高（gāo）純包頭鎂砂是指含量在99%以上(國內往往把氧化鎂含量大（dà）於98%的鎂砂稱為高純鎂砂)，體積密度大於3.4g/cm3的燒結（jié）氧（yǎng）化鎂（měi）。高純鎂砂的生（shēng）產方法均以（yǐ）含鎂化合物為原料，有的先製成輕質（zhì）氧化鎂，經過電熔凝或重（chóng）燒(死燒)製得高純鎂砂，也（yě）有的采用氯（lǜ）化鎂噴霧熱分解煆燒法生產高純鎂砂。以下是常用的4種方法的工（gōng）藝及原理：

1、菱鎂礦生產高純鎂（měi）砂

首先選取優質菱鎂礦，把菱鎂礦放入煆燒爐中進行煆燒，溫度控製在（zài）1000℃左右(煆燒爐可采用反射爐、沸騰爐或豎窯爐)，生成（chéng）輕燒氧化鎂粉(也稱為輕（qīng）燒鎂砂)，反應式（shì）如下：

將輕燒氧化（huà）鎂粉進行細磨，細磨可釆用雷蒙機，球磨機或高速粉碎機等。細磨到一定粒度，進行壓球。控製輕燒粉細度是為了增加壓球的體密度;壓球采取高壓壓球（qiú）機或對輥壓球機。

將壓製（zhì）成的（de）輕燒鎂砂（shā）球放入高溫爐中進行高溫燒結，高溫鍛燒爐的爐溫控製在16002000℃左右。在（zài）高（gāo）溫煆燒過程（chéng）中（zhōng），隨著溫度升高，氧化（huà）鎂體積逐漸收縮，密度增加，氧化鎂晶體發育長大，其（qí）組織結構越來越致密，鍛燒完成後氧化鎂的體積密度可達（dá）3.4g/cm3以上。

目前（qián）國內采用此法生產高純鎂砂的（de）質量還不夠理想，氧化鎂含量更高隻能達到98%左（zuǒ）右，要（yào）使氧化鎂含量達到99%以上比較困難。因（yīn）天然（rán）菱鎂礦（kuàng）煆燒成的（de）高純鎂砂中含有CaO，SiO2，Fe，B等雜質，很難把這些（xiē）雜質從固（gù）相混合物中分（fèn）離，因而要使高純鎂砂的純度進一步提高，存在著很多技術性問題，解決這（zhè）些技術性（xìng）因素將在生（shēng）產中提高生（shēng）產（chǎn）成本。

2、鹵水生產高純鎂砂的生產（chǎn）方（fāng）法

用鹵水生產（chǎn）高純鎂砂，首先需要生產輕質氧化鎂。生產輕質氧化鎂的方法有鹵水碳銨（ǎn）法，鹵水純堿法，鹵水石（shí）灰法和鹵水氨法等。

(1)鹵水碳銨法主要反應式：

鹵水碳銨法是先將商水淨化，再以碳酸氫（qīng）銨（ǎn）作沉澱劑(碳酸氫（qīng）銨價廉（lián）易得，沉澱效率高)進（jìn）行反應，反應溫度控製（zhì）在3550℃之間（jiān），生成堿式碳酸鎂沉澱，沉澱經洗滌、脫水、鍛燒(溫度控製在（zài）800900℃左右)等步驟，製得輕質氧化鎂。將製得（dé）輕質氧化鎂進行粉碎，並把輕質氧化鎂壓製成球形（xíng）入高溫煆燒爐重燒，爐內溫度控（kòng）製在16002000℃，氧化鎂物料在爐內停留46h，得高純鎂砂。

