氟化镁的制备

背景及概述^[1][2]

无色正四面体晶体或白色粉末，有毒。难溶于水和乙醇，易溶于硝酸。氟化镁为无色四方晶系晶体或粉末，能溶于硝酸，微溶于稀酸，难溶于水及醇；主要用于制造陶瓷、玻璃，冶炼镁、铝金属的助熔剂；以及用于光学仪器中镜头及滤光器的涂层；还可做为阴极射线屏的荧光材料，光学透镜的反折射剂及焊接剂。氟化镁的传统生产方法是采用不同的镁盐与氢氟酸反应，主要有碳酸镁法、氧化镁法、硫酸镁法等。

传统方法是用氢氟酸和镁盐反应，氢氟酸主要由萤石和硫酸反应制得，传统工艺需要消耗宝贵的战略资源萤石，现在国家 大对萤石的控制力度，萤石的价格越来越高，相应的氢氟酸的价格也必然会升高，从而影响氟化镁的成本。寻找新的氟源替代氢氟酸是降低氟化镁成本，提升氟化镁竞争力的重要途径。另外，现有工艺在生产过程中有大量母液排放，对周围环境影响较为严重。

氟化镁纯度受镁盐影响很大，使用纯度低的镁盐(碳酸镁、氧化镁)生 产氟化镁的主含量一般仅能达到75％，只能满足电解铝用添加剂、冶炼金属镁助熔剂用要求。如要满足光学透镜、荧光材料使用要求，就需使用高纯度的镁盐，而两种氟化镁指标相差极大。目前，急需寻找一种新的镁盐，以解决高纯度镁盐价格高带来的氟化镁价格高地问题。

应用^[3]

氟化镁还应用在陶瓷、 电子工业；制造陶瓷、玻璃；冶金镁金属的助熔剂；阴极射线屏的荧光材料；焊剂等。氟化镁为无色晶体或粉末，是一种重要的无机化工原料，用作电解铝的添加剂、冶炼金属镁的助熔剂、钛颜料的涂着剂、阴极射线屏的荧光材料等。同时它也是一种无色透明的红外光学材料，具有较宽的透过范围和高的透过率，用于制作红外光学系统中的光学棱镜、透镜和窗口元件。

随着红外技术在军事上的广泛运用，用氟化镁加工制作的光学仪器除了在中波红外波段具有良好的透光性外，还具有力学强度高、抗热冲击性强、耐化学腐蚀以及各相同性等诸多优点，可用作红外温度探测器、精确制导导弹整流罩及红外激光窗口等。

自20世纪60年代起，热压氟化镁开始用于以中波红外制导的导弹以及飞机的红外前视窗口、红外吊舱、光电雷达等系统中，其中比较有代表性的红外导弹，如美国的“响尾蛇”导弹、俄罗斯的导弹、法国的“西北风”导弹、以色列的“怪蛇”导弹等。氟化镁可用于光学透镜镀膜。光学器材镀上一层氟化镁膜层，可以减少镜头界面对射入光线的反射，减少光晕，提高成像质量。

制备 ^[3-5]

1. 碳酸镁法：

碳酸镁法制备氟化镁所用镁源多为白云石或菱镁矿。反应方程式为： 

碳酸镁法制备氟化镁工艺过程(以菱镁矿为原料)：1)将氢氟酸加入菱镁矿粉浆液中，搅拌反应一段时间，得到氟化镁浆液；逸出的气体处理后放空。2)将氟化镁浆液过滤，滤渣经洗涤、干燥，得到氟化镁产品；滤液部分用于矿粉浆化，部分送处理槽用稀碳酸镁中和处理，达标后排放。

2. 硫酸镁(或硝酸镁)法：

硫酸镁(或硝酸镁)法制备氟化镁是以硫酸镁或硝酸镁为原料，涉及的反应式如下：

硫酸镁(或硝酸镁)法制备氟化镁工艺过程(以硫酸镁为原料)：1)将含水硫酸镁进行预处理，除去里面的一些杂质；2)将硫酸镁与碱反应，制得的中间产物经洗涤、过滤，置于衬铅或衬塑的反应器中，边搅拌边与过量的氢氟酸反应，这个反应需要保持一定的二氧化碳分压；3)反应完毕后，将物料洗涤、烘干、粉碎，得到高纯度的氟化镁产品。

