的高纯镁。本发明镁精炼剂的制备方法直接按照各成分的比例混合均匀即得，制备简便、省时。本发明高纯镁的精炼方法中，向精炼容器中加入的镁精炼剂与粗镁的重量比为8-9:5，控制单次高纯镁抽出的量与精炼容器中镁精炼剂的重量比为2-4:5，保证了在镁在连续精炼过程中，精炼容器中具体一定量的镁精炼剂，保持了良好杂质脱除效果。采用本发明的镁精炼剂对粗镁进行精炼，可使高纯镁的纯度在99.98-99.99％，可使高纯镁中氧含量降至0.003％。本发明高纯镁的精炼方法脱氧能力强，制备得到的高纯镁可以满足低氧海绵钛的制备。具体实施方式
[0018]镁精炼剂较液镁具有较大的密度，含有MgO、SiO2等氧化物杂质的液镁与镁精炼剂混合后，加热至700-720℃，液镁会位于镁精炼剂上方，由于MgO、SiO2等氧化物杂质密度大于液镁，MgO、SiO2等氧化物从镁中沉降至镁精炼剂中，发明人通过大量研究向镁精炼剂中加入LaCl3或NdCl3可以提高液镁中MgO、SiO2氧化物等杂质在镁精炼剂中的溶解度，从而可以提高MgO、SiO2等氧化物杂质的脱除效率，进而可以得到氧化物含量较低的高纯镁。[0019]本发明公开了一种镁精炼剂。该镁精炼剂由以下质量百分含量的成分组成：LaCl3或NdCl310-15％、MgCl230-40％、KCl20-30％、NaCl5-10％、CaCl210-15％和CaF210-15％。[0020]其中，在上述镁精炼剂中，所述LaCl3可以替换为NdCl3。MgCl2、KCl、NaCl、CaCl2、CaF2、LaCl3和NdCl3均为分析纯试剂。MgCl2具有去除镁中K、Na等碱金属的作用；KCl和NaCl可提高精炼熔剂中氧化物杂质的润湿性；CaF2可以增加精炼熔剂与镁之间的表面张力；CaCl2可以提高精炼熔剂与镁的密度差；LaCl3或NdCl3可以提高镁中氧化物杂质在精炼熔剂中的溶解度。
[0021]本发明还提供了一种镁精炼剂的制备方法，该方法包括如下步骤：将LaCl3或NdCl3、MgCl2、KCl、NaC、CaCl2和CaF2分别在100℃下烘5-20h，然后在300℃下烘5-20h，最后在500℃下烘5-20h，按照上述镁精炼剂中各成分的质量百分含量混均即得。[0022]本发明还提供了一种高纯镁的精炼方法，该方法包括如下步骤：将镁精炼剂加热至700-720℃，恒温1-2h，然后加入粗镁，在700-720℃精炼50-60min后得到高纯镁。镁的熔点为650℃，当精炼容器内加热至700-720℃，镁和镁精炼剂均为液态，由于密度差，液镁位于镁精炼剂上方。在粗镁的精炼过程中，粗镁中的氧化物杂质为固体颗粒，由于其密度较镁的密度大，从而沉降入镁精炼剂中，镁精炼剂中的LaCl3或NdCl3可以提高氧化物杂质在镁精
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说 明 书
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炼剂中的溶解度，使其溶解于镁精炼剂中，从而提高了镁中氧化物杂质的脱除效果。[0023]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，将得到高纯镁抽出，继续向镁精炼剂中加入粗镁进行精炼，达到粗镁的循环精炼。粗镁精炼所用的精炼容器为精炼坩埚，还可以是由黏土砖或火砖砌筑成的精炼炉。由于高纯镁位于镁精炼剂上方，位于高纯镁上方有加镁抽镁孔，从加镁抽镁孔加入粗镁或抽出高纯镁。[0024]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，镁精炼剂与粗镁的重量比为8-9:5。[0025]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，高纯镁单次抽出的量与镁精炼剂的重量比为2-4:5。若镁精炼剂过少，相当于对于粗镁中氧化物杂质的溶剂量过少，为了使镁精炼剂对粗镁能够起到一定的精炼效果需将镁精炼剂与粗镁的重量比控制在8-9:5。精炼完成得到高纯镁后，将高纯镁抽出后继续向镁精炼剂中加入粗镁进行精炼，如此达到粗镁的循环精炼。当抽出高纯镁的量过大时，会带出未沉降完全的镁，为了使高纯镁抽出后，保持精炼容器内仍含有一定量的镁，使单次抽出高纯镁的量与镁精炼剂的重量比为2-4:5。粗镁在循环精炼到一定程度，镁精炼剂中会产生氧化物的废渣或废水，废渣浮在镁精炼剂的液面上，废水沉在镁精炼剂溶液的底层，当镁精炼剂中氧化镁的质量含量大于0.5％时，需将镁精炼剂中的废渣或废水处理掉，然后补入新的镁精炼剂。[0026]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述恒温时间为1-2h。由于粗镁在升温过程中会吸热，当精炼容器中的温度达到700-720℃后需恒温1-2h确保精炼容器中的温度能够维持在设定范围内。[0027]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述粗镁是由皮江法或电解法制备得到。[0028]由皮江法制备得到的粗镁是固体，由电解法制备得到的粗镁是液体，当粗镁加热至700-720℃均为液体。[0029]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述精炼过程中需充入保护气体。[0030]其中，在上述高纯镁的精炼方法中，所述保护气体为氩气。镁是一种活泼金属，在高温下容易发生氧化，导致MgO含量升高，因此向容器中充入保护气体可以防止镁氧化。[0031]在粗镁的精炼过程中若镁发生燃烧，需采用质量含量为50％MgCl2和50％LaCl3进行灭火。LaCl3可以为NdCl3。
