纳米级轻质氧化镁

氧化镁俗称苦土，也称镁氧。是典型的碱土金属氧化物，化学式MgO。白色粉末，熔点为2852℃，沸点为3600℃，相对密度为3.58(25℃)。溶于酸和铵盐溶液。与水缓慢作用生成氢氧化镁。能溶于二氧化碳水溶液中，生成碳酸氢镁。在空气中能逐渐吸收水分和二氧化碳，加热放出有刺激性烟雾。菱镁矿(MgCO3)、白云石(MgCO3·CaCO3)和海水是生产氧化镁的主要原料。热分解菱镁矿或白云石得氧化镁。用消石灰处理海水得氢氧化镁沉淀，灼烧氢氧化镁得氧化镁。也可用海水综合利用中得到的氯化镁卤块或提溴后的卤水为原料，加氢氧化钠或碳酸钠等生成氢氧化镁或碱式碳酸镁沉淀，再灼烧得氧化镁。目前中国主要采用以菱镁矿、白云石、卤水或卤块为原料。
氧化镁在镁化合物中产量最大，约占全部镁工业制品的3/4。低于900℃制得的氧化镁为轻质氧化镁，密度小，比表面积大，吸附性强。可用作催化剂、橡胶填充剂和改良橡胶性能的促进剂。与氯化镁溶液混合制造镁质水泥。用作建筑材料的阻燃剂。医疗上用作抗酸药和轻泻药，用于胃酸过多和胃及十二指肠溃疡病，常与易致便秘的碳酸钙配合使用。用作动物饲料添加剂及植物的肥料。在950～1050℃制得的轻质氧化镁密度较大，颗粒分布有一定范围，较易与水化合。利用它在高温下与硅钢表面的二氧化硅反应，生成硅酸镁薄膜的性质，可将其作为硅钢板的隔离剂，防止硅钢板在高温处理时的烧结粘连。在1500～1800℃高温下制得的重质氧化镁密度大，比表面积小，受热不易分解，化学活性低，不易与酸反应，水化率低。用作高温耐火材料，制造耐火坩埚和制炉衬时用的粘结剂等。

白色氧化镁粉末 1，轻质氧化镁用于陶瓷、搪瓷、耐火坩锅、耐火砖等，也用作磨光剂、粘合剂、油漆及造纸填充剂、氯丁橡胶的促进剂、活化剂。医药上用作抗酸剂、轻泻剂，用于胃酸过多和十二指肠溃疡病，还用于玻璃染料、酚醛、塑料等工业。
2，死烧氧化镁即镁砂，有粒状和砖状，广泛用作炼钢炉、水泥窑、玻璃燃烧炉等的耐火材料。
3，碱性粒状耐火物，主要用于金属精制工业，以块状耐火物作炉膛，或以粒状作维修材料，用喷、涂办法附在炉壁上，以加强炉的耐火能力。
4，氧化镁在水中产生正电荷，大部分悬浮物呈负电荷，起吸收作用，可提高过滤效果。 我国工业用氧化镁的国家标准 (GB9004-88)，适用于由碱式碳酸镁、氢氧化镁经煅烧制得的氧化镁。该产品主要用于橡胶、塑料、电线电缆、染料、油脂、玻璃陶瓷和试剂等工业。外观为白色轻松粉末，工业氧化镁质量参考标准要求如下图。

1、氧化镁的主要用途之一是作为阻燃剂的使用，传统阻燃材料，广泛采用含卤聚合物或含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物。

2、氧化镁的另一用途是可以用作中和剂，氧化镁碱性，吸附性能好，可以用作作含酸废气、废水处理、含重金属及有机物废液处理等的中和剂，随着环保要求的提高，国内需求增长迅速。  

