摘要：随着中国经济的高速发展，对氧化镁产品的消费必然会有很大的而从卤水中提取氧化镁既环保又能降低生产成本。对从卤水中提取氧化镁的6种方法的工艺、优缺点以及适用性进行了分析和介绍。分别从原料卤水要求、主要原料消耗、设备、环保、产品纯度以及目前企业使用情况等方面对各种氧化镁提取工艺进行比较，指出卤水氧化镁提取工艺的未来发展方向，并对中国卤水资源开发的方向进行了展望。
中国卤水（苦卤）资源居世界之首，但每年有大量的镁以废卤水的形式被排入盐湖或者海洋，未得到充分和有效的开发利用，既浪费了资源，又污染了环境。如何利用卤水中的镁资源是苦卤化学资源综合利用研究中的重要课题。自20世纪60年代以来，随着钢铁工业的快速发展和特种钢材需求的提高，对耐火材料提出了更高的要求，例如需要具有非常高的纯度和密度非常接近理论密度的耐火级MgO，而有时则需要高活性易烧结的氧化镁。这样的氧化镁以白云石或菱镁矿为原料，非常难得，而采用海水或卤水为原料，则比较容易得到高纯度的氧化镁和氢氧化镁中间体。在自然资源日益匮乏的今天，如何充分利用可再生卤水资源提取高纯氧化镁是人们十分关注的课题。
1 卤水中氧化镁的提取工艺
1.1 卤水—纯碱法
采用苦卤（制盐后的卤水，含有少量MgSO4）和精制的纯碱溶液在55℃左右反应生成碱式碳酸镁沉淀，经脱水、漂洗、分离、干燥，再在700-900℃煅烧。制得轻质氧化镁。该方法需对卤水和纯喊进行精制纯化，去除原料中存在的Fe2+和Mn2+，同时控制精制后的卤水中镁离子的质量浓度为30g/L。
采用该法生产氧化镁产品每吨消耗纯碱（质量分数为98％）3.5t，消耗苦卤（MgCl2·6H2O质量分数约30％）3t，由于该方法纯碱消耗量高，尤其中国纯碱短缺而价格昂贵，且副产氯化钠附加值较低，所以中国大部分生产厂家现在已基本不用这种方法。
1.2 卤水—碳化氢铵法
将卤水和碳酸氢铵按适宜比例混合，在适当温度条件下进行反应，待反应达到平衡后，得到颗粒较大且易于过滤的碱式碳酸镁沉淀。经脱水、干燥、煅烧等工序制得轻质氧化镁。该方法精制、纯化要求同纯碱法，同时需要控制反应料液中镁离子质量浓度为25g/L，控制反应温度为35-55℃，既能获得较高的收率，又能使沉淀过滤完全，洗涤除去碱式碳酸镁吸附的杂质。
卤水—碳酸氢铵法中原料碳酸氢铵中的二氧化碳利用率只有50％，且步骤较长，生产消耗碳酸氢铵量大，成本较高；此外，反应体系中游离铵浓度高，导致操作环境差、环境污染等问题。
1.3 卤水—氨法
采用精制过的卤水与氨水反应生成氢氧化镁沉淀，将反应后物料进行过滤得Mg（OH）2沉淀和反应母液。氢氧化镁经洗涤、烘干、煅烧，得到工业氧化镁。该方法精制、纯化和质量浓度要求同纯碱法，控制反应温度为50-60℃，既能获得较高的收率，又能使沉淀过滤完全；洗涤除去氢氧化镁吸附的杂质；洗涤母液中较多的NH4+需蒸氨循环利用。
卤 水—氨法只选择碱性较弱的氨水作沉淀剂，优点在于所得氢氧化镁的粒度大小可以控制，沉淀速度快，易于过滤和吸收，并且杂质易于控制，产品纯度较高。但它的 缺点是收率较低，氨的回收利用率低，反应体系中游离铵浓度高，继而导致操作环境差、环境污染等问题；且该反应涉及气—液—固3相反应，反应进程不易控制，产品质量不稳定。
1.4 卤水—石灰法（含白云灰法）
