(I)盐水的脱水和电解。该方法以卤水为原料，经过净化、浓缩、脱水，得到纯净的无水氯化镁，然后在熔融状态下电解生产金属镁，简称卤水炼镁。盐水是含MgCl2 430g/L的水溶液，含有SO42-、Br-、MnO2、Fe(OH)3、B2O3等杂质。从海水和盐湖水中提取NaCl和KCl后的溶液是盐水。盐酸也可以用来与含MgO的矿物如菱镁矿或蛇纹石反应来制备盐水。盐水氯化氢气氛下脱水电解炼镁工艺流程见图1。
盐水的净化是指去除盐水中的杂质。用电加热器将盐水加热至60-70℃，将其加入带有搅拌器的罐中，并加入CaCl2。盐水中的SO42-与CaCl2反应生成CaSO4沉淀，反应式为SO42-+CaCl 2 = = = = 2 C1-+caso 4↓。过滤溶液以除去CaSO4，同时过滤盐水中的MnO2和Fe(OH)3。滤液送入脱溴塔，通入Cl2置换分离溶液中的Br-，反应式为2br-+Cl2 = = = 2cl-+br2。然后用有机溶剂萃取除去B2O3。净化盐水中杂质含量SO42-≤ 0.005%，B ≤ 0.002%，铜、铁、锰均为微量。[下一步]蒸发和浓缩纯化的盐水以除去大量的水。用三效true 空蒸发器加热蒸发盐水至180-190℃，浓缩盐水至MgCl2/H2O摩尔比为1/5。浓盐水送至造粒塔造粒。造粒塔的直径为10-12米，高度为25-30米浓盐水从塔顶喷出，从塔底吹入空气体。将浓盐水冷却结晶成含结晶水的氯化镁颗粒[MgCl2 (3.8-5) H2O]，颗粒大小为0.5-2mm。也被称为氯化镁水合物。通过在空气体中加热到一定温度来除去氯化镁水合物中的水。在水完全脱除之前，氯化镁水解反应MgCl2+H2O = = = = MgO+2HCl会发生，使脱水反应无法进行。因此，氯化镁水合物的脱水分两个阶段进行。第一阶段脱水在两个串联沸腾炉中进行，用热空气体加热，两炉温度分别为180℃和250℃，使3-4个分子的水脱除，反应式为MGC L2·6H2O = = = MGC L2·2H2O+4H2O，得到第一脱水物料(MGC L2·2H2O)。二次脱水在沸腾炉中进行，用热HCl气体加热，炉内温度330℃。一次脱水物料中的水分全部除去，反应式为MgCl2。2h2o = = = MgCl2+2h2o，从而得到MgCl2 >: 95%、MgO & lt0.2%。第一脱水流化床炉尾气含有少量水解的HCl，用石灰乳洗涤吸收后排放。二级脱水流化床炉尾气中含有大量的HCl，尾气中的HCl通过除尘除水回收循环使用。无水氯化镁颗粒被送到电解槽上方的料仓，并连续加入电解槽进行电解。电解槽电流强度为250kA。电解槽为长方体，其钢壳内衬耐火材料。它由电解室和集镁室组成，两个室的上部用隔墙隔开。多个阳极和阴极垂直均匀分布在电解室内，钢制阴极导杆从侧壁伸出并连接到阴极母线上，石墨阳极从电解槽上盖插入，阳极母线连接到槽盖上方露出的阳极头上。氯气出口和加料口位于罐盖上。镁收集室用于收集电解镁、提取镁和排出镁收集室中的炉渣。电解池的结构如图2所示。
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这种电解槽称为无隔板镁电解槽，因为阳极和阴极之间没有隔板来分隔电解产物Mg和Cl2。电解槽中的电解液处于熔融状态，其成分为MgCl 28%-18%，NaCl 48%%，CaCl2 40%%，KCl 3%-4%-4%，故称熔盐电解。使用多种氯盐的混合物作为电解液，使电解液具有低熔点、合适的密度、电导率和粘度。电解液温度为720-730℃。