活性氧化镁的制备及应用开发研究

苏 明 阳

（河南工业职业技术学院，河南 南阳 473000）

活性氧化镁的制备及应用开发研究

苏 明 阳

（河南工业职业技术学院，河南 南阳 473000）

活性氧化镁作为一种新型的功能精细无机材料，应用越来越广泛。介绍了目前活性氧化镁的应用领域，分析了活性氧化镁制备方法的优缺点，确定了利用西北卤水资源制备活性氧化镁的合理工艺。

活性氧化镁；制备；应用

活性氧化镁是一种新型的功能精细无机材料，其活性主要是指在特定实验条件下参与化学或物化反应的能力。在化学组成、物理形态等方面，活性氧化镁与普通氧化镁没有太大的差别，但要求微观形态为平均粒径小于 2μm的近球形颗粒或片状晶体[1]。由于超微粒子的粒径较小，而往往在磁、光、电、声、热及敏感度等方面表现出常规材料所不具备的特殊性质，因此作为一种新型材料而被广泛应用[2,3]。

1 活性氧化镁的应用

随着国民经济及科学技术的发展，活性氧化镁作为镁系产品的主要品种之一，因其性能好，应用越来越广泛，用量也与日俱增[4]。

1.1 在橡胶胶黏剂中的应用

橡胶胶黏剂是以橡胶或弹性体为主体材料，添加一些配合剂制成的，活性氧化镁可作为配合剂中的助剂使用。由于活性氧化镁大比表面积、高活性等特点，可提高胶黏剂的初黏力、粘合强度，改善其透明性，并且最大程度防止胶黏剂的分层沉淀。

氯丁橡胶胶黏剂是橡胶胶黏剂中产能最大，用量较多的一个重要品种，其特点是耐水、耐油、耐酸、耐碱和耐溶剂性能较好，可黏合多种金属、非金属材料。最常用的溶剂型氯丁橡胶胶黏剂包括冷黏型和热硫化型。在热硫化型胶黏剂交联过程中，活性氧化镁与氧化锌协同对氯丁橡胶发生作用，可避免大量氯化锌的生成，防止硫化胶有焦烧倾向。活性氧化镁的另一作用是吸收酸，防止胶料过早硫化，此外还能有效吸收残存的溶剂，加快胶黏剂的干燥速度，提高初始黏结强度。在应用于冷黏型氯丁胶黏剂时，活性氧化镁可与树脂螯合防止胶液分层，使胶液耐热，干燥速度快。

氟橡胶胶黏剂由氟橡胶、配合剂和溶剂组成，活性氧化镁在其中充当吸酸剂的角色，吸收胶液中的氟化氢，起到增加胶稳定性的作用。

1.2 合成氧化镁晶须

以活性氧化镁为原料，还可以制备得到氧化镁晶须。晶须是指细小的纤维状单晶体，其长径比越大，结晶的缺陷越小，螺旋转移就会发生扭曲，弹性界限就会降低，故具有很高的强度，很适合做各种复合材料的补强材料。

王在华等先采用活性氧化镁和氯化镁合成碱式氯化镁晶须，进而通过焙烧得到氧化镁晶须。

1.3 在饮用水中的应用

关于饮用水和地下水质量的国标中均规定，饮用水中氟化物适宜浓度为0.5～1.0 mg/L，若氟化物含量超过110 mg/L，则为高氟水，需要在饮用前进行降氟处理，否则长期饮用会导致氟斑牙和氟骨症，严重的将影响中枢神经的正常活动。目前常用的除氟原理是利用沉淀剂沉淀去除或采用吸附剂吸附除去。活性氧化镁因吸附性能好、处理成本低、处理周期较长、出水量大、再生成本低、除氟效果较好，而被广泛选做除氟吸附剂。

1.4 其他应用

活性氧化镁还可用作塑料、油漆和纸张的填料；医药上为作抗酸剂和缓泻剂，用于胃酸过多和十二指肠溃疡病；也可作为陶瓷、玻璃、高级保温材料及氧化镁水泥等原料。此外活性氧化镁的比表面积大，还可广泛用于制备高功能精细无机材料、电子元件、高级陶瓷材料、化妆品、油墨、有害气体吸附剂、催化剂载体等领域。

