镁化合物生产与应用目录

总论

0.1 概述

0.2 发展简史

0.3 生产镁化合物的原料

0.4 在国民经济中的地位和作用

参考文献

第1篇 氧化镁

第1章 煅烧氧化镁

第2章 电熔（熔凝）氧化镁

第3章 工业氧化镁

第4章 重质氧化镁

第5章 活性氧化镁

第6章 硅钢氧化镁

第7章 医药用氧化镁

第8章 试剂级氧化镁

第9章 高纯镁砂

第10章 其他氧化镁

第2篇 碳酸镁

第11章 天然碳酸镁

第12章 水合碱式碳酸镁

第13章 医药用碳酸镁

第14章 食品级碱式碳酸镁

第15章 电子级碱式碱酸镁

第16章 其他碳酸镁

第3篇 氢氧化镁

第17章 重质氢氧化镁

第18章 阻燃级氢氧化镁

第19章 医药用氢氧化镁

第21章 其他氢氧化镁

第4篇 硫酸镁

第22章 七水硫酸镁

第23章 一水硫酸镁

第24章 无水硫酸镁

第5篇 氯化镁

第25章 六水氯化镁

第26章 医药用六水氯化镁

第27章 白色六水氯化镁

第28章 无水氯化镁

第6篇 其他镁化合物

第29章 硅酸镁

第30章 碘化镁

第31章 溴化镁

第32章 含镁磷酸盐

第33章 钨酸镁、铬酸镁及陶瓷用镁盐

第34章 硝酸镁

第35章 氟化镁

第36章 硼酸镁晶须

第7篇 镁化合物的应用

第37章 在冶金及耐火材料工业中的应用

第38章 在橡胶工业中的应用

第39章 在化学建材工业中的应用

第40章 在农业中的应用

第41章 在医药工业中的应用

第42章 在环境保护中的应用

第43章 在其他领域中的应用

附录

附录一 有关热力学数据

附录二 标准筛目与微米比较表

附录三 波美度与相对密度关系

附录四 中国部分镁盐生产、设备制造企业及研究单位 2100433B

本书包括7篇43章、总论和附录，集中反映了国内外镁盐的生产、发展和研究方向。全面、系统地阐述了以白云石、菱镁矿、水镁石等非金属矿为固体原料；以天然水溶性镁盐及其溶液（海水和盐湖水）为液体原料等制备镁砂、水合碱式碳酸镁、工业氧化镁、氢氧化鲜、硫酸镁、氯化镁及精细镁盐共67种产品近100个品种的理化性质、质量指标、生物原理、生产方法、工艺指标、操作要点、采用的主要设备及其三废处理。详细介绍了镁化合物产品在冶金、耐火材料、橡胶、黏合剂和密封材料、化学建材、农业、环境保护、石化、航空航天及国防、轻工、电子、磁性材料、饲料添加剂等国民经济各工业部门的应用情况及应用工艺等，反映了镁盐生产的21世纪初的水平，是我国首部镁盐的生产与应用新作。

本书选材国内外生产实际，实用性强，有一定创新，为目前国内外系统介绍镁化合物生产与应用的一本专著。本书可供从事镁盐生产、科研、设计的工程技术人员、生产管理人员及镁盐应用领域工程技术人员阅读，也可作为高等院校教学参考书。

氧化镁及氢氧化镁的生产方法，在专著《镁化合物生产与应用》中做了全面的论述，这里不再赘述。制备纳米氢氧化镁的主要方法有金属镁水化法、水镁石粉碎法和化学液相沉淀法等。这里先介绍前两种方法和化学液相沉淀法中的直接沉淀法、水热法、全反混均质乳化法、全反混液膜法、超重力法，撞击流法、旋转圆盘反应器，再着重介绍我们的气泡液膜法和气泡液膜反应器及有关内容。

纳米氢氧化镁金属镁水化法

金属镁水化法制氢氧化镁有两种工艺：第一种是乙二胺络合法，用高纯（99.999%）的金属镁粉为原料，产物为纳米Mg(OH)2棒，可用来生产超导体添加剂纳米MgO棒。

这种方法对原料和设备的要求特别高，制备成本高。第二种是固-液相电弧放电法，用镁带作电极，0.5mol /L的NaCl水溶液为电解液，在40-200V电弧放电处理5min，制得直径为8-10nm，长度约250nm的Mg(OH)2棒。

产品纯度高，但成本也高，产率低，难实现工业化生产。

纳米氢氧化镁水镁石粉碎法

水镁石粉碎法选择相对纯净的天然水镁石等为原料，在助磨剂存在下，经搅拌磨湿法研磨，级分，表面处理，获得达到预期目标的超细粉体。

例如，先制备40%的矿浆，采用0.8-1,6mm的氧化锆微珠为研磨介质，研磨介质：物料=5：1，助磨剂三乙醇胺为水镁石的0.5%，转速1350rpm，研磨3h， d97 =1.86μm。

目前，这种粉体已经形成批量生产，供应市场。但是，因高品质的水镁石矿藏资源有限，耗能高，粒子的尺寸一般0.7-3μm或更大，尺度和形状分布宽，达产品品质低。

纳米氢氧化镁化学液相沉淀法

化学液相沉淀法制备纳米氢氧化镁的基本反应式如下：

Mg 2OH = Mg(OH)2↓

Mg来源为MgCl2·6H2O或其它镁盐。在工业上Mg来源为海洋卤水、盐湖卤水和含镁的矿物。沉淀剂主要采用NaOH（氢氧化钠法），NH3或NH3·H2O（氨法），Ca(OH)2（氢氧化钙法）或NH2CONH2(均相法)等。近些年来，在此基础上提出了各式各样制备纳米氢氧化镁的新工艺和设备。

