中國硫酸鎂生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景*

王愛麗，王 曉

（青海大學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810016）

中國硫酸鎂生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景*

王愛麗，王 曉

（青海大學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810016）

硫酸鎂是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。介紹了中國硫酸鎂的生產(chǎn)工藝，包括硫酸法、鹽湖苦鹵法、苦鹵復(fù)曬法、高溫鹽溶浸法等。介紹了中國硫酸鎂的生產(chǎn)現(xiàn)狀，列舉了部分生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)能力。指出利用鹽湖天然資源生產(chǎn)硫酸鎂是今后發(fā)展的重要方向。

硫酸鎂；生產(chǎn)方法；生產(chǎn)現(xiàn)狀；發(fā)展前景

硫酸鎂是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，用途十分廣泛，可應(yīng)用于醫(yī)藥、肥料、食品、飼料，以及制革、造紙、印染、鉛酸蓄電池等工業(yè)領(lǐng)域［1-4］。硫酸鎂的制備方法有多種。筆者介紹硫酸鎂的各種生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

1 硫酸鎂生產(chǎn)工藝

1.1 硫酸法［1，3，5-6］

用氧化鎂、氫氧化鎂或碳酸鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂，反應(yīng)式如下：

將硫酸和含氧化鎂的礦石（白云石、菱苦土、蛇紋石）或其煅燒粉（也可用氫氧化鎂或碳酸鎂）按比例計量。在中和罐中加入水或洗水、母液，在攪拌下加入煅燒粉，再加入硫酸進(jìn)行中和反應(yīng)，控制pH=5，密度為1.370～1.384 g/cm3。中和液保持在80℃，采用葉片過濾機(jī)過濾。清液打入結(jié)晶器，冷卻至30℃以下，離心分離（可在離心機(jī)中水洗）。將濕料送入振動流化床，在50～55℃干燥，制得七水硫酸鎂。

該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量較好，但成本較高，產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)、飼料、食品等行業(yè)，若作為肥料使用，基本上沒有經(jīng)濟(jì)效益［1，5］。

1.2 鹽湖苦鹵法［1，3，5，7］

山西運(yùn)城鹽湖鹵水屬 Na+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O四元體系，生產(chǎn)芒硝后的母液（苦鹵）含Mg2SO4質(zhì)量濃度為 150～200 g/L、NaCl質(zhì)量濃度為 65～80 g/L、MgCl2質(zhì)量濃度為25～45 g/L，經(jīng)夏秋兩季自然蒸發(fā)濃縮后放入結(jié)晶池，至冬季鹵溫降至5～15℃時排走上層母液，即得粗制七水硫酸鎂。其反應(yīng)式如下：

將粗七水硫酸鎂在80～90℃下溶化為1.370～1.384 g/cm3的溶液，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾或澄清除去殘渣，濾液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，析出MgSO4·7H2O，用三足式離心機(jī)分離，于50～55℃干燥，即得七水硫酸鎂。

由于該法采用天然資源自然結(jié)晶，又經(jīng)人工提純，因此產(chǎn)品質(zhì)量較好，成本較低。產(chǎn)品中基本不含重金屬等有害物質(zhì)，可直接應(yīng)用于飼料和食品添加劑［1，5］。

1.3 苦鹵復(fù)曬法［1，3，5］

海水中的鹽田苦鹵其氯化鈉是飽和的，硫酸鎂是不飽和的，當(dāng)溫度降低到5℃時，便開始有MgSO4·7H2O和NaCl一起析出。工業(yè)上，先將苦鹵在復(fù)曬池中復(fù)曬到密度為1.126～1.296 g/cm3時析出NaCl，再將上部苦鹵排入鹵坑中，借助冬季嚴(yán)寒使MgSO4·7H2O析出，得到粗制七水硫酸鎂。產(chǎn)品雜鹽（NaCl）含量較高、質(zhì)量差，采用水洗法或重結(jié)晶法提純，可制得七水硫酸鎂。