(2)鹵水-純堿法主要反應式：

鹵水-純堿法是將淨化的鹵（lǔ）水與沉澱劑碳酸鈉進行反應，反應溫度控製在3550℃，生成堿式碳酸鎂沉澱（diàn），然（rán）後對堿式碳酸鎂沉澱進行洗滌、脫（tuō）水，將脫盡水的堿式碳酸鎂放入煆燒爐中進行鍛燒（shāo），煆燒溫度控製在900℃左右，得輕質氧化鎂。將輕質氧化鎂粉碎，並用壓球機壓（yā）製成球形，然後入高溫鍛燒爐進行重燒，重燒溫度（dù）控製在（zài）16002000℃之間（jiān），氧化鎂物料在爐內停（tíng）留46h，得高（gāo）純鎂砂。

(3)鹵水（shuǐ）-氨法主要反應式：

鹵水（shuǐ）-氨法是采用淨化（huà）的鹵水加入堿性較弱的氨水（shuǐ）作為沉澱劑，生成氫氧化鎂（měi）沉澱。此法生成的氫氧化鎂結晶度高，沉降速度快，容易對氫氧化鎂沉澱（diàn）結晶過濾和洗滌，易除去雜質離子，並且容易控製產品質量（liàng）。把洗滌幹淨的氫氧化鎂脫去水分，放入煆燒（shāo）爐中進行（háng）鍛燒，生成輕質氧化鎂。將輕質氧化鎂粉碎並用壓球機製成球形，為了增加球形的壓實密度（dù），采取在200℃左右壓製，然後將（jiāng）壓製（zhì）球送入高溫煆燒爐中，溫度控製在16002000℃之間重燒(死燒)，製成高純鎂砂。

(4)鹵水-石灰石法主要（yào）反應式為：

鹵水石灰石法是先將石灰石或白雲石煆燒成熟石灰(CaO)或白雲石熟料(MgO+CaO)，然後將（jiāng）熟石灰或白雲石熟料水化生成氫氧化鈣或（huò）氫氧化鈣與氫氧化鎂混合料作為沉澱劑，並與鹵水進行沉澱反應，生成氫氧化鎂沉（chén）澱，將氫氧化鎂沉澱過濾，洗滌，然後（hòu）將脫水（shuǐ）氫氧化鎂進行煆燒得氧化鎂，再將（jiāng）氧化鎂壓（yā）球，放入高溫煆燒爐進行重（chóng）燒，溫度控製在（zài）16002000℃，最終得高純鎂砂。

在高純鎂砂的生產過程中，提高產品的純度（dù），有（yǒu）效降低有害雜質的含量是主要的（de），以先製取高純度氧化鎂作為保證，最終（zhōng）高純鎂砂產品更容易達到高純的要求。

在上述用鹵水為原料生產輕質氧化鎂的幾種方法，因都在液相條件下進行（háng）反應，可通過加入沉澱劑，洗滌和化學精致等方法除去（qù）雜質離子，以保證堿式碳酸鎂或氫氧化鎂的純度，一旦工藝確定，最終高純鎂砂純（chún）度可達到99.9%以上。另外用鹵（lǔ）水（shuǐ）生產高純鎂砂也有許多缺點與難（nán）點，主要有生產成本過高，能源消耗大，生產（chǎn）工藝複雜，有（yǒu）許多技術難點與設備難點。

3、噴霧熱（rè）分解法生產高純鎂砂

噴霧熱分解法生（shēng）產高純鎂砂生產原理如下。

噴霧熱分解煆燒法生產高純鎂砂的生產原理（lǐ）是先將鹵水進一步濃縮至一定濃度，將濃縮鹵水直接噴入（rù）到熱分解反應爐中進行熱分解，煆燒後產出粗氧（yǎng）化鎂。因（yīn）粗氧化鎂中含（hán）有未完全分解的氯化物（wù），可（kě）采用水多次洗滌的方法（fǎ）除（chú）去可溶性氯化物，使得粗氧化鎂（měi）完全水化生成為氫（qīng）氧化鎂。將過濾後的（de）氫氧化鎂濾餅鍛燒成輕質氧化鎂（měi），然（rán）後壓製成球形送（sòng）入高溫（wēn）鍛（duàn）燒爐中重燒，最終得高純鎂砂，其純度可達99%以上。此法基本反應式如下：