[0032]下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。[0033]实施例中灭火剂由50％MgCl2和50％LaCl3配制得到。若精炼过程中，镁发生燃烧，向其表面喷洒上述成分的灭火剂。
[0034]实施例中粗镁中含有Si的质量百分含量为0.010％，Al的质量百分含量为0.015％，O的质量百分含量为0.008％。[0035]实施例1
[0036]本实施例中镁精炼剂由以下质量百分含量的成分组成：MgCl230％、KCl 25％、NaCl 10％、CaCl210％、CaF210％和LaCl315％。[0037]本实施例中镁精炼剂的制备方法：分别将分析纯试剂MgCl2、KCl、NaCl、CaCl2、CaF2和LaCl3在100℃烘干6h后，再在300℃烘干8h，继续在500℃烘干5h，待上述各成分温度降为室温后，按照质量百分含量MgCl230％、KCl 25％、NaCl10％、CaCl210％、CaF210％和LaCl315％配制，混合均匀，即得镁精炼剂。[0038]本实施例中高纯镁的精炼方法：首次精炼，将10t上述配制好的镁精炼剂加入容量
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为15m3的精炼坩埚内，将精炼坩埚加热使镁精炼剂升温，精炼坩埚升温过程中对向精炼坩埚内充入氩气，待温度升至700℃后恒温1.5h，通过坩埚上的加镁孔加入由电解法制备得到的液镁6t，在700℃精炼50min后，通过抽镁孔抽出高纯镁4t，测得高纯镁中O的质量百分含量为0.003％，Si的质量百分含量为0.004％，Al的质量百分含量为0.010％，高纯镁的纯度为99.98％。[0039]实施例2
[0040]本实施例中镁精炼剂由以下质量百分含量的成分组成：MgCl230％、KCl25％、NaCl10％、CaCl210％、CaF210％和NdCl315％。[0041]本实施例中镁精炼剂的制备：分别将固体盐MgCl2、KCl、NaCl、CaCl2、CaF2和NdCl3在100℃烘干18h后，再在300℃烘干16h，继续在500℃烘干20h，待上述固体盐温度降为室温后，按照质量百分含量MgCl230％、KCl25％、NaCl10％、CaCl210％、CaF210％和NdCl315％配制，混合均匀，即得镁精炼剂。
[0042]本实施例中高纯镁的精炼方法：实施例1中抽取高纯镁4t后，将实施例1的精炼坩埚加热至720℃后恒温2h，然后通过坩埚上的加镁孔加入由电解法制备得到的液镁4t，在720℃精炼60min后，通过抽镁孔抽出高纯镁5t。测得高纯镁中O的质量百分含量为0.004％，Si的质量百分含量为0.003％，Al的质量百分含量为0.007％，高纯镁的纯度为99.99％。[0043]实施例3
[0044]本实施例中镁精炼剂由以下质量百分含量的成分组成：MgCl240％、KCl 20％、NaCl5％、CaCl215％、CaF210％、LaCl35％和NdCl35％。[0045]本实施例中镁精炼剂的制备：分别将固体盐MgCl2、KCl、NaCl、CaCl2、CaF2、LaCl3和NdCl3在100℃烘干15h后，再在300℃烘干13h，继续在500℃烘干14h，待上述固体盐温度降为室温后，按照质量百分含量MgCl240％、KCl 20％、NaCl5％、CaCl215％、CaF210％、LaCl35％和NdCl35％配制，混合均匀，即得镁精炼剂。[0046]本实施例中高纯镁的精炼方法：实施例2中抽取高纯镁5t后，将实施例1的精炼坩埚内温度降至710℃后恒温2h，然后通过坩埚上的加镁孔加入由电解法制备得到的液镁5t，在710℃精炼55min后，通过抽镁孔抽出高纯镁4t。测得高纯镁中O的质量百分含量为0.003％，Si的质量百分含量为0.003％，Al的质量百分含量为0.008％，高纯镁的纯度为99.99％。
[0047]通过实施例1-3可知，采用本发明的镁精炼剂对粗镁进行精炼，可使高纯镁的纯度在99.98-99.99％，可使高纯镁中氧含量降至0.003％。本发明高纯镁的精炼方法脱氧能力强，制备得到的高纯镁可以满足低氧海绵钛的制备。
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