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浅谈海水镁砂的研制与发展王兆中(长芦汉沽盐场有限责任公司天津市300480)内容提要本文着重介绍了以海水(或卤水)为原料,制取高纯镁砂的生产方法、工艺流程、主要设备及控制条件。技术关键和近期的发展。认为我国已具备海水镁砂研制与生产的条件,应尽快开发这项市场前景好,经济效益高的产品,满足国民经济的需要。关键词海水白云石镁砂氢氧化镁氧化镁1前言氧化镁是一种产量大,应用广泛的化工产品,经制球和死烧后的高密度氧化镁称为镁砂。该产品又分为耐火材料级和化学级,耐火材料级主要用途是炼钢工业中做炉衬的耐火材料。化学级氧化镁应用广泛:如合成橡胶的加硫助剂,防止过早硫化剂,医药品,硅钢片表面处理,食品和饲料添加剂。高纯度氧化镁用做陶瓷原料和烧结助剂。半导体密封材料,及各种绝缘材料用的填料等等。目前世界上生产氧化镁有两种方法:即用天然菱镁矿煅烧而成称为天然镁砂,总产量为700万吨。主要生产国及年产量为:俄罗斯150万吨,中国50万吨。朝鲜60万吨、奥地利55万吨。另外还有美国,巴西、西班牙、捷克等国家生产。由海水(或卤水)中的氯化镁与石灰乳反应生成氢氧化镁,再经煅烧生成氧化镁称海水镁砂。该生产方法最早实现工业化是英国的斯蒂特莱公司,近五十年来发展迅速。总产量已达200万吨。主要生产国及年产量为美国70万吨,日本70万吨,英国25万吨,苏联10万吨,意大利18万吨,以色列5万吨等。由于氧化镁的用途日益广泛,因而不同规格和形状的氧化镁应运而生,包括用于树脂填充剂的纤维状氧化镁,用于半导体密封填料的超细粒状氧化镁,用于陶瓷领域的针状氧化镁和用于电子元件的耐水合性的粉末型氧化镁等。但是用量最大仍是球状耐火级的高纯镁砂。尤其是钢铁工业生产现代化要求,炉型的改进,对耐火性氧化镁的纯度要求更高。这就给海水镁砂的发展提供了广阔的前景。2海水镁砂的特点海水镁砂虽然较天然镁砂生产历史短,产量低,成本高,但是特点突出,在很多方面天然镁砂不能替代。其特点如下:(1)可以制造高纯的镁砂。天然镁砂采用菱镁矿煅烧成,因而矿石中的杂质如CaO,SiO2,Fe,B等燃烧后残存于MgO中,这种固相混合物很难分离,因而天然镁砂中MgO含量一般均在95%以下。达不到耐火材料级。而海水镁砂是用石灰乳与海水中氯化镁反应而成,生成的氢氧化镁再煅烧而成MgO。这样在液相中进行的反应,可通过化学精制及洗涤等方法消除杂质,保证氢氧化镁纯度,故海水镁砂的含纯更容易达到98%以上。特殊工艺甚至可达到99.9%以上。现将新日本化学的海水镁砂与我国某厂精制天然镁砂的质量比较。见表1。(2)可以制造质量均匀的高纯镁砂海水镁砂由于海水成份非常稳定,其各种成份的比例没有变化,因而一旦工艺确定,镁砂质量就有保证,不用随时修改工艺,而天然镁砂由于所用原料的矿石成份经常变化,即使同一海湖盐与化工第27卷第1期8矿区,矿石质量仍有很大不同,因而镁砂质量不能做到均匀稳定,优级品率低,市场竞争力降低。(%)表1国内外镁砂质量比较(3)建厂不受厂址限制,由于我国海岸线和设备还在不断探索和改进之中。3海水镁砂的生产工艺3.1生产原料海水镁砂生产原料为海水和白云石,其成份组成见表2,表3。长,地势平垣辽阔,制造海水镁砂建厂非常方便。(4)海水镁砂的缺点是制造成本高,能耗高,生产工艺复杂,技术难点多,有些关键技术表2海水中离子浓度(g/L)BO43(%)表3白云石化学成份注:白云石主要成份CaCO3.nMgCO3n=0.8～13.2反应机理海水镁砂制造工程的基本反应式为:Mg6+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+Ca6热分解Mg(OH)2MgO(活性)+H2O高温煅烧MgO(活性)MgO(镁砂)3.3工艺流程简介白云石煅烧后生成CaO和MgO,再经加水消化后得Ca(OH)2和Mg(OH)2。海水经脱炭塔脱去CO2后与Ca(OH)2在反应槽内进行反应。一般分两步,反应槽Ⅰ中加入80%Ca(OH)2,反应槽Ⅱ中加入20%Ca(OH)2反应后生成的Mg(OH)2经过沉降、洗涤、过滤脱水后得到Mg(OH)2滤饼,再经轻烧后得到活性MgO。活性氧化镁经过粉碎、压球后在煅烧炕中经1700℃以上的重烧(又称死烧),即得到镁砂。全部流程可由图1表示:图1海水镁砂生产中的有关问题:4海水中Mg6的浓度:海水中的Mg6(1)浓度在一般情况下是稳定的,但在河流入口会有变化。海水浓度降低会使设备能力下降,辅助材料消耗增加,在日本选择海水的标准是含6Mg1.27g/L。(2)海水的温度:海水的温度本身是随气温而变化,温度太低时对海水的脱碳及与Ca(OH)2的反应均不利。一般要求在10℃以上。故在北方沿海建设镁砂厂不太适宜。成份CaOMgOSiO2A12O3FeOFe2O3MnOK2OP2O5含量30.721.981.200.220.140.100.0050.0