3、压细的氧化镁可用作光学涂料。涂层厚度在300纳米至7毫米之间时，涂层是透明的。1毫米厚的涂层折射率为1.72。

4、用于攀石用途，可吸手汗，（注意：吸入氧化镁烟能导致金属烟雾病。）

5、主要用于配制内服药剂以中和过多的胃酸。常用的制剂有：镁乳--乳状液；镁盖片--每片含MgO0.1g，；制酸散--氧化镁和碳酸氢钠混合制成的散剂等。   

6、轻质氧化镁主要用作制备陶瓷、搪瓷、耐火坩锅和耐火砖的原料。也用作磨光剂粘合剂和纸张的填料，氯丁橡胶和氟橡胶的促进剂和活化剂。

轻烧氧化镁产品主要是化工、饲料、肥料、硫酸镁、锅炉烟气脱硫、钢厂脱硫、电厂脱硫、污水处理、防火板、井盖、保温板、艺术围栏、门芯板、玻璃钢、结合剂、发泡板、复合保温板、鞭炮固引剂、鸡舍、无机玻璃、菱镁瓦、砂轮模具、人造大理石、通风管道、轻质隔墙板、蔬菜大棚架、建材磨具、陶瓷砖底粉、炼钢出渣、造纸、沼气罐等行业应用。

