海水提镁

从海水中制取镁及镁化合物的技术工艺过程。海水中镁的浓度为1290 mg/L，仅次于氯和钠，居第3位。海洋水体中镁的总储量达1800Tt。海水提镁最早始于1885年，当时在地中海法国沿岸塞特港附近有少量生产。工业上海水提镁的方法主要是化学沉淀法，其主要产品是海水镁砂(有一定纯度、密度和强度的氧化镁晶粒)。欲制取金属镁，可将氢氧化镁加盐酸转变成氯化镁后进行电解冶炼，即可同时得到金属镁和氯气。第二次世界大战前，金属镁大部分由海水制得。世界海水制取镁砂的年产量到1979年已超过200万t。海水镁砂中氧化镁含纯量一般可达98%，是冶金工业的优质耐火材料，炼钢炉用的高纯镁砂主要来源于海水。中国的苦卤化工厂用蒸发结晶法生产的主要产品是六水氯化镁和七水硫酸镁，这些产品可用于医药、建筑材料、冶金及制造其他镁盐等。

海水提镁

参见 《知识经济卷》 中 “海水提镁”。

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海水提镁

镁在海水中的含量很高，其浓度为1290ppm。仅次于氯和钠，居第三位，虽然它的含量比白云石等镁矿低得多，而这些镁矿也正在大力开采，但高纯度的镁矿是稀少的，所以海水仍然是镁的主要来源。海水中含镁的总量为1800万亿吨。
从海水中提镁，最早始于1885年，当时地中海法国沿岸塞特港附近有小量生产，所用的方法实际上与今天的一样，即往海水中加碱，让它生成氢氧化镁沉淀：
Mg₂+Ca(OH)+₂＝Mg(OH)₂↓+Ca⁺²
在实践中，所用的碱几乎都是煅烧石灰石所生产的石灰，或是煅烧白云石(CaCO₃·MgCO₃) 或含白云石的石灰石所产生的混合碱。也可采用廉价的苛性钠。若用白云石烧出的碱，沉淀出的镁离子，大约40%来自白云石，60%来自海水。其化学反应式为：

氢氧化钙是常用的碱，这是因为自然界含钙的矿石是丰富的，石灰和白云石灰都很便宜。
海水提镁表面上看来很简单，好象加进碱去就可以从海水中收回氢氧化镁沉淀，其实不然。因为海水并非纯的镁盐溶液，而且碱也很复杂，在大量生产碱时，根本找不到不含杂质的石灰石和白云石。两种原料——海水和碱都不纯，这就使生产过程复杂化了。
海水中溶有二氧化碳气体，总浓度达到2.3×10-3摩尔。二氧化碳溶于海水后，会生成碳酸： CO₂+H₂O⇌H₂CO₃
碳酸又可以解离，生成HCO^-₃和
大洋里的海水，正常的PH值为8.1。水中所含的二氧化碳中，有10%是CO-23，为了生成氢氧化镁沉淀，必须加入足够的氢氧化钙，使海水的PH值达到10.5左右才行。在这种情况下，上述海水中二氧化碳的反应均向右方向移动，于是水中CO^-23的浓度大大增加。
正常的海水 （即不用任何化学试剂处理），对碳酸钙来说是饱和的，甚至是过饱和的。加入氢氧化钙以后，CO^-2₃和Ca⁺²的浓度均大大增加，这时碳酸钙同氢氧化镁一起沉淀。如果海水中的二氧化碳物质全部以碳酸钙的形式沉淀出来，那么其数量就相当于每千克海水中有0.13克氧化钙。海水中Mg⁺²的浓度是1.29克/千克，大约相当于每千克海水中有2.2克氧化镁，这意味着所得到的氧化镁中约混有4%的氧化钙。为防止这一点，必须在氢氧化镁沉淀之前，除去HCO^-₃和CO^-2₃等。以前是先用石灰处理，随后分出沉淀的碳酸钙。但是由于这样的方法在操作上存在问题，主要是由于碳酸钙在海水中形成相当稳定的过饱和溶液，特别是在温度低于10℃时。所以现在改用硫酸把海水酸化到PH为4左右，然后脱气以除去游离的二氧化碳。
第二个问题是由于海水中Ca⁺²和SO^-2₄的浓度所引起的。当70%以上的Mg+2与氢氧化钙沉淀时，海水中硫酸钙是饱和的，整个镁离子的沉淀将导致硫酸钙沉淀，其数量相当于SO^-2₄的20%，这是不能容许的数量。此情况下，所幸的是硫酸钙形成了相当稳定的过饱和溶液，这样通过连续的操作和工艺上技巧，一般严重的沉淀可以避免，少量的硫酸钙沉淀，可用淡海水或淡水洗濯的方法，从氢氧化镁沉淀中除去。
第三个问题是由于海水中的硼引起的，它一部分以未解离的硼酸 (H₃BO₃ )形式存在，一部分以硼酸根离子(H₄BO^-₄) 的形式存在。在用氧化镁生产金属镁的电解还原时，硼能引起严重的效率损失。在具有特殊用途的耐火性氧化镁中，硼也可能产生影响，在最有利生存沉淀的条件下，硼对氢氧化镁的沾污可高达每100氧化镁有0.5份氧化硼，但在特定的反应条件下，硼的沾污也可以消除。