高純黑龍江鎂砂是指含量在99%以上(國內(nèi)往往把氧化鎂含量大于98%的鎂砂稱為高純鎂砂)，體積密度大于3.4g/cm3的燒結(jié)氧化鎂。高純鎂砂的生產(chǎn)方法均以含鎂化合物為原料，有的先制成輕質(zhì)氧化鎂，經(jīng)過電熔凝或重?zé)?死燒)制得高純鎂砂，也有的采用氯化鎂噴霧熱分解煅燒法生產(chǎn)高純鎂砂。以下是常用的4種方法的工藝及原理：

1、菱鎂礦生產(chǎn)高純鎂砂

首先選取優(yōu)質(zhì)菱鎂礦，把菱鎂礦放入煅燒爐中進(jìn)行煅燒，溫度控制在1000℃左右(煅燒爐可采用反射爐、沸騰爐或豎窯爐)，生成輕燒氧化鎂粉(也稱為輕燒鎂砂)，反應(yīng)式如下：

將輕燒氧化鎂粉進(jìn)行細(xì)磨，細(xì)磨可釆用雷蒙機(jī)，球磨機(jī)或高速粉碎機(jī)等。細(xì)磨到一定粒度，進(jìn)行壓球。控制輕燒粉細(xì)度是為了增加壓球的體密度;壓球采取高壓壓球機(jī)或?qū)亯呵驒C(jī)。

將壓制成的輕燒鎂砂球放入高溫爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，高溫鍛燒爐的爐溫控制在16002000℃左右。在高溫煅燒過程中，隨著溫度升高，氧化鎂體積逐漸收縮，密度增加，氧化鎂晶體發(fā)育長大，其組織結(jié)構(gòu)越來越致密，鍛燒完成后氧化鎂的體積密度可達(dá)3.4g/cm3以上。

目前國內(nèi)采用此法生產(chǎn)高純鎂砂的質(zhì)量還不夠理想，氧化鎂含量更高只能達(dá)到98%左右，要使氧化鎂含量達(dá)到99%以上比較困難。因天然菱鎂礦煅燒成的高純鎂砂中含有CaO，SiO2，F(xiàn)e，B等雜質(zhì)，很難把這些雜質(zhì)從固相混合物中分離，因而要使高純鎂砂的純度進(jìn)一步提高，存在著很多技術(shù)性問題，解決這些技術(shù)性因素將在生產(chǎn)中提高生產(chǎn)成本。

2、鹵水生產(chǎn)高純鎂砂的生產(chǎn)方法

用鹵水生產(chǎn)高純鎂砂，首先需要生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂。生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂的方法有鹵水碳銨法，鹵水純堿法，鹵水石灰法和鹵水氨法等。

(1)鹵水碳銨法主要反應(yīng)式：

鹵水碳銨法是先將商水凈化，再以碳酸氫銨作沉淀劑(碳酸氫銨價廉易得，沉淀效率高)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在3550℃之間，生成堿式碳酸鎂沉淀，沉淀經(jīng)洗滌、脫水、鍛燒(溫度控制在800900℃左右)等步驟，制得輕質(zhì)氧化鎂。將制得輕質(zhì)氧化鎂進(jìn)行粉碎，并把輕質(zhì)氧化鎂壓制成球形入高溫煅燒爐重?zé)瑺t內(nèi)溫度控制在16002000℃，氧化鎂物料在爐內(nèi)停留46h，得高純鎂砂。

(2)鹵水-純堿法主要反應(yīng)式：

鹵水-純堿法是將凈化的鹵水與沉淀劑碳酸鈉進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在3550℃，生成堿式碳酸鎂沉淀，然后對堿式碳酸鎂沉淀進(jìn)行洗滌、脫水，將脫盡水的堿式碳酸鎂放入煅燒爐中進(jìn)行鍛燒，煅燒溫度控制在900℃左右，得輕質(zhì)氧化鎂。將輕質(zhì)氧化鎂粉碎，并用壓球機(jī)壓制成球形，然后入高溫鍛燒爐進(jìn)行重?zé)責(zé)郎囟瓤刂圃?6002000℃之間，氧化鎂物料在爐內(nèi)停留46h，得高純鎂砂。

(3)鹵水-氨法主要反應(yīng)式：

鹵水-氨法是采用凈化的鹵水加入堿性較弱的氨水作為沉淀劑，生成氫氧化鎂沉淀。此法生成的氫氧化鎂結(jié)晶度高，沉降速度快，容易對氫氧化鎂沉淀結(jié)晶過濾和洗滌，易除去雜質(zhì)離子，并且容易控制產(chǎn)品質(zhì)量。把洗滌干凈的氫氧化鎂脫去水分，放入煅燒爐中進(jìn)行鍛燒，生成輕質(zhì)氧化鎂。將輕質(zhì)氧化鎂粉碎并用壓球機(jī)制成球形，為了增加球形的壓實密度，采取在200℃左右壓制，然后將壓制球送入高溫煅燒爐中，溫度控制在16002000℃之間重?zé)?死燒)，制成高純鎂砂。

(4)鹵水-石灰石法主要反應(yīng)式為：

鹵水石灰石法是先將石灰石或白云石煅燒成熟石灰(CaO)或白云石熟料(MgO+CaO)，然后將熟石灰或白云石熟料水化生成氫氧化鈣或氫氧化鈣與氫氧化鎂混合料作為沉淀劑，并與鹵水進(jìn)行沉淀反應(yīng)，生成氫氧化鎂沉淀，將氫氧化鎂沉淀過濾，洗滌，然后將脫水氫氧化鎂進(jìn)行煅燒得氧化鎂，再將氧化鎂壓球，放入高溫煅燒爐進(jìn)行重?zé)瑴囟瓤刂圃?6002000℃，最終得高純鎂砂。