海盐区的盐化工业中，主要以苦卤、浓厚卤、高温盐为原料，生产轻质碳酸镁或轻质氧化镁。已工业化的生产方法，有纯碱法、石灰法和碳氨法。
（1）纯碱法各工序控制的工艺条件为： 1. 配料 2. 反应 3. 洗涤 4. 热解 5. 压滤 6. 焙烧 7. 粉碎包装。纯碱法生产轻质碳酸镁或轻质氧化镁，工艺成熟，产品质量较高。但要消耗纯碱，淡水消耗量也较大。
（2）石灰法是石灰乳代替纯碱，与卤水中的氯化镁反应生成氢氧化镁，再用二氧化碳气体碳化，生成碳酸氢镁。采用石灰法时，卤水中的硫酸根应尽量减少，否则生成大量的硫酸钙沉淀，夹杂在产品中。该法的优点是用石灰代替纯碱，降低了成本。缺点是，工艺流程及设备比纯碱法复杂，并副产大量的CaCl2溶液需设法处理。
（3）碳氨法的原料是高浓度的苦卤、浓厚卤或高温盐溶浸液。使用的碳氨是碳酸氢氨、碳化氨水或直接向卤水中通入氨气和二氧化碳气体，以碳氨代替纯碱与卤水中的氯化镁或硫酸镁发生反应，生成相应的碳酸镁。反应式如下：
1. 含MgCl2和MgSO4的卤水与NH4HCO3溶液反应：MgCl2+2NH4HCO3＝Mg(HCO3)2+2NH4Cl MgSO4+2NH4HCO3＝Mg(HCO3)2+(NH4)2SO4
2. 若直接向卤水中通入氨气和二氧化碳。
3. 生成的MgCO3·3H2O和Mg(HCO3)2热解后得碱性碳酸镁：Mg(HCO3)2+2H2O=MgCO3·3H2O+CO2↑ 5{MgCO3.3H2O}＝4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O+CO2↑+10H2O
4. 碱性碳酸镁焙烧得轻质氧化镁：4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O=5MgO+4CO2↑+5H2O
碳氨法工艺条件控制：1. 原料液的浓度和反应温度 2. 热解温度 3. 脱水、洗涤与干燥 4. 焙烧 5. 母液处理。
碳氨法生产轻质碳酸镁和轻质氧化镁，与纯碱法相比，工艺简单，产品视比容较高，碳酸氢氨的供应渠道较多，成本较低。但母液蒸发浓缩处理能耗较高。 用稀盐酸试液(TS-117)配制试样液，其镁试验(IT-21)呈阳性。 在已恒重的铂坩埚中称取试样约500mg，于800～825℃下灼烧至恒重。将残渣精确称重后，溶于30.0mL1mol/L硫酸中，小火煮沸，以除去所有的二氧化碳，冷却，加甲基橙试液(TS-148)数滴，用1mol/L氢氧化钠滴定过量的酸。由所耗1mol/L硫酸的量减去与试样中氧化钙含量(见质量指标)相当的1mol/L硫酸体积。其差相当于所取试样中MgO含量的1mol/L硫酸量。每mL1mol/L硫酸相当于氧化镁20.15mg或氧化钙28.04mg。 ADI不作限制性规定(FAO/WHO，2001)。
GRAS(FDA，§182．5431，2000)。 参见轻质氧化镁。 参见重质氧化镁。 氧化镁对眼结膜和鼻黏膜有轻度刺激作用。蒸气可引起溃疡病。粉尘可导致呼吸困难，胸痛，咳嗽，肺弥漫性间质纤维化并合并肺气肿。最高容许浓度美国规定为10 mg/m³。 FAO/WHO(1984)：奶粉10g/kg；奶油粉1g/kg(均限用于自动售货机)。
FDA，§184．143l，2000：以GMP为限。
日本限用于吸附作用。
GB 14880—94，GB Z760—2002(mg/kg；以Mg计)：奶粉500～4000；婴幼儿奶粉1200～2500； 形态：白色粉末
参数
纯度：98%
粒径：20nm
比表面积：42.05m2/g 比表面积大 白色无定形粉末。无臭、无味。 难溶于水，不溶于醇，溶于酸或铵盐溶液中。 用于粮食加工、建筑、玻璃、橡胶、纸张、油漆等工业 用作分析试剂，也用于制药工业、橡胶工业和油脂工业等 用于高压汞灯 用于无线电高频磁棒天线，代替铁氧体。亦可用于制造耐火纤维和其他耐火材料等。 用作耐火材料、橡胶填料，用于制造油漆、颜料、化妆品、镁质水泥及药物等 用作抗酸药、轻泻药，用于治疗胃酸过多症、胃及十二指肠溃疡等病症 用于制造耐火材料、橡胶的促进剂和填料以及塑料的阻燃剂和填料等 用于食品和饲料添加剂 用于粘合剂、橡胶、玻璃钢等 用作管状电热元件填充料，具有粒度分布合理，流动性好，热态、潮态电性能稳定，泄漏低等特点 可用作光学材料；闸带材、热电偶和计量器材质；用作炼钢炉等用的高温炉材料、加热材料，用于特殊化学反应器以及耐绝缘仪表、电器、电缆等。 可使硅钢片表面形成良好绝缘层，提高硅钢片的绝缘性能，用作高温退火隔离剂。亦可用作陶瓷材料、电子材料、化工原料及黏结剂和添加剂等。 主要用作电绝缘体材料、电极材料，用于制造坩埚，作热电偶保护管等管状电热元件填充料。 主要用作氯丁橡胶及氟橡胶的促进剂与活化剂，可作黏合剂、油漆及纸张的填料。亦可用于制造陶瓷、搪瓷、耐火材料及氧化镁水泥等。在医药上用作抗酸剂和轻泻剂。 抗酸药，用于胃及十二指肠溃疡。 因制备方法不同,有轻质和重质之分。在可见和近紫外光范围内有强折射性。露置空气中易吸收水分和二氧化碳而逐渐成为碱式碳酸镁,轻质较重质更快,与水结合生成氢氧化镁,呈微碱性反应,饱和水溶液的pH 10.3。,