卤水—石灰法以卤水（MgCl2水溶液）为原料，以石灰（CaO）或白云石灰（CaO·MgO）为沉淀剂，生成氢氧化镁沉淀，经过滤、洗涤、烘干及煅烧制得活性氧化镁。该方法精制、纯化要求同纯碱法，同时需要控制反应料液中镁离子质量浓度为15g/L，控制反应温度为40-50℃，既能获得较高的收率，又能使沉淀过滤完全；洗涤除去氢氧化镁吸附的杂质。
该方法由于石灰中的杂质含量比较高，在制备过程中会使大量的钙杂质掺入，致使得到的氢氧化镁纯度降低。同时要求原料卤水含镁质量浓度低，且不能含有硫酸盐（将形成石膏一同析出），生成的Mg(OH)2聚附倾向大，容易生成胶体，极难过滤。所以，通常情况下该方法不适宜用来制备高纯度的氧化镁，但可以用于制备轻质或是中质的氧化镁，用于烟道气脱硫和废水的中和。
1.5 卤水—碳化法
先将已知MgCl2含量的卤水（SO2-4含量低）泵入反应器，再泵入含有氧化钙（质量浓度为80g/L）的石灰乳，同时保持MgCl2稍微过量，让氢氧化镁从溶液中沉淀出来。之后在洗涤池内将Mg（OH）2沉淀后放出母液，用水洗涤沉淀至洗涤液中Cl-质量浓度≤6mg/ml（用0.1mol/L的AgNO3镁乳+淡水稀释至镁离子质量浓度为10g/L左右），检验时即得精镁乳。将精镁乳送入碳化塔，同时加入CO2质量分数为30％～40％的石灰窑气，随后进行碳化（至乳液加质量分数为1％酚酞不变红色为止），碳化温度不高于30℃。碳化之后的乳液经过压滤后泵入热解器，在102℃下热解，得到碱式碳酸镁，之后生产过程同纯碱法。
该方法由于生产步骤比较繁琐，同时要求原料卤水中镁浓度低，且不能含有硫酸盐，同时生产过程中存在排放的CaCl2溶液回收处置困难、产品纯度不高等问题，目前很少有厂家采用。
1.6 卤水—碳酸铵法
卤水—碳酸铵法以碳酸氢铵和氨水代替纯碱生产轻质氧化镁。在一定浓度氨水中加碳酸氢铵制取碳酸铵沉淀剂，同卤水中的应生成碱式碳酸镁，再经煅烧制得活性氧化镁。该方法精制、纯化和质量浓度要求同纯碱法，控制反应温度为40-50℃，既能获得较高的收率，又能使沉淀过滤完全；洗涤除去氢氧化镁吸附的杂质；对NH4Cl母液采用蒸发、冷却、结晶分离出NH4Cl产品，CO2返回反应釜进行碳化反应，节约了碳酸氢铵的用量［3］。
该方法以循环经济为指导，原料中各种组分全部回收利用，无“三废”排放。原料卤水中MgCl2，NH4HCO3用于生产活性氧化镁，同时副产NH4Cl。煅烧产生CO2回收进行碳化，循环利用，该方法节省原料碳酸氢铵，并回收利用了CO2，经济效益和环境效益高，值得推广。
2 各种氧化镁提取工艺的比较
2.1 卤水
石灰石法和碳化法卤水中Mg2+的质量浓度要求在20g/L以下，对卤水中Fe2+和Mn2+进行净化，同时需要使卤水中SO2-4的含量尽量低，减少形成石膏而进入产品中的机率，因此这两种方法在原料卤水净化的步骤上比较繁琐，投入较大；其余4种方法仅需对卤水中Fe2+和Mn2+进行净化，对卤水中Mg2+的质量浓度要求在30g/L左右即可。
2.2 原料消耗
纯碱法生产每吨氧化镁产品消耗纯碱（质量分数为98％）3.5t，原料消耗和成本在6种方法中最大；碳酸氢铵法中原料碳酸氢铵中的二氧化碳利用率只有50％，碳酸氢铵用量较大，成本仅次于纯碱法；氨法收率较低，成本略高；碳酸铵法采用循环经济副产NH4Cl，同时将产生的CO2回用于碳化，有效减少了原料碳酸氢铵的消耗，该方法原料成本较低；原料成本最低的是石灰石法和碳化法。
