道屋法

道屋法是以含氯化鎂的海水為原料，通過熔鹽電解法生產金屬鎂的工藝，由美國道屋化學公司在第二次世界大戰期間研發並套用于海水煉鎂領域。該方法包含含水氯化鎂製備與熔鹽電解兩大核心環節，採用道屋型鎂電解槽作為主要設備。

道屋法以海水和貝殼為原料，海水中氯化鎂含量約3.89%。生產時需先對海水進行氯氣預處理，再與貝殼中的碳酸鈣反應生成氯化鎂。電解槽採用無內襯鋼製槽體，電解質成分為25% MgCl₂、25% CaCl₂與50% NaCl，槽溫維持在973-1023K。電解過程中通過控制加料速度調整電解質組分，每日產出金屬鎂經精煉後鑄錠，陽極氣體可回收為液氯。

該方法起源於1916年美國利用地下鹽井滷水煉鎂的實踐。二戰期間因鎂需求量增加，道屋化學公司轉向海水原料開發該工藝。當前電解槽經結構最佳化後，電流效率達80%，能耗持續降低。

基本介紹

• 中文名：道屋法
• 外文名：Dow Process
• 所屬學科：冶金
• 類別：化工

美國於1916年用地下鹽井中的氯化鎂鹽滷煉鎂獲得成功，後來由於用鎂量增加，鹽滷水已不能滿足煉鎂需要，道屋 (Dow)化學公司於第二次世界大戰期間開始用海水煉鎂。道屋法至今仍然在世界煉鎂工業中仍占有重要地位，主要包括含水氯化鎂製取和含水氯化鎂熔鹽電解兩大環節。 原料為海水和貝殼，海水來自海灣溝渠處，每千克海水平均含MgCI₂3.89%、MgSO₄1.79%、MgBr₂0.19%， 即海水含Mg元素約1.3kg/m。

先往海水中通入微量氯氣， 抑制微生物的生長，並除去魚類、髒物後，用泵將其抽送至恆位槽。貝殼(CaCO₃)從附近海灣撈取，洗淨後存入料倉。含水氯化鎂製取美國道屋化學公司採用過三種生產氯化鎂的方法。第一種是以 MgCI₂、Br₂O 和少量KCl、SrCl₂為原料，提取鹵素後，用Mg清液返回消化器消化石灰。採用道屋型鎂電解槽電解含水氯化鎂生產金屬鎂。這種電解槽的特點是鋼製槽殼沒有內襯，外部用天然氣加熱，能直接電解含水氯化鎂〔MgCl₂·1.5H₂O〕。道屋型鎂電解槽結構如圖2。電解槽由鑄鋼槽、鋼陰極和 石墨陽極組成，頂部用耐火材料（如氧化鎂）密封和保溫，蓋板上設有加料管，側部有排氣管，將電解陽極氣體（Cl₂+HCl+H₂O+CO₂）送往鹽酸生產車間。電流強度9-10wA的電解槽有4排28根，200mmx 2700mm的石墨電極。 石墨陽極兩側設定鎂液通道以收集鎂液。

道屋型鎂電解槽

採用的電解質含MgCl₂ 25%、CaCl₂25%、NaCl 50%，槽溫為973-1023K。原料

為粒狀含水氯化鎂 〔MgCI:·(1.25-1.5)H₂O〕，採用連續均勻的加料方 法，並通過控制加料速度來保持電解質在規定的水平。加入的物料先浮在電解質表面，在陽極氣體作用下 進行脫水，待除去大部分水分後，便逐漸熔於循環的電解質中。用添加CACI:和NaCI或排除廢電解質的辦法來調整電解質組分。因原料含水，導致石墨陽極氧化而· 消耗較快，每天至少調整一次石墨陽極，保持一定的極 間距，槽電壓維持在6.0一6.5V。陰極上析出的鎂聚集於出鎂孔，每天出鎂1~2 次，送去精煉鑄錠。陽極氣體含Cl₂、HCI、CO₂和H₂O。 送往鹽酸生產車間，70年代後可回收為液氯產品。電解正常時每天除渣一次。 道屋槽電解含水氯化鎂的電流效率為80%。近年來隨著電解槽結構及工藝的改進，能耗不斷下降。

圖2