氧化镁生产综述

氧化镁生产综述

1.氧化镁的用途

作为一种重要的无机化工产品，氧化镁的用途非常广泛。重烧镁砂主要用于钢铁、水泥、玻璃等行业，如制造耐火坩埚和耐火砖等耐火材料；轻烧镁粉用于建材工业，如生产硫酸镁、硝酸镁、氢氧化镁等；轻质氧化镁可用作医药行业中的抗酸剂和轻泻剂，食品加工业中的脱色剂，农业中肥料和牲畜的饲料，以及制陶业中。

2.氧化镁的分类及技术指标

2.1氧化镁的分类

氧化镁产品主要分为重烧镁砂和轻烧氧化镁。

重烧镁砂，又称为僵烧氧化镁。优质僵烧氧化镁的技术指标为：MgO最低含量为96.5%，最低容重为3.40，氧化钙/氧化硅最低位2：1，SiO2含量不超过0.6%，B2O3最大值为0.10%。在优质耐火级氧化镁产品汇中，氧化镁固体部分应尽可能高，所含杂质要尽可能低。近年来，要求产品中含有大尺寸晶体已经成为发展潮流。目前，广为接受的方镁石晶体粒径的最小值120μm，这也是特级产品所必须的，过去的要求是80μm。现在方镁石晶体粒径的上限定为140~160μm。

轻烧氧化镁，也称活性氧化镁或苛性镁氧，是在750~1100℃下煅烧镁化合物形成的氧化镁。轻烧氧化镁的密度为2.94g/cm3，熔点2852℃，沸点3600℃，溶于酸和铵盐，难溶于水和乙醇。氧化镁的化学活性可以用吸碘值(吸附性能指标)表示，化学活性愈大，吸碘值愈大，就愈轻质。吸碘值在120~180mg/g 时称为高活性氧化镁，吸碘值在50~80mg/g时称中活性氧化镁，吸碘值在19~43mg/g时称低活性氧化镁。

2.2我国氧化镁的技术指标

我国轻烧氧化镁粉标准（YB/T5206—2004），烧结镁砂(GB/T2273—2007) 和电熔砂(YB/T5266—2004)都是针对采用菱镁矿石加工而制定的，轻烧氧化镁产品理化指标见表1。

表1 轻烧氧化镁的牌号及化学成分

3.氧化镁生产工艺

3.1氧化镁生产原材料

生产氧化镁的原材料可以分为液体矿和固体矿两种。

3.1.1液体矿

液体矿以海水、地下卤水、盐湖卤水为主，海水中镁的含量可达2Pt。我国甘肃高台县已探明盐湖矿床总储量达 2.9Mt，山西运城盐湖氯化镁含量为

6.5Gt，柴达木盆地镁盐储量高达4.81Gt（硫酸镁1.67Gt，氯化镁3.14Gt），

其中仅察尔汗盐湖氯化镁储量就超过2.7Gt。

3.1.2固体矿

我国菱镁矿储量为 5.0Gt，占世界总储量的85%以上，可开采储量约为

1.022Gt；蛇纹石储量超过5Gt；水镁石总储量达10Mt。在传统工业中生产氧

化镁主要以这些矿石为原料来制取。几种矿石的化学组成如表2所示：

表2 几种矿石的化学组成

3.2氧化镁生产工艺

3.2.1由液体矿制备氧化镁

以卤水为原料生产氧化镁的基本原理只有2种：碳化沉镁、煅烧碳酸镁（或碱式碳酸镁）法和碱法沉镁、煅烧氢氧化镁法。只是在沉镁或煅烧过程

中采取不同的途径、过程、方法或者采用循环、二次的方式最大程度除杂、净化原材料以及减少过程中杂质的进入，得到纯度相对较高的氧化镁产品，从而达到减少消耗、降低成本、最终收获最大利润的目的。