2.3 设备
6种方法中所需设备基本相同，主要为苦卤储池、苦卤净化装置、沉淀剂储池、沉淀剂处理槽、反应槽、真空过滤器或压滤机、脱水机、干燥炉（回转炉或其他形式的干燥装置）、煅烧炉、粉碎机、筛料机、包装机、储料桶、锅炉、纯水装置等，其中石灰石法和碳化法要求苦卤净化装置增加对SO2-4的控制。
2.4 环保
氨法和碳酸氢铵法共同的缺点是生产MgCO3或Mg(OH)2过程中滤液和洗涤水中有少量的铵或氨存在，铵有利于水中微生物的繁殖，对环境不利；氨则容易挥发，污染操作空间环境。碳酸铵法将工艺滤液中铵作为副产，减少了铵的排放。其他方法中主要存在氯化钠、氯化钙等副产物的处置问题。
2.5 产品纯度
石灰石法和碳化法中由于原料沉淀剂的杂质含量比较高，且卤水中存在的SO2-4容易形成石膏进入产品中，因此这两种方法生产的氧化镁产品纯度较低，比较适合生产轻质和中质氧化镁；其他方法只要在卤水含量和反应温度适宜、洗涤完全的情况下，产品纯度较高。
2.6 企业使用情况
纯 碱法、碳酸氢铵法和碳化法由于成本高、纯度低、副产物处置困难等原因，目前很少被厂家采用。氨法适合制备高纯度氧化镁，石灰石法适合制备轻质或中质氧化 镁，这两种方法均被生产相应品质氧化镁的厂家所采用，这两种方法均被生产相应品质氧化镁的厂家所采用。碳酸铵法以循环经济为指导，全部回收利用原料中各种 组分，无“三废”排放，生产成本大大降低，氧化镁产品质量达到工业一级品的要求；同时，将煅烧产生的CO2回收碳化，循环利用。该工艺的经济效益和环境效益高，适合制备各种纯度的氧化镁，目前被广大的生产厂家所使用。
通过以上比较，笔者认为卤水—碳酸铵法生产高纯氧化镁在经济效益和环境效益方面比较有竞争力，是值得推荐的方法。
3 中国卤水氧化镁资源开发展望
3.1 资源优势
陆地镁矿资源有限，为非再生资源，如果大量无节制地开采陆地镁矿资源，势必会失去可持续发展的生命力。而海水（含苦卤）中的镁资源属于再生资源，从资源利用的合理性来说，开发利用的重点应放在可再生镁资源方面。
3.2 环境优势
由于镁系产品的开发对自然生态的明显小于其他产品，因此有利于镁系产品的产业化。
3.3 资源循环利用
盐田晒制过程中产生的苦卤大量排回大海，会造成海域污染。而从苦卤中提取氧化镁则可变废为宝，实现资源循环利用。
3.4 质量优势
采用卤水容易制备高纯与超高纯镁系产品，这是区别于陆地镁矿的一个重要特点。后者因镁矿中杂质多且含量高，用物理法高温煅烧难以制得高纯及超高纯镁系产品。而苦卤中杂质含量低，且均为均匀的溶存形式，较易制制备出高纯或超高纯镁系产品，有利于发展高附加值镁系产品。
4 总结
鉴于镁及其化合物的特殊性能和应用价值，以及现已开发的镁资源远不能满足未来社会的发展需求，所以从卤水中提取氧化镁资源必将成为人们关注和研究的重要领 域。中国卤水含有丰富的镁资源，实现氧化镁潜在资源的开发利用，将在很大程度上缓解未来氧化镁产品的供需失衡问题。中国应尽快实现卤水中氧化镁提取工艺的 工业化，开发适于大规模工业化应用的新技术，使中国的氧化镁在现代高技术产品中发挥作用。此外，卤水资源是一种可再生并存的多种元素组成的综合性资源库， 其资源的开发利用不仅仅是一项技术开发，更是一项系统工程。所以在提取氧化镁资源的同时，更兼顾对其他资源的影响，做到卤水资源综合开发和利用，实现卤水 资源利用的真正可持续发展。