成果简介
轻质碳酸镁及氧化镁产品是重要的无机盐原料，广泛应用于橡胶、塑料、电子、造纸、医药等行业，通过降低这类产品的成本，有可能大规模应用于高纯耐火材料行业。我国主要采用白云石及菱镁矿直接碳化法生产碳酸镁及氧化镁，目前的生产工艺造成高耗能，环境高污染。以白云石法为例，每生产一吨氧化镁产品需消耗14.2吨标准煤, 对于许多小型企业能耗达到10－12吨煤, 尤其近年中煤价的上涨, 造成了企业效益大幅度下降；另外无论白云石及菱镁矿法，均产生大量废水，生产一吨产品需要消耗150－200吨水，无法复用，只能排放到环境中，会产生污染。因此如何降低镁盐生产过程的能耗及降低污染, 已成为企业发展瓶颈。 分析轻质碳酸镁及氧化镁产品的主要能耗分布发现：热分解过程是氧化镁生产过程主要的能量消耗所在，原因是通常碳化得到重镁水中氧化镁的浓度仅为5－8g/L，要将如此低浓度的重镁水加热到1000℃以上热解，从而造成氧化镁生产的高能耗，如能常温实现重镁水的分解得到碳酸镁，将大幅度降低生产的能耗，提高企业的经济效益。 清华大学于1996年开始致力于利用菱镁矿生产镁盐系列产品的研究。近年来又开展重镁水常温分解，菱镁矿轻烧粉直接碳化生产高纯度氧化镁，卤水-石灰生产高纯度方面的研究，并取得了突破性的进展，在常温下实现了重镁水分解，分解率达到90%以上(废水循环使用后回收率在99%以上)，水可100%复用，可大量减少排放，符合我国目前大力倡导的循环经济的要求。该技术不但适合于菱镁矿直接碳化生产高纯度氧化镁及碳酸镁（可提供全套技术服务），同时也适合于白云石法及卤水石灰生产氧化镁的企业（对热解段进行技术改造），为企业节能降耗，通过计算每吨氧化镁产品可降低50%以上，效益在2000－3000元，同时减少了废水及燃煤排放的污染，因此经济效益及社会效益十分显著。
2技术指标
1、从菱镁矿直接碳化生产氧化镁技术指标：
纯度：99.5% 铁含量：于0.05% 钙含量：小于0.1% 氯含量：于0.01% 硫酸根：0.01% 重金属：于0.01%
粒径：均粒径30纳米。本研究得到的典型的氧化镁产品的电镜照片及粒度分布见下图：
2、能耗的主要指标 a)白云石法：每吨氧化镁产品需6吨标准煤（用于煅烧及干燥）； b)菱镁矿法：若利用菱镁矿生产轻烧粉尾气进行生产：每吨氧化镁产品需3吨标准煤（用于煅烧及干燥）。 碳酸镁及氧化镁主要用于橡胶等日用化工品的添加剂，陶瓷或电子产品中使用的填料；目前在高纯度氧化镁可作为硅钢的涂料，价格较高，一般在20,000－26,000元/吨。
3效益分析
氧化镁及碳酸镁国内市场容量5－8万吨左右，在陶瓷企业的用量也在3万吨以上，近几年中在国内市场中用量增长比较快，一直维持在10%以上的增长，价格基本保持稳定。对于高纯度，微细化的产品的需求增长更加明显，而目前氧化镁及碳酸镁目前主要由一些乡镇企业生产，有些厂家难以保证其质量稳定，因此不能满足市场对于高品质镁盐的要求。 硅钢板为消除加工应力要经过高温退火, 为避免钢板之问的相互粘结，在退火前预先涂一层隔离剂MgO（组成在水中之悬浮液涂敷）。干后在钢板表面形成一层牢固的MgO膜。高温退火时与硅钢表面的Si分子化合，形成硅酸镁玻璃体绝缘膜。此膜均匀密致地附着于硅钢表面，有很大的阻抗，可使硅钢片在层叠应用时，减少涡流损耗，对硅钢晶粒取向成长也有助益。为了保证涂层质量，对 MgO在纯度，活性，粒度三个方面有严格要求。目前国内硅钢氧化镁的需求在1000－2000吨/年，价格在2.2－2.6万元/吨，由少数几个厂家提供，但生产成本较高。 本项目生产的纳米氧化镁完全能满足这些苛刻的要求，同时有可能进一步硅钢的质量，加上这几年钢铁行业效益好, 因此这是一个很好的市场切入点。 同时，高纯度氧化镁在医药、高级陶瓷材料、电气绝缘材料、化妆品、香粉、橡胶填充剂、催化剂载体等领域的市场需求一直保持15%以上的增长，目前在这些领域的国内市场需求为5000吨左右，国外的需求量更大。因此建立2000吨/年高纯度纳米氧化镁的没有太大市场风险。对现有的白云石法企业而言，具有固定的市场，对工艺技术进行改造，不会增加市场风险；加之清华大学作为公司的坚强的技术后盾，具有进一步开发镁盐系列产品及其它高新无机基础材料的能力，可进一步降低该项目的风险。 对于大型菱镁矿矿产地及卤水资源丰富的地域，可考虑利用低品位菱镁矿及廉价的卤水资源开发耐火材料行业用高纯镁砂，本研究的工艺将合成成本控制在2000元人民币/吨以下，这样可大幅度拓展高纯度氧化镁的市场容量，为我国镁资源开发走出一条新路。 本项目第一期工程按生产氧化镁2000吨计（暂时不生产碳酸镁，待市场及生产的情况稳定后，在扩建过程中加以考虑）。企业总产值为2000万元，利税为1096万元。设备投资为500万元人民币。 对年产3000吨白云石法生产氧化镁企业进行技术改造，可节省燃煤2－3万吨，经济效益在600万元以上。
