中國粉體網(wǎng)訊  高純氧化鎂一般指純度大于99%的氧化鎂產(chǎn)品。由于高純氧化鎂具有超高的熔點、良好的導(dǎo)磁性和優(yōu)秀的絕緣性能等優(yōu)異物理性能，及特定的化學(xué)性能，因此廣泛應(yīng)用于陶瓷、冶金、醫(yī)藥、電子、國防等多個領(lǐng)域^[1]。

高純氧化鎂的開發(fā)及實現(xiàn)工業(yè)化，將對電子、國防、航天及高級陶瓷等行業(yè)的發(fā)展起到極大的促進作用^[2]。中國普通級別氧化鎂產(chǎn)品產(chǎn)量很大，大量出口，市場疲軟；而高純氧化鎂、活性氧化鎂、硅鋼氧化鎂等一些精細氧化鎂市場需求較大，產(chǎn)品大量進口^[3]。

1 普通氧化鎂制備方法

生產(chǎn)氧化鎂的原料來源主要有液體礦和固體礦。前者主要以海水、地下鹵水、鹽湖鹵水為主；固體礦主要有菱鎂礦、水鎂石、白云石、蛇紋石和石棉尾礦等。由鹵水或水氯鎂石制備氧化鎂的方法主要有石灰乳法、碳銨法、氨法、純堿法、水氯鎂石直接熱解法；由固體礦制備氧化鎂的方法主要有煅燒菱鎂礦法、碳化法、酸解法、硫銨法和硫酸銨復(fù)鹽法等^[4,5]。

2 高純氧化鎂制備方法

高純氧化鎂的生產(chǎn)一般是采用普通氧化鎂的制備方法，并進行一定的提純加工來實現(xiàn)的。

2.1 鹵水沉淀法

2.1.1 鹵水噴霧熱分解法^[6]

將鹵水濃縮到一定濃度后，直接噴入到熱分解反應(yīng)爐中，在800℃～1000℃進行熱分解產(chǎn)出粗制MgO。粗制MgO經(jīng)水洗除去可溶性氯化物，并使粗制MgO完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)₂，再經(jīng)1600℃～2000℃煅燒生成高純MgO。其工藝原理為：

此方法采用二次煅燒工藝，煅燒溫度較高，造成生產(chǎn)成本較高。同時一次煅燒過程中副產(chǎn)HCl氣體對于生產(chǎn)設(shè)備有嚴重的腐蝕。

2.1.2 白云石/石灰法

白云石/石灰法是技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的高純氧化鎂生產(chǎn)技術(shù)。目前，除以色列Dead Sea Periclase（DSP）、Tateho Dead Sea Fused Magnesia（TDF）等少數(shù)幾家廠家外，全球?qū)⒔?0家主要的高純氧化鎂生產(chǎn)企業(yè)都采用白云石/石灰法生產(chǎn)高純氧化鎂產(chǎn)品[7]。

白云石/石灰法也叫石灰乳沉淀法，它是將石灰乳加入到含MgCl₂一定濃度的鹵水中反應(yīng)生成Mg(OH)₂，經(jīng)洗滌、干燥、煅燒得MgO^[8]。該方法對于Ca(OH)₂的活性要求高，生成的沉淀為Mg(OH)₂，顆粒較小容易吸附雜質(zhì)，故產(chǎn)品純度較低；同時Mg(OH)₂沉淀為膠狀物，過濾困難，濾餅含水量高，干燥過程能耗高，并且生成的CaCl₂附加值低，環(huán)境污染嚴重^[9]。

2.1.3 氨水沉淀法

與白云石/石灰法相似，氨水沉淀法主要是通過向鹵液中加入堿性沉淀劑制備氫氧化鎂中間體來生產(chǎn)氧化鎂，氨法所用的堿性沉淀劑是液氨或者氨氣^[10]。氨法生產(chǎn)高純氧化鎂過程大致如下：首先將老鹵溶液進行脫色除雜精制處理，選擇的處理技術(shù)與白云石/石灰法相似；然后向精制的老鹵溶液中通入液氨或者氨氣沉淀劑，反應(yīng)生成氫氧化鎂中間體；最后洗滌、過濾、煅燒氫氧化鎂中間體，生產(chǎn)高純氧化鎂產(chǎn)品，濾液可以用于副產(chǎn)氯化銨。