3. 氧化镁法：

氧化镁法制备氟化镁是以氧化镁为原料，反应式如下：

以氧化镁为原料制备氟化镁工艺过程：1)将质量分数为99.99％的高纯氧化镁置于铂坩埚中，与质量分数为40％的分析纯氢氟酸进行熬炼，使两者反应，得到氟化镁乳浆2) 将氟化镁乳浆精制、过滤，然后烘干、粉碎，得到高纯氟化镁产品。

4. 氯化镁法：

卤水-氨-氢氟酸法：卤水-氨-氢氟酸法制备氟化镁是以氯化镁、氨为原料，反应式如下：

卤水-氨-氢氟酸法制备氟化镁工艺过程：1)将MgC12：配制成卤水，然后向溶液中通人氨气，生成Mg(OH)2沉淀，过滤，得到Mg(OH)2滤饼，将滤饼粉碎2)往粉碎的滤饼中加入稍 过量的氢氟酸，反应完毕后将物料过滤、洗涤，除去吸附的HF，烘干即得到MgF2，成品。

氟化铵-氯化镁法：氟化铵-氯化镁法制备氟化镁是以氟化铵和氯化镁为原料，反应式如下：

氟化铵一氯化镁法制备氟化镁工艺过程：1)将质量分数为30％-45％的氟化铵溶 液和质量分数为25％～36％的氯化镁溶液同时加入反应釜中，反应后得到氟化镁料浆，过滤得到氟化镁软膏2)将氟化镁软膏用60—70℃的热水洗涤，然后在250—400℃干燥1～2h，粉碎即得到氟化镁成品。

5. 碱式碳酸镁制备法

将碱式碳酸镁转变为纯净氟化镁的工艺过程为：将碱式碳酸镁悬浮液与CO2接触，形成充分的二碳酸镁或碳酸镁水化物，在此过程中，悬浮液的微粒发生变化。通过在不稳定的二碳酸镁和碳酸镁的水化物之间建立的平衡关系，悬浮液的碳化作用增大颗粒的溶解度。当碳化时，悬浮液加入密封反应桶中，在搅拌下与稍微过量的HF反应，沉淀出细散的氟化镁颗粒。多余液体用虹吸管排出后，用NH4OH中和过量的HF。沉淀的颗粒经过烘干和焙烧后可得到氟化镁粉末。

该方法主要化学反应式为：

由碱式碳酸镁与氢氟酸可直接制得精细的散粒状可压超纯氟化镁粉末，该种粉末在20℃时有具体均匀的折射率为1.3850，其微粒特别均匀，热压前不用研磨。该方法制备出的氟化镁可用于光学透镜镀膜、高级陶瓷、玻璃等高技术领域。

6.  液相中和法

液相中和法是以可溶性镁盐为主要原料，加入氨水生成中间物质氢氧化镁，由氢氧化镁与氢氟酸反应制得氟化镁。液相中和法具体包括以下步骤：①配制混和均匀的可溶性镁盐溶液；②通入一定量的氨气或加入氨水，搅拌均匀后反应生成氢氧化镁，放置24h；③经过抽滤、洗涤，除去溶液中多余的氯化镁和氯化铵，使溶液呈中性；④加入一定量的氢氟酸，反应生成氟化镁，经过滤、洗涤、烘干后得到氟化镁成品。主要化学反应式为：

此种工艺生成的氟化镁中的杂质容易清洗排除，因而成品的氟化镁的纯度很高。用提盐副产的卤水（主要原料是氯化镁），利用此方法制备的氟化镁纯度达99.91％。该方法与碳酸镁、氧化镁、硫酸镁法相比，由于氯化镁含杂质较少，氢氧化镁粒径大，易于洗涤，且生产成本较低，有很高的工业价值。利用该工艺流程，以医用高纯七水硫酸镁为原料，制备出纯度高达99.999％的氟化镁，但原料成本较高，不适用于大规模工业生产。因此，液相中和法所制备出氟化镁的纯度取决于镁盐的纯度。

主要参考资料

[1] 无机化合物辞典

[2] CN200710055064.1 一种氟化镁的生产方法

[3] 氟化镁制备技术现状及发展趋势

[4] CN200710055064.1 一种氟化镁的生产方法

[5] CN201710679027.1 一种氟化镁的制备工艺