20年国外氢氧化镁行研究报告

20年国外氢氧化镁行业研究报告

前言

近25年来氢氧化镁产品的生产和应用，在国外特别是美国和日本得到迅速的发展。据不完全统计，目前国外氢氧化镁总生产能力已超125万t，美日两国合计超过96万t。在镁化学制品中仅次于耐火级氧化镁和轻烧氧化镁位居第3位，且仍呈增长趋势。出现这种情况主要原因有4个：

1)由于钢铁工业从延长炉龄寿命出发采用新耐火材料，导致传统耐火材料镁砂的用量大幅度减少，一些生产厂家不得不在非耐火材料领域寻求出路；2)环保呼声的日益高涨和环境立法的日趋完善，原来应用于该领域中的一些强碱性物质如烧碱、纯碱和石灰的使用量随之减少，进而被具有缓冲性能更符合环保要求的所谓“绿色安全中和剂”——氢氧化镁所取代，这就为氢氧化镁的大量应用提供了机会；3)氢氧化镁可作为高聚的无卤阻燃剂，而这种阻燃剂也是环境友好的；4)国外镁盐生产企业以市场需求为导向，及时调整镁盐产品结构的必然结果。

据美国斯坦弗研究院统计，到2003年11月国外有13个国家，27家公司生产粉状、滤饼状和料浆状氢氧化镁，近年来有关老厂扩建，合资经营乃至

新产品研发方面时有报导。可见氢氧化镁作为镁化学制品中最具活力的产品受到各国业界人士的关注。本文拟就国外主要是美国和日本氢氧化镁生产应用和研发近况做一简要综述和分析。

1 原料构成

国外用来生产氧化镁和氢氧化镁的主要原料资源有菱镁矿、白云石、地下卤水、湖水海水和水镁石。美国原料构成是地下卤水占49%，湖水海水23%，菱镁矿17%水镁石和其他资源11%。日本海水卤水在95%以上，西欧各国菱镁矿、白云石和其他含镁矿物60%，海水35%，地下卤水5%。美国2001年镁化学制品用原料种类见表1。

2 生产厂家和生产能力

2002年全球氢氧化镁生产总能力为126.7万t，其中美国63.6万t，日本32.3万t，西欧各国28.6万t，亚洲其他国(主要是韩国)和地区为2.22万t，现将美国和日本氢氧化镁生产厂家和生产能力列入表2、表3。

由于美国、日本氢氧化镁生产和应用已有20多年的历史，不少公司的产品已形成系列。现将美、日两国部分公司氢氧化镁商品牌号汇集于表4。

表4 美、日两国氢氧化镁商品牌号

在西欧生产氢氧化镁的国家主要有爱尔-Premier Periclase Ltd.(9万t，海水)，荷兰Nedmag 工业矿物制造公司(20 kt地下卤水，英国CJC(30kt，海水)和Cogema UK(50kt，海水)。

在亚洲，韩国2003年7月有3家公司生产氢氧化镁，其中Posrec耐火材料公司为15 kt，原料为海水。Daejoo电子材料公司和Kyunggi化学公司。后两者能力不清，原料用进口轻烧氧化镁。

我国台湾省有4个生产厂家，它们是Kuan Shin化工厂(1.2kt，卤水)，台湾制盐工业公司(6.0 kt，卤水)，Long Rong化学公司和标准化学制药公司(能力不清，海水、卤水)。厂址均设在台南县。

3 消耗构成

美国氢氧化镁主要消耗在水处理、含酸废水中和其他镁化学制品生产上，两者总合约占全美氢氧化镁消耗量的83%。2001-2003年氢氧化镁消耗构成见表5。

到2008年总体增长率为5%-6%，其中水处理5%-7%，阻燃剂1.5%-4.0%，医药制品持平。

1992年左右日本氢氧化镁产品有料浆、滤饼和粉状3个品种。近年来由于料浆状产品需求量日增，已很少见到有关滤饼状产品生产和应用方面的报导。

料浆状产品主要用于烟气脱硫且排居首位。少量用于其他镁化学制品的制取。高纯品则用于医药制剂和电子产品行业。2002年从不同原料路线制取的氢氧化镁的消耗量见表6。消耗构成见表7。