现将其中主要的几种介绍如下。

纳米氢氧化镁直接沉淀法

在表面活性剂存在下，将沉淀剂NaOH溶液或NH3-H2O加到含有Mg的溶液中（正向沉淀法），或者将含有Mg的溶液加到沉淀剂NaOH溶液或NH3-H2O中（反向沉淀法），Mg(OH)2从溶液中沉淀出来。在已发表的有关纳米氢氧化镁制备的论文中，大部分作者采用了直接沉淀法，设备为实验室的常规化学器皿，工业上采用传统的化工设备。直接沉淀法制得的纳米氢氧化镁易团聚，粒径分布宽。用NaOH为沉淀剂时，反应条件苛刻，不易控制；用NH3-H2O或NH3为沉淀剂时，易环境污染；用Ca(OH)2为沉淀时，产品纯度低，副产物钙盐难处理。

纳米氢氧化镁沉淀-水热法

沉淀-水热法制纳米氢氧化镁是将含有Mg的溶液正向或反向加料，与沉淀剂NaOH溶液、NH3或NH3-H2O反应，先制得Mg(OH)2沉淀，分离或不分离，再将Mg(OH)2和溶剂（水、有机或水和有机混合溶剂）加到高压釜中，在100-250℃的高温下处理，制得高纯度的氢氧化镁。这实质上是将沉淀法制得的氢氧化镁进行重结晶，即沉淀-溶解-结晶过程。

用氨水为沉淀剂的水热法中试实例，将50L浓度为2 mol/L的确MgCl2水溶液加入反应釜中，于40-90℃与等当量的NH3水反应，过滤，洗涤，打浆，加入水热反应器，于200℃循环加热3-4h,再经过滤，洗涤和干燥，制得粒径为0.35-0.6μm的氢氧化镁。水热法的特点是产品的纯度高，粒径和形态分布均匀，但粒径较大，一般在0.5~5μm，需要高温高压设备，间歇式操作。

纳米氢氧化镁高剪切均质乳化反应器

将镁盐溶液和碱液在高剪切均质乳化反应器中进行沉淀反应。这种反应器由具有微孔的定子和齿轮转子构成。转子的转速为3000-8000rpm，加入反应物料后，瞬间受到多次剪切作用，发生沉淀反应，生成粒径为50-200nm的氢氧化镁。高剪切均质乳化反应器与胶体磨相似，实际上未实现微观均匀混合，产物粒径分布宽，未见工业化生产报道。

纳米氢氧化镁全返混液膜反应器

在全返混液膜反应器中进行镁盐溶液和碱液的沉淀反应，使成核/晶化隔离进行，分别控制条件。全返混液膜反应器的结构。转子的转速为1000-8000rpm，成核时间1-20min，反应液于70-180℃晶化1-24h，降温至15-60℃，搅拌1-24h，再升温至70-180℃，循环1-6次，可制得粒度为80-105nm的氢氧化镁。显然，对于Mg与OH的快速反应，“成核/晶化隔离进行”实在不易，如果是在高温下“晶化”，这种方法实质上是在进行沉淀-水热法操作，反应物长时间返混，操作冗长，生产成本高。这里提出了用机械磨擦产生液膜。

纳米氢氧化镁超重力法

主要设备是超重力机，又称为旋转填充床，分丝网填料和碟片填料两种。利用300-2900rpm旋转的填充床产生的超重力，将反应液均匀混合，并拉伸为液丝、液膜、液滴，极大地强化传质，传热，极大地强化反应。超重力法制备纳米氢氧化镁已经取得了成功，实现了工业规模生产。但是，在液丝、液膜、液滴三种不同的反应环境中进行沉淀反应，注定所得产物的粒径和形态不均匀；填充床有可能被氢氧化镁沉淀堵塞。这种方法中，反应物在超重力作用下，一部分形成液膜。

纳米氢氧化镁撞击流法

撞击流法采用喷射式撞击流反应结晶器，镁盐溶液和碱液分别高压喷射，对撞击，达到快速微观混合，湍流效果明显，可形成很高的过饱和度，快速成核。由于喷射速度可调而实现产物的粒度可控。通过控制结晶过程达到制备高纯氢氧化镁的目的。例如Mg浓度0.25mol/L，Mg：OH=1：2，撞击流速100mL/min，反应温度40℃。搅拌转速400rpm,搅拌时间30min， 所得产物为六方晶体，粒度13.5nm，纯度99%以上。显然，这中反应器来自分子束反应器，当镁盐溶液和碱液喷射流较大时，将达不到微观混合均匀，将出现产品的粒径和形态分布不均匀，难实现工业规模生产。

纳米氢氧化镁自旋圆盘法

用自旋圆盘反应器（Spinning Disk Reactor）合成纳米氢氧化镁，再经焙烧制氧化镁。用两个泵分别将MgCl2和NaOH水溶液注入反应器，分配到高速旋转的圆盘上，由于离心力的作用，使反应液形成薄膜，发生沉淀反应，生成纳米氢氧化镁。工艺条件为Mg浓度0.20-0.92mol/L，Mg：OH=1：2，反应温度40℃，圆盘转速：400~2000rpm,反应液流速：0.28L/min ，产物为六方晶体，粒度54.6-74.8nm。实现了1L规模的小试。由于在自旋圆盘上缺少将两种反应液快速混合均匀的机构，因此粒径和形态分布的均匀性受到影响。

除了上述几种制备纳米氢氧化镁的方法外，还演绎出各式各样的方法，各有千秋，促进了化学液相法制备纳米氢氧化镁技术的进展。这些方法多注重获得粒径小，粒径和形态均匀的产物。