氧化镁生产综述

《氧化镁生产综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氧化镁生产综述（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、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.

2、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120 pm, 这也是特级产品所必须的，过去的要求是80pmo现在方镁石晶体粒径的上限 定为 140160pm。轻烧氧化镁，也称活性氧化镁或苛性镁氧，是在7501100C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2852C，沸点3600C, 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 120180mg/g 时称

3、为高活性氧化镁，吸碘值在 5080mg/g 时称中活性氧化镁，吸碘值在 1943mg/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/T52062004),烧结镁砂(GB/T22732007) 和电熔砂(YB/T52662004)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牌号化学成分（质量分数）%MgOSiO 2CaOFeQ3lossCBM9696.00.50.62.0CBM95A95.00.81.03.0CBM95B95.01.01.53.0CBM94A94.01.51.54.0CBM94B94.020

4、.2.04.0CBM9292.03.02.05.0CBM9090.04.02.56.0CBM8585.06.04.08.0CBM8080.08.06.010.0CBM8075.010.08.012.03. 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

5、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镁矿石化学式氧化镁质量分数菱镁矿MgCO347.81水镁石Mg(OH)yxHQ白云石MgC03CaC0321.86蛇纹石3MgO2SiOy2HQ3045石棉尾矿703.2 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

6、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：2NH3H2O+Mg2+fMg(OH)2J+2NH4+Mg(OH)2fMgO+H2O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、

7、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11.5mol/L，反应时间为22.5 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：MgCl2+Ca(OH)2f CaCl2+ Mg(OH)2J 或MgCl2+Ca(OH)2+x Mg(OH)2-CaCl2+(1+x) Mg(OH)2JMg(OH)2fMgO+H2O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

8、。柴多里等以工业硫酸镁和氢氧 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-+3H2Of MgCO3 3H2O I5 MgCO3 3H2O4 MgCO3 Mg(OH)2 4H2O+CO2 f +10H2O 或5Mg2+5CO32-+5H2Of 4 MgCO3 Mg(OH)2 4H2O+CO2 f4

9、 MgCO3 Mg(OH)2 4H2O5MgO+4CO2 f +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+2OHMg(OH)22 Mg(OH)2+2CO2+2H2Of 2Mg(HCO3)2 5Mg(HCO3)2-4 Mg

10、CO3 Mg(OH)2 4H2O+6CO2 f 4 MgCO3 Mg(OH)2 4H2O5MgO+4CO2 f +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

11、应方程式如下：MgCl2 6H2OMgO+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含镁矿种主要有菱镁矿、溢晶石及白云石等。在传统工业中生产氧化镁 主要以这些矿石为原料来制取。其主要生产方法有：菱镁矿煅烧法、白云石 碳化法、蛇纹岩酸浸法、苦土粉- 硫酸- 碳酸氢氨法等。(1) 菱镁矿煅烧法菱镁矿中含 90%以上的碳酸镁，以及少量碳酸钙和其他微量杂质，直接 煅烧便能得到纯度较高的氧化镁。此法工艺简单，生产成本低，产品活性较 高。但是产品中含有CaO, SiO2,

12、Fe和B等杂质，很难分离，产品中氧化镁 的含量只能在 98%左右，进一步提高纯度存在很多技术问题，解决这些问题 将会大大提高生产成本。菱镁矿煅烧法的原理：将菱镁矿高温煅烧，可得到活性不高的氧化镁，再 经过水消化、过滤， 制得碱式碳酸镁或氢氧化镁，在低温煅烧得到高活性氧 化镁。MgCO3MgO+CO2TMgO+H2OfMg(OH)2Mg(OH)2fMgO+H2 O 或 Mg(OH)2+2CO2fMg(HCO3)2Mg(HCO3)2+2H2OMgCO33H2O+CO2T5MgCO33H2Of4MgCO3Mg(OH)24H2O+CO2T+H2O4MgCO3.Mg(OH)2.4H2Of5MgO+4CO

13、2T+5H2O于景坤等以菱镁矿为原料，通过600800C轻烧，80200C水化，过滤、 提纯、干燥、球磨，然后于450600C低温煅烧得到吸碘值为140 200mg/g 的高活性氧化镁。李环等利用菱镁矿轻烧、水化法得到高活性氧化镁，发现 煅烧温度和保温时间成反比，在加热温度为500550C，保温时间为12h 煅烧氢氧化镁时，氧化镁的活性较大。隋升等利用菱苦土经过酸溶、去杂、 碳化以及煅烧等步骤得到含量大于98%的高活性氧化镁。潘政华采用回转窑 生产工艺，以菱镁矿渣为原料生产高纯活性氧化镁，且对CO2进行去水、除 杂后在-9-11C下液化，得到纯度99.95%的食品级的CO2，从而解决废菱镁 矿

14、渣的浪费和减少温室气体CO2的排放。支亮发明了一种将粉碎后的镁矿石 导入可转动的燃料通道中直接煅烧设备，可使镁矿石粉末与燃料分离，避免 碳污染，从而制得 70% 80%的活性氧化镁。值得一提的是，菱镁矿煅烧法的特点是流程长、设备庞大，且能耗高， 但原料价廉易得，生产成本较低，工业生产中较广泛应用，但在节能减排方 面尚待突破。(2) 白云石碳化法 碳化法从白云石中提取碱式碳酸镁或氧化镁巴挺生法， 该法的原理是：MgCO3nCaCO3MgOnCaO+(n+l)CO 2fMgOnCaO+2(n+1)H2OfMg(OH)2+nCa(OH)2Ca(OH)2+CO2fCaCO3J+H2OMg(OH)2+2

15、 CO2fMg(HCO3)2Mg(HCO3)2+2H2OfMgCO3.3H2O+CO2T5 MgCO33H2Of4 MgCO3Mg(OH)24H2O+CO2T+H2O4 MgCO3Mg(OH)24H2Of5MgO+4 CO2T+5H2O由碳化法进一步优化得到一系列高效的氧化镁生产工艺，如二次碳化法、 加压碳化法，碳氨双循环法等。胡庆福等采取改进二次碳化新工艺生产不同活性的氧化镁，以满足市场 需求。太原化工设计研究院的张益湘在加压碳化法制取轻质氧化镁中通过该 进废热水化灰直接消化，碳化液澄清代替全过滤获得高质量的重镁水和管式 热解器实现连续热解三项工艺，可有效提高生产效益。我国白云石矿分布广、储量大，加之白云石碳化法工艺参数易控制，成 本低， 是国内目前较普遍采用的生产方法，这对于我国白云石矿产资源优势 转变为经济优势具有广阔的发展前景。(