碳酸镁的制备

背景及概述^[1][2]

碳酸镁化学式MgCO₃·3H₂O，式量138.38。无色有光泽细小针状晶体，密度3.04g/cm3，结成小球或聚为小团，在空气中逐渐风化。热至100℃时即失去及CO₂，将本品跟水一并沸腾时也能失去二氧化碳，难溶于水。用于镁盐制造、制药工业、高级玻璃制造等。用碱式碳酸镁加热至150～220℃通入干燥的二氧化碳，直到生成白色松散粉末并成恒重时，即得本品。 自然 界以菱镁矿形式存在。无色至白色三方晶系菱面结晶。易脆的板块状或粉末。

除无水物外，还有一、三和五水合物。三水盐为无色斜方晶系针状晶体，在空气中易风化，相对密度1.850。市售品为无水物。无水物相对密度3.037。熔点550℃(分解)。沸点900℃(脱二氧化碳，变成氧化镁)。几乎不溶于水(20℃时0.0106)、丙酮和乙醇，溶于酸和二氧化碳水溶液。

碳酸镁是一种重要的无机化工材料，具有良好的填充性、分散性和阻燃性，将其添 加到工程塑料中，可以显著提高工程塑料的阻燃性能。同时，还可用作耐火材料、锅炉和管 道的保温材料，以及用于制造镁盐、氧化镁、油墨、玻璃、牙膏等。目前市场上简称的所谓碳 酸镁产品，除了天然菱镁矿碳酸镁外大多都是水合碱式碳酸镁。

产品标准^[4]

应用^[1][5]

碳酸镁可用作制造镁盐、氧化镁、玻璃、陶瓷的原料；用作食品添加剂的膨化剂和碱式剂；用作饲料添加剂的矿物质补充剂；热分解时，可制得轻质氧化镁，可用于牙膏、化妆品、塑料、油墨、橡胶、防火涂料、香粉等，也可用作医药的抑酸剂和宇宙飞船的二氧化碳吸收剂。

其应用举例如下：制备一种含有碳酸镁的隔热耐火浇注料 。由以下原料组成：莫来石、氧化锆纤维、碳酸镁、氧化铝空心球、氧化铝微粉、二氧化硅微粉、硅酸钠，其中，莫来石、氧化铝空心球、氧化锆纤维为骨料，碳酸镁、氧化铝微粉、二氧化硅微粉、硅酸钠为基质；上述原料的重量份数为：莫来石20~30份、氧化锆纤维10~20份、碳酸镁5~10份、氧化铝空心球20~25份、氧化铝微粉20~25份、二氧化硅微粉1~5份、硅酸钠1~5份。

该浇注料骨料中的氧化铝空心球具有特殊的表面结构且内部空心，表面凹凸不平，增大接触比表面积，使得骨料与基质中氧化铝微粉、二氧化硅微粉结合牢固，既提高了耐火性能，又增加了物料的强度以及保温效果，碳酸镁在高温条件下分解产生二氧化碳气体，二氧化碳气体从涂抹好的浇注料中排出，以使浇注料形成气孔，同时氧化锆纤维可以保证浇注料的抗热震性能，且氧化镁与氧化铝微粉反应生成镁铝尖晶石。

制备^[1][2][3][4]

方法1：由菱镁矿(MgCO₃)与焦炭混合后焙烧得氧化镁，加水成泥状后，将CO₂通入得碳酸氢镁，过滤后，加热滤液得碱式碳酸盐沉淀。

方法2：用小火加热白云石(MgCO₃·CaCO₃)，仅使碳酸镁分解后粉碎，在5～6个大气压下使与水和CO₂作用，氧化镁变为碳酸氢镁而溶解，剩下碳酸钙，经过滤、加热而得。

方法3：将等量的结晶硫酸镁和结晶碳酸钠分别溶于10倍量的水内，加热至60 ℃～80 ℃充分混合，在产生CO₂气体的同时产生沉淀。过滤出沉淀，与70 ℃～80 ℃的热水混合，再过滤，沉淀，经充分洗涤后于50 ℃～60 ℃下干燥。

方法4：从制盐后的卤水中制备。在卤水中加入硫酸，通入氢气，加热除去溴后，再加入碳酸钠，搅拌，使之反应，此时生成碱式碳酸镁沉淀，过滤，用水洗净，在50℃以上再进行干燥，可制得沉淀碳酸镁(重质碳酸镁)。

方法5：一种碳化法生产无水碳酸镁的方法，包括下列步骤：

S1：用氢氧化镁和去离子水配制成反应浆液；

S2：将步骤S1所述的反应浆液打入碳化塔内，向碳化塔内加入相转移催化剂，然后通入二氧化碳气体进行碳化反应，得到无水碳酸镁浆液；所述相转移催化剂为可溶性金属 氯化物的盐溶液；

S3：将步骤S2所述的无水碳酸镁浆液进行过滤，得到无水碳酸镁固体滤饼和滤出 液；

S4：将步骤S3所述的无水碳酸镁固体滤饼进行干燥，得到无水碳酸镁。

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] 中学教师实用化学辞典

[3] 刘润静；董文涛；赵华；胡永琪.一种碳化法生产无水碳酸镁的方法及无水碳酸镁. CN201810239322.X，申请日20180322

[4] 实用化学品配方手册

[5] 穆祥；王西来；董伟胜.含有碳酸镁的隔热耐火浇注料CN201410519232.8 ，申请日20141007