2.1.4 純堿法

純堿法通過向鹵液中加入純堿溶液沉淀劑^[11]，首先生成重質(zhì)碳酸鎂（MgCO₃·3H₂O）沉淀，重質(zhì)碳酸鎂經(jīng)過水洗、熱解等處理，得到堿式碳酸鎂，最后煅燒則可以得到輕質(zhì)的高純氧化鎂產(chǎn)品^[12,13]。純堿法生產(chǎn)高純氧化鎂是一種工藝簡單、設(shè)備要求低、氧化鎂產(chǎn)品純度高的一種傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，在我國有超過60年的生產(chǎn)歷史。目前，我國多數(shù)中、小型高純氧化鎂生產(chǎn)企業(yè)依然采用純堿法進行生產(chǎn)^[1]。

2.1.5 碳銨法

將NH₄HCO₃作為沉淀劑，與鹵水中的MgCl₂發(fā)生反應(yīng)，生成4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O，經(jīng)洗滌、干燥、煅燒得MgO^[14]。采用此方法NH₄HCO₃中的CO₂利用率低，生產(chǎn)消耗NH₄HCO₃量大，成本較高^[9]。

2.2 固體礦煅燒碳化法

2.2.1 菱鎂礦煅燒碳化法^[15]

該法為菱鎂礦經(jīng)煅燒生成輕燒氧化鎂，輕燒氧化鎂經(jīng)消化、碳化制得碳酸氫鎂溶液，采用活性炭為吸附劑脫除碳酸氫鎂溶液中的鐵離子，經(jīng)吸附除雜后的碳酸氫鎂溶液再熱解，熱解得到的堿式碳酸鎂過濾洗滌后干燥，再在煅燒得高純氧化鎂產(chǎn)品。

2.2.2 白云石煅燒碳化法^[16]

白云石煅燒碳化法制備高純氧化鎂與菱鎂礦煅燒碳化法步驟基本相同，主要包括煅燒、消化、碳化、熱解和煅燒等五個步驟。其具體過程如下：

圖1白云石碳化法工藝流程圖

2.3 其它制備方法

除了上面介紹的一些傳統(tǒng)制備方法之外，近些年來還出現(xiàn)了一些其它的制備方法，例如微波輻射法、金屬醇鹽水解法、直接沉淀法、均勻沉淀法、氣相法以及溶膠—凝膠法等^[14,17]。

最近，北京理工大學(xué)（唐山）轉(zhuǎn)化研究中心自主研發(fā)的“原電池法超高純氧化鎂”技術(shù)實現(xiàn)突破，解決了我國自上世紀(jì)70年代開始攻關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化難題，打破了一直以來該領(lǐng)域被國外技術(shù)“卡脖子”狀況。據(jù)了解，其在采用原電池法選用鎂作為燃料電池的生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)可以生成超高純度的氧化鎂。原電池法選用鎂作為燃料電池的陽極金屬材料，增加了燃料電池生產(chǎn)、運輸、儲存、加注環(huán)節(jié)等各個環(huán)節(jié)的安全性，在短時間內(nèi)將鎂轉(zhuǎn)化為氧化鎂。同時在獲取超高純度氧化鎂的過程中可實現(xiàn)無工業(yè)三廢排放。相比于菱鎂礦煅燒法和海水/鹵水沉淀法，使用原電池法工藝可獲取超高純度氧化鎂，純度可達99.95%，且成本更低，工藝路線更短，產(chǎn)品成品率更高，且生產(chǎn)過程伴隨產(chǎn)生大量優(yōu)質(zhì)直流電。

小結(jié)

隨著工業(yè)的發(fā)展，高純氧化鎂在傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模日趨擴大，新的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的探索與開拓，市場容量不斷擴大。從發(fā)展趨勢看，高純氧化鎂消費比重逐年上升。但一直以來，我國在該領(lǐng)域一直落后于國外，在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)上呈現(xiàn)出被國外“卡脖子”狀態(tài)，因此，加大高純氧化鎂制備技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。

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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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