2 制备方法

与其它粉体材料一样，活性氧化镁的制备方法很多，可细分为液相法、固相法、气相法，碳酸化法，酸解法，微波辐射法等。其中直接沉淀-煅烧法因操作简便，原料易得，生产成本低，产物的浓度较高，更易于实现工业化[5,6]。

我国西北多地都有已建成投产或正在建设的大型钾肥生产基地，在生产过程中将副产大量的老卤或卤水（富含氯化镁）。这些副产物色泽浅、氯化镁含量高、几乎不含其它杂质，是极其优质的镁资源，特别适合制备氧化镁等镁系产品。因此，以卤水为原料采用沉淀法制备活性氧化镁的研究报道也较多。根据所用沉淀剂的不同，其方法主要有：

2.1 卤水-碳铵法

反应方程式：

MgCl2+NH4HCO3→MgCO3.Mg(OH)2.4H2O+NH4Cl MgCO3.Mg(OH)2.4H2O → 5MgO + 4CO2↑+ 5H2O

该方法是先将卤水净化，以碳酸氢铵为沉淀剂进行反应，生成的碱式碳酸镁经洗涤、烘干、煅烧等工艺制得轻质氧化镁，再将轻质氧化镁放入到马弗炉中煅烧得活性氧化镁。这种方法所用碳酸氢铵价廉易得，但产生的氯化铵可能对环境造成污染，因此在工业上未能达到良好的应用。

2.2 卤水-纯碱法

反应方程式：

MgCl2+Na2CO3→ MgCO3.Mg(OH)2.4H2O+NaCl 4 MgCO3.Mg(OH)2.4H2O→5MgO + 4CO2↑+5H2O

该方法采用纯碱作为沉淀剂，其原理与卤水-碳铵法基本相似，只是纯碱价格略高于碳酸氢铵，但相应用量也比后者较少，另外造成污染可能性也较小。

2.3 卤水-氨法

反应方程式：

MgCl2+ 2NH3.H2O →Mg(OH)2+ 2NH4Cl

Mg(OH)2→ MgO + H2O

该方法是将精制的卤水与氨水反应，生成氢氧化镁沉淀，经分离、水洗、干燥、煅烧（1 600～2 000 ℃）制取活性氧化镁。

由于氨水的碱性弱及NH4+会使Mg(OH)2的溶解度加大，反应过程易于控制，氢氧化镁的结晶性能大大优于石灰乳法和氢氧化钠法。利用该方法，反应后的母液还可回收氨，氨可重复利用，有利于降低生产成本。但氨法收率偏低，并且由于氨水的强挥发性，造成环境恶劣，环保问题突出。氨重复利用过程中需使用石灰，产生的氯化钙的排放对钾矿会产生污染而影响钾盐的生产，因此这种方法也存在弊端。

2.4 卤水-石灰法

反应方程式：

MgCl2+ Ca(OH)2→Mg(OH)2+ CaCl2

Mg(OH)2→ MgO + H2O

该方法又称石灰乳法，是一种传统的制备方法。它是将精制的卤水与石灰乳或白云灰乳反应，加入分散剂，生成氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤、烘干及煅烧制取氧化镁，再经氧化镁压球，放入高温炉中进行重烧，温度在1 600～2 000 ℃，最终制得活性氧化镁。此方法还要求原料含镁浓度低，同时原料中不能含有硫酸盐(将形成石膏一同析出)。此外生产出的产品粒度小，聚附倾向大，难于沉降、过滤及洗涤，并且易吸附杂质。

2.5 卤水-氢氧化钠法

反应方程式：

MgCl2+ 2NaOH →Mg(OH)2+ NaCl

Mg(OH)2→ MgO + H2O

该方法是在加入分散剂的情况下，将卤水与氢氧化钠反应，生成氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤、烘干、煅烧等工艺从而制取活性氧化镁。

