环保用氢氧化镁的生产工艺概述
河北科技大学化学与制药工程学院， 刘宝树  胡庆福
    在我国大气污染中，由燃煤产生的二氧化硫污染占有相当大的比例；在工业废水中，含酸废水也占有较大的比
例，例如电镀废水、制药行业废水、化肥及许多其它无机化工产品的生产中均排放大量含酸废水。这些废水必须加
以处理才能排放，不然将严重污染水资源，造成难以估量的损失。
    氢氧化镁是比较理想的含酸废水中和及烟道气脱硫使用的环境保护产品。目前在国外已经大量使用该产品，尤
其是在欧美和日本等发达国家，例如美国每年用于环境保护的氢氧化镁已经达到数十万吨。随着国家对环保的重视
和相应政策法规的出台，我国环保用氢氧化镁的用量也在不断增加。
　　环境保护用氢氧化镁在物理状态、活性、粒度等指标上和一般氢氧化镁有所不同。例如国外废水中和用氢氧化
镁一般是半固体的，即含水50%的膏状体，而且反应活性要求比较高，即原始粒径比较小等。氢氧化镁与其他三种
常用碱性中和剂的性能对比见表1所示。
                             表1  四种酸性废水中和剂特性比较
项目                 Ca(OH)2水合石灰     Na2CO3水合纯碱     NaOH烧碱           Mg(OH)2
形状                 Ca(OH)2粉或含        固体Na2CO3或     50%液体            稠厚料浆含
                     Ca(OH)235%的料浆     15%溶液                               Mg(OH)258%
耗碱量
每吨H2SO4            687kg(固)           982kg(固)          741kg(固)           541kg(固)
每吨HCl              983kg(固)           1318kg(固)         1000kg(固)          727kg(固)
投资                 使用粉状物料需配    50%碱液要注意       设有带搅拌的贮槽
                     备固体输送和消化    防冻
                     系统
反应时间             能较快速反应直到    能较快速反应直到    反应快速而激烈直    反应适中，中和度
                     完全中和            完全中和            到完全中和          为95%
排放物含盐量
每吨H2SO4           1600kg(固)          1380kg(固)           1318kg(固)          1118kg(固)
每吨HCl             1318kg(固)          1460kg(固)           1460kg(固)          1266kg(固)
中和过量时最高pH值 12                   >11                  14                  9
泥渣性质            如用硫酸中和产物     体积松散，近似胶     体积松散，近似胶    沉淀物较密实，
　　　　　　　　　　为CaSO4             体物质，与重金属      体物质              与重金属同时
                                         同时除去                                  除去
安全性              中等危险物料         中等危险物料         危险物料，需严格     安全物料，无任
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　遵守安全注意事项     何危险
环境特征            有可能超过设定的     排放物为钠盐         排放物为钠盐，有     在pH值为9时为缓
　　　　　　　　　　pH值                                     可能超过设定的pH 值  冲溶液
　　
    由表1可知，氢氧化镁吸附力强，活性大，浆状产品有非沉淀性和非凝聚性，流动性好，使用调节方便，pH≤9
等优点，在环境领域有广泛应用：中和工业含酸废水；清除工业排放物和矿井中排放物的重金属；排烟脱硫；土地
酸雨处理和pH值调节等。与氧化钙、氢氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠等诸多碱类比较，不仅在技术上有很多
优越性，同时成本低，作业方便，使用安全，所以被称为“绿色安全中和剂”。
    含酸废水中和、烟道气脱硫等环境保护领域使用的氢氧化镁对纯度要求不高，一般在85%以上即可，主要是要