在高純鎂砂的生產(chǎn)過程中，提高產(chǎn)品的純度，有效降低有害雜質(zhì)的含量是主要的，以先制取高純度氧化鎂作為保證，最終高純鎂砂產(chǎn)品更容易達(dá)到高純的要求。

在上述用鹵水為原料生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂的幾種方法，因都在液相條件下進(jìn)行反應(yīng)，可通過加入沉淀劑，洗滌和化學(xué)精致等方法除去雜質(zhì)離子，以保證堿式碳酸鎂或氫氧化鎂的純度，一旦工藝確定，最終高純鎂砂純度可達(dá)到99.9%以上。另外用鹵水生產(chǎn)高純鎂砂也有許多缺點與難點，主要有生產(chǎn)成本過高，能源消耗大，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，有許多技術(shù)難點與設(shè)備難點。

3、噴霧熱分解法生產(chǎn)高純鎂砂

噴霧熱分解法生產(chǎn)高純鎂砂生產(chǎn)原理如下。

噴霧熱分解煅燒法生產(chǎn)高純鎂砂的生產(chǎn)原理是先將鹵水進(jìn)一步濃縮至一定濃度，將濃縮鹵水直接噴入到熱分解反應(yīng)爐中進(jìn)行熱分解，煅燒后產(chǎn)出粗氧化鎂。因粗氧化鎂中含有未完全分解的氯化物，可采用水多次洗滌的方法除去可溶性氯化物，使得粗氧化鎂完全水化生成為氫氧化鎂。將過濾后的氫氧化鎂濾餅鍛燒成輕質(zhì)氧化鎂，然后壓制成球形送入高溫鍛燒爐中重?zé)罱K得高純鎂砂，其純度可達(dá)99%以上。此法基本反應(yīng)式如下：

生產(chǎn)方法如下所述。

(1)鹵水的凈化與濃縮鹵水的凈化主要采用相應(yīng)的措施除去在鹵水中的Fe2+、Na+、Ca2+、SO42-等雜質(zhì)離子，除雜方法可參照第3章工業(yè)氧化鎂。

將凈化的鹵水再進(jìn)行濃縮至一定濃度，使鹵水中氯化鎂的濃度在550g/L。

(2)鹵水的熱分解將濃縮的氯化鎂溶液直接噴入熱反應(yīng)爐中進(jìn)行熱分解，熱分解后得粗制氧化鎂。

(3)粗制氧化鎂的水解和煅燒熱分解后所得的粗制氧化鎂含有未分解的氯化鎂、氯化鈣和氯化鉀等一些氯化物。對粗制氧化鎂中含有的氯化物可通過用水洗滌的方法除去。因這些氯化物都溶于水，并使得粗制氧化鎂全部水解，生成氫氧化鎂。氫氧化鎂經(jīng)過濾、脫水，得氫氧化鎂濾餅，再將其在煅燒爐(或轉(zhuǎn)爐)中加熱至8001000℃，氫氧化鎂生成輕質(zhì)氧化鎂。

(4)重?zé)酶呒冩V砂將上述氧化鎂經(jīng)過壓制成球形，然后放入到高溫煅燒爐(或豎窯爐)中進(jìn)行重?zé)玫窖趸V純度為99%以上，密度在3.4g/cm3以上的高純鎂砂。

噴霧熱分解法生產(chǎn)高純鎂砂有一定的優(yōu)點。如熱分解時間短，粉體燒結(jié)性能好，操作過程簡單，反應(yīng)一次完成，并且可連續(xù)進(jìn)行，有利于生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低。但此法也有缺點：因在噴霧熱分解中生成氯化氫氣體，對設(shè)備腐蝕性大，所以對設(shè)備的要求很高。另外，對氯化氫的吸收和濃縮有很大難度;粉塵捕集等對環(huán)境造成較大的污染。

另外也簡單介紹一下水氯鎂石直接鍛燒生產(chǎn)高純鎂砂，其主要反應(yīng)為：

此生產(chǎn)法采用水氯鎂石直接煅燒生成高純鎂砂，要達(dá)到高純度，一定要對水氯鎂石原料進(jìn)行凈化處理，使雜質(zhì)降低到最少。因原料含有雜質(zhì)量較多，在煅燒過程中易進(jìn)入產(chǎn)品中。

此外，副產(chǎn)品氯化氫氣體對生產(chǎn)設(shè)備有嚴(yán)重的腐蝕性。這同噴霧熱分解法是相似的。

4、電熔法生產(chǎn)高純鎂砂的生產(chǎn)原理及生產(chǎn)方法

(1)生產(chǎn)原理把采用鹵水純堿法、鹵水碳銨法、鹵水氨水法和鹵水石灰法生產(chǎn)出的輕質(zhì)氧化鎂，放入電熔爐中進(jìn)行電熔冶煉，得高純鎂砂。也可采用菱鎂礦經(jīng)輕燒制成輕燒鎂，然后把輕燒鎂放入電熔爐中進(jìn)行電熔冶煉，最終得高純鎂砂。

(2)生產(chǎn)方法將輕質(zhì)氧化鎂或輕燒鎂粉，放入電熔爐中，插入電極，在控制一定的大電流、低電壓的條件下進(jìn)行電熔，電熔所得高純鎂砂的含量可達(dá)99.9%，密度可達(dá)3.5g/cm3以上。產(chǎn)品的質(zhì)量主要決定于電流電壓的大小，以及電熔的時間長短等。