生產方法如下所（suǒ）述。

(1)鹵水的淨化與濃縮鹵水的淨化主要采用相應的措施除去在鹵水中的Fe2+、Na+、Ca2+、SO42-等雜質離子，除雜方法可（kě）參照第3章工（gōng）業（yè）氧化鎂。

將淨化的鹵水再（zài）進行（háng）濃縮至一定濃度，使鹵水中氯化鎂的濃度在550g/L。

(2)鹵水的熱分解將濃縮的氯化鎂（měi）溶液直接噴入（rù）熱反（fǎn）應爐中進行熱分解，熱分解後得粗製（zhì）氧化鎂。

(3)粗製氧化鎂的水解和煆燒熱分解後所得的粗（cū）製氧化（huà）鎂含有未分解（jiě）的氯化鎂、氯化鈣和氯化鉀等一些氯化物。對粗製氧化鎂中含有的氯化（huà）物可通過用（yòng）水洗（xǐ）滌的方法除去。因這些氯化物都溶於水，並使得粗製（zhì）氧化鎂全部水解，生成氫氧（yǎng）化鎂（měi）。氫（qīng）氧化鎂經過濾、脫（tuō）水，得氫氧化鎂濾餅，再將其在（zài）煆燒爐(或轉爐)中加熱至8001000℃，氫（qīng）氧化鎂生成輕質氧化鎂。

(4)重燒得高純鎂砂（shā）將上述氧化鎂經（jīng）過壓製成球形，然後放入到高（gāo）溫煆燒爐(或豎窯爐)中進（jìn）行重燒（shāo），得到氧化鎂（měi）純度為99%以上，密度在3.4g/cm3以上的高純鎂砂。

噴霧熱分解法生產高純鎂砂有一定的優點。如熱分解時間短，粉體燒結性能好，操作過程簡單（dān），反應一次完成，並且可（kě）連續進行，有利於生產，生產成本（běn）較低。但此法（fǎ）也有缺點：因在噴（pēn）霧熱分解中生成（chéng）氯化氫氣體，對設備（bèi）腐（fǔ）蝕性大，所以對設備的要求很高（gāo）。另外，對氯化氫的吸收和濃縮有很大（dà）難度;粉塵捕集（jí）等對環境造成較大的汙染。

另外也簡單介紹（shào）一下水氯鎂石直接鍛燒生產高純鎂砂，其主要（yào）反應（yīng）為（wéi）：

此生產法采用水氯（lǜ）鎂石直接煆燒生成高純鎂砂，要達到高純度，一定要（yào）對水氯鎂石原料（liào）進行淨（jìng）化處理，使雜質降低到（dào）最少。因原料含（hán）有雜質（zhì）量較多，在煆燒過（guò）程中易進入產品中。

此外，副產品氯化氫氣體對（duì）生（shēng）產設備有嚴重的腐蝕性。這同噴霧熱分解法是相（xiàng）似的。

4、電熔法生（shēng）產高純鎂砂的生產原理及生產方法

(1)生產原理（lǐ）把采用鹵水純堿法、鹵水碳銨法、鹵（lǔ）水氨水法和鹵水石灰（huī）法生產出的輕質氧（yǎng）化（huà）鎂，放入（rù）電熔（róng）爐中進行電熔冶煉，得高純鎂砂。也可采用菱鎂礦經輕燒製成輕燒（shāo）鎂，然（rán）後把（bǎ）輕燒鎂（měi）放入電熔爐中進行電熔冶煉，最終得高純鎂砂。

(2)生產方法（fǎ）將輕質氧化鎂或輕燒鎂粉，放入電熔爐中，插入電極，在控製一定的大（dà）電流、低電壓的條件下進行電熔，電熔所得高純鎂砂的含（hán）量可達99.9%，密（mì）度可達3.5g/cm3以上。產品的質量主（zhǔ）要決定於電流電壓的大小，以及（jí）電（diàn）熔的（de）時間長短等。