由于氢氧化钠是强碱，如果条件控制不当会生成胶体沉淀，粒径偏小，不仅给产品性能的控制和过滤带来困难，而且易带入较多的Na+和Cl-，因此该法对生产条件要求较为严格。同时该工艺的原料成本高，副产物处理设备投资大，每生产1 t氢氧化镁产品，将副产近2 t的氯化钠。因此该方法也存在这弊端。

西北地区离内地较远，若在钾肥生产基地附近就近生产活性氧化镁，原料运输距离遥远。若采用氨水为沉淀剂，氨水运输更为不便且易污染环境，故可选用氢氧化钠为沉淀剂，通过加入分散剂，通过控制反应过程的滴加速度、反应温度、搅拌速度等，防止反应过程中的团聚现象，生成纳米片状氢氧化镁，然后再煅烧生产活性氧化镁[7]。

3 结 语

目前，活性氧化镁主要作为氯丁橡胶及氟橡胶的促进剂与活化剂，胶粘剂、塑料、油漆和纸张的填料，医药上的抗酸剂和缓泻剂，也可作为陶瓷、玻璃、高级保温材料及水泥等的原料。随着胶粘剂和密封材料的发展，活性氧化镁的市场需求日益增大。权威方面估计，目前的市场需求在10万t以上。

我国西北地区钾肥基地副产的卤水色泽浅、氯化镁含量高、几乎不含钙、铁、锰、铝等杂质，是极其优质的镁资源，特别适合制备高质量的氢氧化镁和氧化镁产品。下一阶段计划利用卤水对生产活性氧化镁的工艺进行研究，制备出具有高活性的氧化镁，以利于大大提高罗布泊钾盐矿的资源利用率，更好地将资源优势转化为经济优势。

［1］胡庆福,宋丽英,刘宝树.中国工业镁化合物生产现状与展望[ J] .无机盐工业, 2009, 41( 4) : 8－10, 34.

［2］Kiev Ukraine. Synth esis of nanosized ZnO/ M gO solid and its catalytic activity for CO oxidation [ J ] . Cuihua Xuebao,2008, 29( 11) : 1079－1083.

［3］Lee Ji Yun, Jang Hyun Tae. Synthesis of mesoporous magnesium oxide: its application to CO2 chemisorption[ J ] . International Journal of Greenhouse Gas Control, 2010, 4( 1) : 51－56.

［4］胡庆福. 镁化合物的生产及应用[ M ] . 1 版. 北京: 化学工业出版社, 200: 21.

［5］Yan Li, Zhuang Jing, Sun Xiaoming, et al. Formation of rodlike Mg( OH )2nanocrystallites under hydrothermal conditions and the conversion to MgO nanorods by thermal dehydration[ J] . Materials Chemistry and Physics, 2002, 76( 2) : 119－122.

［6］王增辉, 王宝和. 前驱物分解法制备氧化镁纳米粉体的研究进展[ J] . 中国粉体技术, 2008, 14( 5) : 58－61.

［7］唐林生, 苏明阳, 于凯, 等. 双滴加法制备纳米氢氧化镁[ J ] .青岛科技大学学报: 自然科学版, 2010( 3) : 238－241.

Study on Preparation and Application of High Active Magnesium Oxide

SU Ming-yang
（Henan Polytechnic Institute , Henan Nanyang 473000, China）

As a new type of inorganic material, high active magnesium oxide nanoparticles can be used in a variety of chemical production. In this paper, application status of high active magnesium oxide was reviewed. Advantages and disadvantages of the preparation method were analyzed. The technological route to produce high active magnesium oxide was also discussed

High active magnesium oxide; Preparation; Application

TQ 050.4+21

A

1671-0460（2015）08-2000-02

2015-06-24

苏明阳（1984-），男，河南南阳人，助教，硕士，2010年毕业于青岛科技大学化学工艺专业，研究方向：精细化学品和精细化工技术。E-mail：sumingyang@foxmail.com。