該法成本較高，目前大部分將所得粗制七水硫酸鎂在高溫下脫水為一水硫酸鎂，作肥料用［1，5］。

1.4 高溫鹽溶浸法［1，3，8］

海水日曬苦鹵，用兌鹵法蒸發(fā)時，產(chǎn)出高溫鹽，其組成：MgSO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)>30%，NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)<35%，MgCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為7%，KCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.15%。用含MgCl2質(zhì)量濃度為360～380 g/L的溶液和淡水以體積比為1∶1混合，配制成含MgCl2質(zhì)量濃度為200 g/L左右的溶液，在48℃左右溶浸。由于NaCl溶解很少，而MgSO4溶解較多，保溫澄清后，溶浸液與未溶解的高溫鹽分離后，冷卻到10℃以下即可析出七水硫酸鎂。

該法成本較高，采用者較少［1］。

1.5 副產(chǎn)法［1，3］

1）硫酸分解硼鎂石生產(chǎn)硼酸的母液，經(jīng)濃縮、冷卻、分離，制得七水硫酸鎂。2）生產(chǎn)玻璃瓦時產(chǎn)生的廢料與硫酸反應(yīng)，制得七水硫酸鎂。3）雜鹵石中提取硫酸鉀，副產(chǎn)硫酸鈣及七水硫酸鎂。4）生產(chǎn)鈦白粉副產(chǎn)硫酸與氧化鎂反應(yīng)，制得七水硫酸鎂。5）合成氨中變催化劑副產(chǎn)硫酸銨與氧化鎂反應(yīng)，制得七水硫酸鎂。

2 硫酸鎂生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前，中國硫酸鎂年產(chǎn)能超過萬噸的生產(chǎn)廠家有30余家，硫酸鎂總產(chǎn)能為126.7萬t/a，產(chǎn)品包括各種規(guī)格的七水硫酸鎂、一水硫酸鎂等。其中硫酸法生產(chǎn)廠家有18家，產(chǎn)能為97.5萬t/a，占總產(chǎn)能的77.0%；鹽湖鹵水法生產(chǎn)廠家有1家，產(chǎn)能為4萬t/a，占總產(chǎn)能的3.2%；高溫鹽法生產(chǎn)廠家有4家，產(chǎn)能為12萬t/a，占總產(chǎn)能的9.5%；副產(chǎn)法生產(chǎn)廠家有7家，產(chǎn)能為13.2萬t/a，占總產(chǎn)能的10.3%。中國硫酸鎂生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)能力及生產(chǎn)工藝見表1。

表1 中國硫酸鎂生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)能力及生產(chǎn)工藝

3 硫酸鎂發(fā)展趨勢

2010年，國內(nèi)外硫酸鎂總產(chǎn)量約550萬t，供需基本平衡。其中500萬t用于肥料，占需求量的90%；50萬t用于其他用途，占需求量的10%。以肥料用硫酸鎂為例，根據(jù)中國1 770個土壤樣品有效鎂含量及土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法關(guān)于對作物鎂營養(yǎng)的施肥推薦，按中國目前耕地1.25×108hm2計算，嚴(yán)重缺鎂的土壤約1×107hm2，需要補(bǔ)施MgO280萬t；缺鎂土壤約 1.6×107hm2，需要補(bǔ)施 MgO 374萬 t；鎂含量中等的土壤約4.1×107hm2，需要補(bǔ)施MgO330萬t，共計中國每年需要補(bǔ)充MgO 984萬t，折合硫酸鎂（25%MgO）4 000 萬 t，潛在需求量巨大［4］。 作為生產(chǎn)廠家應(yīng)使所生產(chǎn)的產(chǎn)品無論在肥效上還是在價格上能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所接受，因此，降低硫酸鎂的生產(chǎn)成本很關(guān)鍵，而利用鹽化系統(tǒng)副產(chǎn)品和鹽湖資源為原料生產(chǎn)硫酸鎂是降低生產(chǎn)成本的有效途徑。