（1）中间产物——氢氧化镁

中间产物为氢氧化镁生产活性氧化镁的方法根据加入的沉淀剂不同可分为氨水法、石灰或白云灰法和烧碱法。

氨水法是将制盐中产生的高镁卤水经过除杂、沉淀、过滤、水洗、干燥以及煅烧的工艺过程得到活性氧化镁。氨水法的基本原理：

2NH 3·H 2O+Mg 2+→Mg(OH)2↓+2NH 4+

Mg(OH)2→MgO+H 2O

崔一强等针对制盐副产卤水通入氨气合成出适合制备高纯氧化镁的氢氧化镁粉末，指出了卤水浓度、反应时间等因素对氢氧化镁质量的影响，其最

佳工艺条件为：氯化镁浓度1~1.5mol/L ，反应时间为2~2.5 h 。

石灰或白云灰法是生石灰或白云灰与水反应生成氢氧化钙， 由于氢氧化钙的碱性强于氢氧化镁，卤水中的镁离子形成氢氧化镁沉淀。石灰法生产活性氧化镁工艺见图1，原理是：

MgCl 2+Ca(OH)2→CaCl 2+ Mg(OH)2↓或

MgCl 2+Ca(OH)2+x Mg(OH)2→CaCl 2+(1+x) Mg(OH)2↓

Mg(OH)2→MgO+H 2O

图1 卤水—石灰法生产活性氧化镁工艺流程图

烧碱法是在精制高镁卤水中加入氢氧化钠生成氢氧化镁沉淀， 将氢氧化镁在不同温度下煅烧得到不同活性的氧化镁。柴多里等以工业硫酸镁和氢氧

苦卤

化钠为原料合成出高纯氧化镁。由于烧碱的价格昂贵，致使生产成本高，此法仅用于生产特殊用途的氧化镁。

（2）中间产物——碱式碳酸镁

制取中间产物碱式碳酸镁的方法主要有：卤水—碳酸盐法和卤水—碳化法。卤水碳酸盐法是将可溶性碳酸盐加入到含镁卤水中，根据加入碳酸盐的碱性不同生成碳酸镁或碱式碳酸镁，碳酸镁脱水也形成碱式碳酸镁。反应原理：

Mg2++CO32-+3H2O→MgCO3·3H2O↓

5 MgCO3·3H2O→4 MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+CO2↑+10H2O或

5Mg2++5CO32-+5H2O→4 MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+CO2↑

4 MgCO3·Mg(OH)2·4H2O→5MgO+4CO2↑+5H2O

加入的碳酸盐主要有纯碱、碳酸铵或碳酸氢铵。选用纯碱（卤水—纯碱法），是我国生产轻质氧化镁最早的方法。此法建厂投资小，工序简单，但由于纯碱价格高，生产成本高。迄今，多采用碳酸铵或碳酸氢铵作为沉淀剂，一般应用化肥厂的碳铵或碳化氨水代替纯碱，生产中可回收铵，有利于降低生产成本。

卤水碳化法是先用碱调节含镁卤水，形成氢氧化镁悬浊液，再通入二氧化碳，生成碱式碳酸镁，经煅烧即制得活性氧化镁，其反应原理如下：

Mg2++2OH-→Mg(OH)2

2 Mg(OH)2+2CO2+2H2O→2Mg(HCO3)2

5Mg(HCO3)2→4 MgCO3·Mg(OH)2·4H2O+6CO2↑

4 MgCO3·Mg(OH)2·4H2O→5MgO+4CO2↑+5H2O

卤水碳化法的碳化过程中与白云石碳化法工艺相似，结合其它固体矿产资源火法冶炼二氧化碳资源易得工业净化尾气，应用碳化法有助于降低生产成本、发展低碳经济。

此外，针对一些特定原料和特殊用途的高活性氧化镁，也有直接煅烧硫酸镁制备高活性氧化镁。张京京等利用察尔汗盐湖提钾后的卤水，加入废工业硫酸，获得七水硫酸镁，经脱水、热解得到99.8% 高纯硫酸镁，再煅烧，即可得到高活性镁。

（3）水氯镁石直接热解法

含水氯化镁在空气（或热气流）中加热，随着温度升高能逐步失去结晶水。反应方程式如下：

MgCl2·6H2O→MgO+2HCl+5H2O

该法工艺流程较简单，不需消耗任何辅助原料，使生产成本降低，更易实现镁的高值化和产业化。现行方法主要有喷雾法和沸腾炉法2种。

3.2.2由固体矿制备氧化镁