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金属镁生产工艺概述

一、金属镁的生产原料

(1)金属镁的生产原料主要来源于海水和卤水，其中海水中含有大量的镁资源，约占全球镁资源的80%。例如，红海地区是全球最大的镁资源产地之一，其海水中的镁含量高达每立方米1.5克左右。此外，一些内陆盐湖，如中国青海的察尔汗盐湖，也是重要的镁资源基地，其卤水中镁含量较高，为镁的生产提供了丰富的原料来源。

(2)从海水和卤水中提取镁的过程中，首先需要通过蒸发浓缩和结晶分离的方法将镁离子与其他杂质分离。在这个过程中，通常会使用碳酸钠或氢氧化钠作为沉淀剂，将镁离子转化为碳酸镁或氢氧化镁沉淀。例如，我国青海盐湖工业股份有限公司采用蒸发池浓缩卤水，通过蒸发结晶的方式得到碳酸镁，进一步转化为氧化镁，最后通过电解法得到金属镁。

(3)除了海水和卤水，金属镁的生产也可以采用矿石作为原料。镁矿石主要包括菱镁矿和白云石，其中菱镁矿的镁含量较高，约为35%至50%。白云石含有镁和钙，经过高温煅烧后可以分解出氧化镁。在实际生产中，菱镁矿和白云石经过破碎、磨粉、煅烧等工艺处理后，可以得到氧化镁，再经过电解得到金属镁。例如，我国某大型镁生产企业，每年处理的菱镁矿矿石量达到数百万吨，为金属镁的生产提供了稳定的原料保障。

二、金属镁的生产方法

(1)金属镁的生产主要采用熔盐电解法，这是一种通过电解熔融盐来获得金属镁的方法。电解过程通常在温度约为950℃至1000℃的熔融氯化镁中进行。该方法具有生产效率高、能耗较低等优点。例如，某国内外知名的金属镁生产企业，其电解槽的年产能可达数十万吨，电解过程中每吨金属镁的能耗约为13.5千瓦时。

(2)在熔盐电解法中，首先将氧化镁与氯化镁按一定比例混合，经过高温煅烧得到熔融的氯化镁。然后，将熔融的氯化镁注入到电解槽中，并插入镁锭作为阴极，石墨作为阳极。电解过程中，氯离子在阳极失去电子生成氯气，镁离子在阴极获得电子还原成金属镁。电解过程中产生的氯气和氢气可以通过冷却、吸收和压缩等方法进行回收利用。以某企业为例，其电解过程中氯气的回收率可达99%以上。

(3)熔盐电解法生产金属镁的过程中，还涉及到阳极气体处理、电解槽维护和电极更换等环节。电解槽的寿命通常在一年左右，需要定期进行维护和更换电极。在电解槽维护过程中，会对电解槽内的镁锭进行切割和翻面，以保证电解过程的稳定进行。此外，电解过程中产生的废渣也需要进行妥善处理。以某企业为例，其电解槽维护周期为10天，电解过程中产生的废渣经过处理后，可达到国家环保排放标准。通过这些措施，该企业实现了金属镁生产过程的绿色、环保和高效。

三、金属镁的提炼工艺

(1)金属镁的提炼工艺主要包括煅烧、溶解、沉淀、结晶和电解等步骤。首先，将氧化镁或碳酸镁等镁化合物经过高温煅烧，分解得到氧化镁。例如，某企业使用1200℃的高温对菱镁矿进行煅烧，煅烧后的氧化镁纯度可达98%以上。接着，将煅烧得到的氧化镁溶解于盐酸中，生成氯化镁溶液。

(2)在溶解过程中，氯化镁溶液的浓度通常控制在30%至40%之间。随后，通过加入氢氧化钠或碳酸钠等沉淀剂，使溶液中的镁离子与沉淀剂反应生成氢氧化镁或碳酸镁沉淀。以某企业为例，其沉淀过程采用碳酸钠作为沉淀剂，沉淀率可达95%以上。沉淀后的氢氧化镁或碳酸镁经过洗涤、干燥等步骤，得到较纯的镁化合物。

(3)得到较纯的镁化合物后，通过溶解、蒸发、结晶等工艺得到氯化镁。具体操作是将镁化合物溶解于盐酸中，然后通过蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化镁晶体。结晶后的氯化镁经过洗涤、干燥等步骤，得到高纯度的氯化镁。最后，将氯化镁作为电解原料，通过熔盐电解法得到金属镁。以某企业为例，其电解法生产金属镁的产量达到每年数十万吨，电解过程中金属镁的纯度可达99.9%以上。

四、金属镁的生产设备

(1)金属镁的生产设备主要包括煅烧炉、溶解槽、沉淀池、结晶器、电解槽、冷却系统、氯气回收系统等。煅烧炉是金属镁生产过程中的关键设备，用于将镁矿石或镁化合物煅烧成氧化镁。例如，某企业的煅烧炉设计热功率可达1000千瓦，煅烧效率高，每年可处理数百万吨的镁矿石。

(2)溶解槽和沉淀池是金属镁生产中的关键设备，用于将氧化镁溶解于盐酸中，并通过沉淀剂的作用分离出镁离子。这些设备通常采用不锈钢或耐腐蚀材料制造，以确保长期使用的稳定性和安全性。以某企业为例，其溶解槽和沉淀池的容积分别为100立方米和50立方米，能够满足大规模生产的需求。

(3)电解槽是金属镁生产的核心设备，用于电解熔融的氯化镁以获得金属镁。电解槽通常采用石墨或碳化硅等材料制造，以承受高温和腐蚀。电解槽的尺寸和设计对生产效率有很大影响。例如，某企业的电解槽尺寸为4.5米×4.5米，单槽年产量可达5000吨以上。此外，电解槽的冷却系统对于保持电解过程的稳定性至关重要，通常采用水冷或风冷方式，以确保