电解室内电极上的反应:阴极Mg2++2e→Mg，阳极2c1-2e → Cl2。镁以液态形式沉淀在阴极上，并通过电解液循环进入镁收集室。液态镁比电解液轻，浮在电解液表面。在固定的时间用real 空钢包从镁收集室中提取镁，并送到精炼锭。氯气沉淀在阳极上，并收集在电解槽的上部空室中。氯气被氯气压机连续地从电解槽中抽出，并液化成液氯。无水氯化镁颗粒中含有的MgO和槽中MgCl2水解生成的MgO沉积在槽底形成炉渣。炉渣增加到一定厚度，影响导电性，需要定期排渣。电解1t镁消耗无水氯化镁颗粒约4t，直流电12800-13000 kw·h，产量Cl2 2.92 t，实收Cl2 2.8-2.9t，剩余Cl2损耗。为了使电解车间的环境良好，集镁室必须排气以保持轻微的负压。镁室排出的废气中含有微量Cl2和HCl，用石灰乳洗涤吸收后排放。这种炼镁方法称为氯化氢气氛下卤水脱水炼镁。这种生产工艺是世界上最先进的炼镁方法。电解镁DC能耗低，环保性好。另一种从盐水中炼镁的方法是熔融氯化脱水电解。该方法的盐水净化与上述方法相同。盐水经蒸发浓缩至氯化镁/H2O摩尔比为1/6~1/7，然后送至喷雾塔进行初步脱水。喷雾塔直径12米，高30米。浓盐水加热至110℃，从塔顶注入，温度为510℃的气体(镁厂附近热电站的层气)从塔底送出。浓盐水进一步蒸发水分，同时氯化镁水合物脱水一段时间，得到粒度为20μm的初级脱水物，由82%-85%的MgCl2、3%的MgO和3%的H2O2组成。将初步脱水的材料加入熔融氯化炉中以除去剩余的水。氯化炉是圆柱形的，由电极加热。一次脱水物料从炉顶加入，同时加入还原剂石油焦粉，Cl2从炉底引入，Cl2来自电解槽。炉内熔融温度为810℃，加入炉内的一次脱水物料熔融脱水。脱水过程中产生的MgO和一次脱水物料中的MgO与Cl2反应生成MgCl2，未氯化的MgO沉入炉底成为炉渣。因此称之为熔融氯化脱水。脱水反应式如上所述。MgO氯化反应为2mgo+c+2cl2 = = = 2mcgl2+CO2。熔融氯化镁包含95%的氯化镁、1%的氧化镁和0.25%的H2O。炉渣的主要成分是MgO。氯化镁熔体定期从熔炉中排出，由托盘车运送到电解车间加入电解槽。炉渣定期从熔炉中排出。氯化炉尾气中含有Cl2和HCl，由耐腐蚀风机连续抽出，用石灰乳洗涤吸收后排放。在该生产方法中，由于熔融氯化镁脱水过程中产生的炉渣，损失了一部分氯化镁；熔融氯化脱水炉内Cl2泄漏不可避免，氯化镁熔体入炉时会带出Cl2，环保性差。美国犹他州大盐湖的罗利镁厂用这种方法生产镁。【下一步】(二)光卤石的脱水电解该方法以光卤石为原料，经过提纯脱水得到无水光卤石，然后在熔融状态下电解制备金属镁。这个过程如图3所示。肉碱是氯化镁和氯化钾的复盐，化学式为KCl·氯化镁6H2O。天然光卤石含有氯化钠等杂质。炼镁用光卤石含KCl氯化镁6H2O ≥ 86%，氯化钠≤6%，附水≤5%，SO42-≤0.04%。当成分不符合要求时，就需要进行提纯。通过热熔重结晶除去NaCl。在不同温度下，氯化镁、KCl和氯化钠在水中的溶解度不同。在10-115℃时，氯化镁和KCl溶解，氯化钠溶解很少，从而析出氯化钠；然后冷却结晶得到光卤石(也叫光卤石)。在光卤石保温沉降过程中加入氯化镁去除SO42-的方法与从卤水中去除SO42-的方法相同。
光卤石脱水类似于氯化镁水合物脱水，光卤石中的氯化镁被水解。然而，光卤石中氯化镁的活性小于氯化镁水合物中氯化镁的活性。光卤石的水解速率低于氯化镁水合物。光卤石脱水反应是:
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