系测定煤中的硫和黄铁矿和钢中的硫和砷。用作白色颜料的标准。 用于耐火材料、搪瓷、磨光剂、粘合剂、油漆等 1、氧化镁晶体用于各种薄膜形成用衬底，PDP用保护膜材料，光学材料，高温材料，窗口材料 2、高纯氧化镁粉末用于PDP保护膜材料，PDP荧光粉浆料，高纯陶瓷材料，玻璃材料，涂层材料，电子绝缘材料，各种添加剂。 用于制造陶瓷、搪瓷、耐火坩埚和耐火砖等。用作磨光剂、黏合剂、油漆及纸张的填料，氯丁橡胶及氟橡胶的促进剂与活化剂，与氯化镁等溶液混合后，可制氧化镁水泥。医药上用作抗酸剂与轻泻剂，用于胃酸过多，胃和十二指肠溃疡病。也用于玻璃、染料、酚醛塑料等行业。食品级用作砂糖精制时的脱色剂、冰淇淋粉的Ph调节剂等。 用于造纸、化工、建材、橡胶、陶瓷、畜牧及制造镁砂。 碾米工业用来烧制砂辊筒、砂袭，建材工业用于人造无缝地板、人造大理石、防热板和隔音板。用于化工和橡胶、塑料、钢珠抛光行业。 广泛用作高温耐热材料。在陶瓷领域用作透光性陶瓷坩埚、基板等的原料。在电子材料、电气领域用于磁性装置填料、绝缘材料填料及各种载体。用作陶瓷基板比氧化铝热传导率高2倍，电解质的损失仅为氧化铝的1/10。还可作为耐热性涂料用的填料。 气相法将高纯度金属镁和氧反应生成晶核，然后使颗粒继续成长，制得高纯度微粉氧化镁。
含氧化镁80％(重量)以上的粗原料用无机酸(硫酸、盐酸、硝酸)以摩尔比1：2的比例进行溶解，制成无机酸的镁盐。精制除去其中杂质，于氧气气氛下进行加压加热处理，再经水洗、脱水、干燥，于1100℃加热1h，制得高纯度氧化镁。
氢氧化镁煅烧法 以除杂净化的硫酸镁溶液为原料，以纯氨水为沉淀剂加入镁液中沉淀出Mg(OH)2，经板框压滤机进行固液分离，滤饼经洗涤得高纯度Mg(OH)2，再经烘干、煅烧制得高纯氧化镁。 煅烧法苦土粉经过水选，除去杂质后沉淀成镁泥浆，然后通过消化、烘干、煅烧，使氢氧化镁脱水生成氧化镁。其MgO+H2O→Mg(OH)2
Mg(OH)2→MgO+H2O 煅烧法将菱镁矿在950℃下于煅烧炉中进行煅烧，再经冷却、筛分、粉碎，制得轻烧氧化镁。 纯碱法先将苦卤加水稀释至20°Bé左右加入反应器，在搅拌下徐徐加入20°Bé左右的纯碱澄清溶液，于55℃左右进行反应，生成重质碳酸镁，经漂洗、离心分离，在700～900℃进行焙烧，经粉碎、风选，制得轻质氧化镁产品。其
5Na2C03+5MgC12+6H2O→4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O+10NaCl+C02↑
4MgCO3·Mg(0H)2·5H2O→5MgO+4CO2↑+6H2O
碳化法 白云石经煅烧、消化、碳化后得到碱式碳酸镁，再经热分解、煅烧、粉碎、风选，即得轻质氧化镁。其
MgCO3·CaCO3→MgO+CaO+2CO2↑
(MgO+CaO)+2H2O→Mg(OH)2+Ca(OH)2
Mg(OH)2+Ca(OH)2+3CO2→Mg(HCO3)2+CaCO3+H2O
5Mg(HCO3)2+H2O→4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O+6CO2↑
4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O→5MgO+4CO2↑+6H2O
碳铵法将海水制盐后的母液(镁离子含量在50g/L左右)除去杂质后与碳酸氢铵按适宜的比例混合，进行沉淀反应，再经离心脱水、烘干、煅烧、粉碎分级、包装，即得轻质氧化镁成品。其
5MgC12+10NH4HCO3+H2O→4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O+10NH4CI+6C02↑
4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O→5MgO+4CO2↑+6H2O 碳酸化法采用白云石或菱镁矿，经煅烧、加水消化、碳酸化、煅烧、粉碎，即可制得活性氧化镁。
卤水白云石灰法以海水或卤水为原料与石灰或白云灰发生沉淀反应，将得到的氢氧化镁沉淀进行过滤、干燥、煅烧，制得活性氧化镁。
苦土粉-硫酸-碳铵法将苦土粉等含镁原料与硫酸反应，生成硫酸镁溶液，其
MgO+H2SO4→MgSO4+H2O
硫酸镁溶液与碳酸氢铵反应，生成碳酸镁沉淀，其
MgSO4+NH4HCO3+NH3→MgCO3↓+(NH4)2SO4
然后沉淀物经过滤分离、洗涤、烘干、煅烧、粉碎，制得活性氧化镁。 烧结法以电熔镁块为原料。经选料、破碎、筛分后与一定比例的液态二氧化钛进行充分混合，再经水洗、烘干和烧结，筛选出粒径为40～150目的，即为成品高温电工级氧化镁。 卤水-碳铵法采用卤水与碳酸氢铵反应，生成碱式碳酸镁，然后进行陈化、洗涤、脱水、干燥、煅烧，经粉碎后再净化、热处理，制得硅钢级氧化镁。 电熔法以高纯氧化镁为原料，经电熔制得成品。 盐酸法将生产重质氧化镁的下脚料送入反应器，加入盐酸进行反应，生成六水氯化镁，再加入碳酸钠进行反应，生成碱式碳酸镁，用水洗涤，将碱式碳酸镁在高温煅烧，冷却后粉碎，制得磁性氧化镁。其
2MgO+4HCI+4H2O→2MgCl2·6H2O
5MgCl2+5Na2CO3+6H2O→4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O+CO2↑+10NaCl
4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O[△]→5MgO+4CO2↑+6H2O