目前鹽湖鉀肥的生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)數(shù)百萬噸，如：察爾汗鹽湖二期氯化鉀規(guī)模近100萬t/a、新疆羅布泊鹽湖硫酸鉀一期規(guī)模為120萬t/a，副產(chǎn)鎂鹽數(shù)千萬噸，大量的鎂鹽沒有利用，導(dǎo)致鎂鹽的局部富集，不僅造成資源浪費(fèi)，還在一定程度上破壞了鹽湖的資源結(jié)構(gòu)，影響了鹽湖鉀資源的持續(xù)開發(fā)，鹽湖鎂資源的開發(fā)利用迫在眉睫。國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司早在2008年就將鹽湖資源的綜合利用列入長期的發(fā)展規(guī)劃中，并研究了硫酸鎂的生產(chǎn)方法［9-11］。總之，硫酸鎂的發(fā)展具有廣闊的前景。

［1］程芳琴，董川.硫酸鎂的生產(chǎn)方法及發(fā)展前景［J］.鹽湖研究，2006，14（2）：62-66.

［2］楊向社，賀春寶.硫酸鎂的性質(zhì)、用途及發(fā)展前景［J］.山東化工，2006，35（4）：35-36.

［3］李國英，賀春寶.硫酸鎂的性質(zhì)和用途及生產(chǎn)方法［J］.山西化工，2008，28（1）：49-51.

［4］趙勇.硫酸鎂生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場需求［C］∥2011年全國鎂鹽行業(yè)年會暨環(huán)?！ぷ枞肌ゆV肥研討會論文集.河北石家莊：中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鈣、鎂分會，2011：151-157.

［5］賀春寶，李國英.中國硫酸鎂的生產(chǎn)方法及發(fā)展前景［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2007，39（7）：16-17.

［6］胡慶福，賀春寶，衛(wèi)冠亞，等.鎂化合物生產(chǎn)與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：360-361.

［7］王玉萍，賀春寶，郭向東.鹽湖苦鹵直接制取精制硫酸鎂的研究［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2004，36（3）：35-37.

［8］劉立平.分離利用高溫鹽年產(chǎn)2萬t硫酸鎂的研究［J］.天津化工，2009，23（1）：47-49.

［9］李浩，劉傳福.羅布泊鹽湖資源開發(fā)現(xiàn)狀及前景［J］.化學(xué)工業(yè)，2008，26（12）：10-12.

［10］李浩，唐中凡，劉傳福，等.新疆羅布泊鹽湖鹵水資源綜合開發(fā)研究［J］.地球?qū)W報，2008，29（4）：517-524.

［11］魏磊，侯建華，蓋曉宏.利用鹽湖沉積物和鹵水制取硫酸鎂的方法及相圖研究［J］.化工礦物與加工，2010，39（7）：14-16.

Present production status and development prospect of magnesium sulfate in China

Wang Aili，Wang Xiao
（School of Chemical Engineering，Qinghai University，Xining 810016，China）

As one of important inorganic chemical products，magnesium sulfate has a very wide application.The production processes of magnesium sulfate in China were briefly introduced which included sulfuric acid method，saline lake bittern method，bittern re-solarizing method，and high temperature salt leaching method etc..Present production status of magnesium sulfate in China was introduced by listing some manufacturers and their production capacity.It was pointed out that the production of magnesium sulfate from the salt lake natural resources is the important direction of the future development.

magnesium sulfate；production process；present production status；development prospect

TQ132.2

A

1006-4990（2012）09-0008-03

青海省基金（2010-Z-717）。

2012-03-13

王愛麗（1977— ），碩士，副教授，主要研究方向?yàn)辂}湖資源的綜合利用。

聯(lián)系方式：shandong1021@sina.com