表

据Premier化学制品公司John Hartman估计，2002年北美氧化镁和氢氧化镁市场容量为：

动物饲料添加剂95kt，化学加工工业140 kt，水处理175 kt，总计为410kt。

4 应用进展

从美、日两国氢氧化镁消耗构成来看，在环境领域中的应用占了很大的比重，美国占43%，

日本占55%，换句话说，美、日两国氢氧化镁总产量的一半消耗在环境领域。美国是从酸

性废水处理、液体排放的重金属离子的脱除开始，日本则首先用在烟气脱硫上。可见环境领

域是氢氧化镁消耗的主要部门，而所有这些都与氢氧化镁所具有的优越性能和有关环境立法

的建立与完善有关。

也正因为如此，氢氧化镁在环境领域中的应用日益受到广泛关注。2002年一本名为“氢氧

化镁在城市废水处理中的应用”专著在美国出版。此前，在阻燃剂方面的应用尚有Horn和

Innes的综述。北野素典，广濑彻和中川健一分别对日本近期氢氧化镁阻燃剂的研发与应用

情况做了较详细的介绍。

兹将氢氧化镁环境应用的近期动态略作一些介绍。

4.1 废水中重金属的脱除

含铬废水主要来源于电镀、制革、印染等行业，废水中铬的脱除成为人们关注的问题。对于丹宁厂排放的含铬(Cr3+)废水，可用氧化镁和絮凝剂作联合处理，能有效地脱除铬和悬浮物。最佳处理条件是：脱除每克铬氧化镁用量为1 g，絮凝剂0.23g，温度为80℃，悬浮物混合时间为1-2 h，pH值为6.5-6.7，然后用过滤法分离。

Scherzberg等试验研究了2种类型的氢氧化镁(一种为沉淀法，另一种为氧化镁水合法)脱除废水中的重金属离子，Cu2+、Fe3+、Cr3+、Pb2+、Zn2+等能全部脱除，Ni[2+]、Cd[2+]仅当氢氧化镁过量时方有效，对于锰(二价)和汞不适用。络合剂如EDTA和氨的存在对铜和铅的脱除有干扰，但对铁无影响。

用氢氧化镁处理含镉、铅的废水，Cd从19mg/L降低到0.01 mg/L，PL从20 mg/L降低到0.01 mg/L。

对于矿井排放的含有金属离子的酸性废水，在用氧化镁或氢氧化镁进行处理时，首先将二价铁氧化成三价铁，然后与氢氧化镁反应生成氢氧化铁予以脱除。

在一项含铬废渣脱毒的技术经济可行性研究中，使用了包括氢氧化镁在内的数种处理剂，氢氧化镁对铬的去除效果略低于三聚磷酸钠，但比较经济。

4.2 烟气脱硫

据不完全统计，到目前为止由日本石川岛插磨重工(IHI)，三菱重工和东洋工程公司提供的不同规模的氢氧化镁烟气脱硫装置多达50余套，还不包括一些其他公司研发的菱镁矿脱硫装置，日本是镁法烟气脱硫历史最久、规模最大、应用最广的国家。最近，由IHI开发的氢氧化镁湿法烟气脱硫工艺经过不断改进创新已日趋完善。无论从脱硫效率、除尘效率、运行特点以及废水处理方面均卓有成效。废水处理项目中的COD，S和pH值均符合环保要求。镁法脱硫新工艺中的连续吸收和氧化作业较分级吸收氧化更经济合理。IHI现有2种不同形式的氢氧化镁湿法脱硫工艺，可满足不同用户的需要。

Urbahek认为镁剂湿法脱硫是一项颇具经济优势和环境优势的工艺，可代替石灰石实现无废物运行。1990-2000年间在波兰安装了10套装置，机组能力分别为5-92 MW，2000年以后又有多套装置投入运行。运行情况表明，镁剂脱硫提供了较好的技术参数，并副产高质量的硫酸镁肥料。通过优化组合，这一工艺已用于大型火电厂，并可提高热电厂效率，降低运行成本。

Satoh用菱镁矿制成的料浆对含二氧化硫的气体湿法脱硫的效率进行了考察，在一个中试装置上经过4个月的连续运行表明，粒径小于12μm的菱镁矿微粒可用作脱硫剂，脱硫效率大于95%。菱镁矿的活性对脱硫反应具有重要意义，这一点可作为设计新型脱硫设备的依据。该工艺一旦工业化，将比氢氧化镁法更为经济。

4.3 造纸浆液精制

一种称为Cellguard OP的料浆状氢氧化镁可在纸浆漂白作业中应用。在漂白作业中可用氢氧化镁代替烧碱，并与传统漂白工艺进行了对比，实验室试验表明，用氢氧化镁可保持纸浆的光亮度，改善浆液粘度，降低COD含量和生产成本。