求不含重金属等严重污染的杂质。生产方法一般包括：粗氧化镁（镁砂、粗制工业氧化镁等）水化、海水或卤水或
其它可溶性镁盐-氨（石灰）沉淀法等。国外因为菱镁矿矿藏不多，主要的采用海水或卤水沉淀法。
    一、卤水（海水）-石灰（氨）沉淀法
    1．原理
    卤水主要有三种：一是海水晒盐、提溴、提钾后副产的卤水；二是盐湖提盐、提钾后的浓卤水；三是地下卤水，
它们都是以氯化镁为主要物质的水溶液，有时含有一定量的硫酸镁。在某些拥有海泡石矿、蛇纹石矿的地方，也可
以利用这些矿物深加工产生的可溶性镁盐来沉淀氢氧化镁，如酸浸取海泡石生产纤维状硅胶产生的氯化镁水溶液等。
    卤水经过简单的净化后，加入沉淀剂氨或石灰（氧化钙或白云灰），产生氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤，得到氢
氧化镁滤饼。在开始加入氨气或氨水或石灰乳时，首先生成碱式氯化镁，继续加入氨水或石灰乳则转变为氢氧化镁。
    海水、卤水是当今世界生产镁系产品的重要原料，在实际的生产过程中，若不遵循特定的条件，则生成的氢氧
化镁将成为结晶细小的晶体析出，难以进行沉降、过滤和洗涤，产品纯度低，杂质含量高。所以，尽管生产氢氧化
镁的原理简单，但要生产合格的产品却也不是一个简单的工艺。
    沉淀工艺条件的控制对后续工艺的影响和可操作性最大。如果沉淀工艺条件不当，则不但给后续工艺带来困难，
而且产品的纯度无法保障。例如采用石灰法沉淀时，石灰的水化程度、加入量等对产品的纯度和过滤洗涤性能影响
非常大。卤水-氨法工艺中通氨速度和反应时间均严重影响氢氧化镁过滤洗涤效果。
    2．工艺流程
    首先将浓卤水进行净化处理，主要除去泥沙和有机生物，然后配制成MgCl2浓度约1mol/L的稀卤水泵入沉淀器
中；将石灰进行消化，除渣处理制得石灰乳，泵入沉淀器进行中和反应，首先得到碱式氯化镁，继续加入石灰乳则
得到氢氧化镁。如果想得到碱式氯化镁，在反应过程中必须控制[OH]/[Mg2+]摩尔比为0.5～0.9，卤水MgCl2浓度
为1.5～3.9mol/L，反应温度10～50℃，反应时间3～60min。如果以经过消化的石灰、白云灰或通入氨气做沉淀剂，
卤水中MgCl2的浓度不宜超过1.5mol/L（如果加氨水，则卤水浓度要大于2mol/L）。用石灰做沉淀剂时，要注意石
灰的浓度和加入量不要太高，否则带入过量的钙，降低氢氧化镁的纯度。一定要选择烧透的、消化良好的石灰或白
云灰。反应完全后可以适当提高体系温度并保温一定时间进行陈化处理，以促进氢氧化镁结晶更加完善或破坏氢氧
化镁溶胶，达到容易过滤的目的。
    陈化后的体系进入板框压滤机进行固液分离，也可以使用抽滤器进行分离，根据使用和运输情况，可以将氢氧
化镁制成粉体或膏状半固体。膏状半固体中氢氧化镁含量在40%～50%，作为烟道气脱硫或废水处理用材料可以直接
使用，这种规格的产品虽然运输难度稍大，但使用方便，而且不必干燥和粉碎，降低了生产成本。
    二、氧化镁水化法
    1． 原理
    氧化镁水化法生产氢氧化镁也是十分古老的工艺，目前仍在使用，主要原料是有菱镁矿轻烧得到的轻烧镁粉（氧
化镁）。轻烧镁粉先经过初步的筛选就可以直接进行水化处理，得到氢氧化镁。研究氧化镁的水化动力学和水化机理，
是提高生产质量的关键之一。一般情况下，水化是比较完全的，但有时会造成“夹生”和“黏结”，影响后续的过滤
和分散。
    2． 工艺流程
    氧化镁水化法的原料来源有以下几种：菱镁矿煅烧氧化镁、水镁石煅烧氧化镁、白云石碳化法碱式碳酸镁煅烧
氧化镁等。氧化镁水化法工艺基本不具备除杂功能，即原料氧化镁中的杂质基本均带入产品氢氧化镁中，除非个别
可溶性的盐类。
    将上述氧化镁放入盛有热水的反应池中，边加边搅拌，加料完毕后保温陈化2h左右，然后进行固液分离、干燥、
粉碎，即得到氢氧化镁粉末。如果采用抽滤器，则可以得到膏状氢氧化镁。
    企业一般根据用户需要可以生产氢氧化镁含量在30%～36%浆状产品；氢氧化镁含量在52%～55% 的饼状产品；
氢氧化镁含量≥96%的粉状产品。该法的特点是原料来源广泛，操作方便，价格便宜。缺点是只能生产低档次的氢氧
化镁，如果需要高纯度的氢氧化镁，则必须使用卤水-氨法等其它方法。
    3． 矿物深加工副产镁盐-氨（石灰）法
    许多重要矿物质含有镁离子，这些矿物在深加工中产生大量含有镁离子的水溶液，例如在蛇纹石的深加工和海
泡石盐酸浸取制备纤维状硅胶的工艺中，均产生氯化镁水溶液。这些副产物要采取综合利用的工艺进行回收。
    海泡石是一种纤维状的镁质硅酸盐，也是黏土矿物之一，是典型的多孔性网络结构，可以吸附大量的水和其它
物质，其中含54.68% SiO2、24.62% MgO。海泡石用盐酸等强酸浸取，镁等离子被溶解下来。
    酸浸取液的主要成分是氯化镁和少量的钙、铁、铝、钾、钠等离子。经碳酸钠处理后，铁、铝等离子首先析出，
经过滤得到精致氯化镁水溶液。在该溶液中通入氨水或石灰就得到氢氧化镁。如果净化工艺得当，该工艺可以得到
纯度较高的氢氧化镁，除在环保中应用外，也可以用做阻燃剂、电子级氢氧化镁等的原料。