在纸浆用过氧化氢漂白工艺中，用氧化镁或氢氧化镁代替烧碱，可降低浆液中铁、锰离子含量，前者可降至2mg/L，后者为10mg/L，并可改进浆液质量(避免由于铁的过量的存在而发黄)。同时具有缓冲作用，pH值不超过9且易于控制，若配合使用无机络合剂如磷酸盐，硅酸盐效果更好。

5 研发动向

鉴于氢氧化镁的独特性能，多年来除在环境领域诸如酸性废水中和处理，废水和工厂液体排放物中重金属脱除，废水脱磷、脱氮和烟气脱硫等方面获得了广泛的应用外，国外在新品开发、阻燃剂和新应用领域的开拓方面也很活跃，现重点归纳如下。

Ube材料公司于2001年实施一项包括氢氧化镁在内的镁盐产品高纯化规划，计划开发3种4-N(four nine，99.99%)的氢氧化镁、氧化镁和碳酸镁，并于2002年春季拿出了样品，3个品种的月生产能力为5.8 t/m，以满足世界范围内电子材料、光学材料和高纯试剂方面的需要。Ube的另一种具有高定位特性的板片状高纯氢氧化镁也研发成功，这种产品用纯度高于95%的轻烧氧化镁经水合法制得。产品纯度为Mg(OH)2 99.5%，钙化合物0.01%，硅化合物0.02%，铁化合物0.015%，铝化合物0.015%，锆化合物0.005%。该品种可用在电子材料膜片制造上。

Rohm & Haas开发了一种称为Marinco H的药用、食品专用氢氧化镁，这种产品符合美国药典和《食品用化学品规范》的要求。

在阻燃剂方面TMG公司的海水法有2个新品种，Konoshima公司的水镁石法有一个新品种。物化参数见表8、表9。

表

表9 Konoshima公司氢氧化镁阻燃剂品种

注：*商品名：Magseeds W-H4.N-4，S-4，为原有品种，以资比较。

以上5个品种主要用于电线、电缆、家用电气和壁纸。

近年来，日本对合成法和天然矿石法氢氧化镁阻燃剂十分关注，更为详细的情况可参见文献。

Applied Chemical Magnesia公司利用其丰富的水镁石资源经加工生产的氢氧化镁产品除原有的阻燃剂级品种外，环境专用级已于日前面市，且均具相当规模。

在美国，粉状水镁石还可用作以钛白粉为基料的阻燃涂料的添加成分，以提高其密实度和粘附力。

在西欧用水镁石制取氢氧化镁阻燃剂的厂家，除原有的Incemin(瑞士)外，又有2家公司加入这一行列，它们是Nuova Sima(意大利)和Minelco Specialities(英国)。一种称为Lirelli的产品，可用作电缆护套，而另一种称为Boredis的产品则成功地用于聚丙烯兼具阻燃和填充功能的阻燃剂。

氢氧化镁(包括氧化镁)还可作为含有脂肪和蛋白质的肉类、肉制品、饲料和饲料添加剂的保鲜防腐剂。该防腐剂也可与抗氧剂联用，以中和由于肉类制品因降解作用而产生的酸类物质。

美国FDA于1999年确认，氢氧化镁作为直接食品添加剂是安全可靠的，可推荐使用。

最后将与氢氧化镁生产、应用与研发有关的国外镁质矿物资源诸如菱镁矿(magnesite，MgCO3)，白云石(dolomite，MgCO3，CaCO3)，水镁石[brucite、Mg(OH)2)，斜方云石(huntite，3MgCO3，CaCO3)和水菱镁石(hydromagnesite)，3MgCO3，Mg(OH)2·3H2O等矿藏储量、制品加工和应用等方面的文献一并列入表10。

表10

注：CA=Chemical Abstracts；IM=Industrial Minerals；CIN=Chemical Industry Note.**CANMET Report 和1990，MSL-90-80(R)，102pp.*Earth Sci.Rev.2000,53.(1-3)，1-81，refs.350.6 结束语氢氧化镁作为商品直接应用至今已有20多年的历史，其发展所以如此迅速，主要在于环境呼声的日益高涨和环境立法的建立与完善。其中美国环保局20世纪70年代制订的《清洁水条件》就是其中之一。综观美日两国氢氧化镁在环境领域中应用的现状，可以预料氢氧化镁在环境领域中的应用势头还将持续下去并将进一步扩展。这在美国出版的一本专著中，用“潜在应用”一词或许能说明这一点。

当前，可持续发展已成为我国发展经济的一项基本国策，为此，对一个拥有种类繁多、储量丰富、分布地域广阔、品质优良的固液两大类镁质矿物资源的我国来说，美、日两国的经验或许能给我们一些启示。