高纯济南镁砂是指含量在99%以上(国内往往把氧化镁含量大于98%的镁砂称为高纯镁砂)，体积密度大于3.4g/cm3的烧结氧化镁。高纯镁砂的生产方法均以含镁化合物为原料，有的先制成轻质氧化镁，经过电熔凝或重烧(死烧)制得高纯镁砂，也有的采用氯化镁喷雾热分解煅烧法生产高纯镁砂。以下是常用的4种方法的工艺及原理：

1、菱镁矿生产高纯镁砂

首先选取优质菱镁矿，把菱镁矿放入煅烧炉中进行煅烧，温度控制在1000℃左右(煅烧炉可采用反射炉、沸腾炉或竖窑炉)，生成轻烧氧化镁粉(也称为轻烧镁砂)，反应式如下：

将轻烧氧化镁粉进行细磨，细磨可釆用雷蒙机，球磨机或高速粉碎机等。细磨到一定粒度，进行压球。控制轻烧粉细度是为了增加压球的体密度;压球采取高压压球机或对辊压球机。

将压制成的轻烧镁砂球放入高温炉中进行高温烧结，高温锻烧炉的炉温控制在16002000℃左右。在高温煅烧过程中，随着温度升高，氧化镁体积逐渐收缩，密度增加，氧化镁晶体发育长大，其组织结构越来越致密，锻烧完成后氧化镁的体积密度可达3.4g/cm3以上。

目前国内采用此法生产高纯镁砂的质量还不够理想，氧化镁含量更高只能达到98%左右，要使氧化镁含量达到99%以上比较困难。因天然菱镁矿煅烧成的高纯镁砂中含有CaO，SiO2，Fe，B等杂质，很难把这些杂质从固相混合物中分离，因而要使高纯镁砂的纯度进一步提高，存在着很多技术性问题，解决这些技术性因素将在生产中提高生产成本。

2、卤水生产高纯镁砂的生产方法

用卤水生产高纯镁砂，首先需要生产轻质氧化镁。生产轻质氧化镁的方法有卤水碳铵法，卤水纯碱法，卤水石灰法和卤水氨法等。

(1)卤水碳铵法主要反应式：

卤水碳铵法是先将商水净化，再以碳酸氢铵作沉淀剂(碳酸氢铵价廉易得，沉淀效率高)进行反应，反应温度控制在3550℃之间，生成碱式碳酸镁沉淀，沉淀经洗涤、脱水、锻烧(温度控制在800900℃左右)等步骤，制得轻质氧化镁。将制得轻质氧化镁进行粉碎，并把轻质氧化镁压制成球形入高温煅烧炉重烧，炉内温度控制在16002000℃，氧化镁物料在炉内停留46h，得高纯镁砂。

(2)卤水-纯碱法主要反应式：

卤水-纯碱法是将净化的卤水与沉淀剂碳酸钠进行反应，反应温度控制在3550℃，生成碱式碳酸镁沉淀，然后对碱式碳酸镁沉淀进行洗涤、脱水，将脱尽水的碱式碳酸镁放入煅烧炉中进行锻烧，煅烧温度控制在900℃左右，得轻质氧化镁。将轻质氧化镁粉碎，并用压球机压制成球形，然后入高温锻烧炉进行重烧，重烧温度控制在16002000℃之间，氧化镁物料在炉内停留46h，得高纯镁砂。

(3)卤水-氨法主要反应式：

卤水-氨法是采用净化的卤水加入碱性较弱的氨水作为沉淀剂，生成氢氧化镁沉淀。此法生成的氢氧化镁结晶度高，沉降速度快，容易对氢氧化镁沉淀结晶过滤和洗涤，易除去杂质离子，并且容易控制产品质量。把洗涤干净的氢氧化镁脱去水分，放入煅烧炉中进行锻烧，生成轻质氧化镁。将轻质氧化镁粉碎并用压球机制成球形，为了增加球形的压实密度，采取在200℃左右压制，然后将压制球送入高温煅烧炉中，温度控制在16002000℃之间重烧(死烧)，制成高纯镁砂。

(4)卤水-石灰石法主要反应式为：

卤水石灰石法是先将石灰石或白云石煅烧成熟石灰(CaO)或白云石熟料(MgO+CaO)，然后将熟石灰或白云石熟料水化生成氢氧化钙或氢氧化钙与氢氧化镁混合料作为沉淀剂，并与卤水进行沉淀反应，生成氢氧化镁沉淀，将氢氧化镁沉淀过滤，洗涤，然后将脱水氢氧化镁进行煅烧得氧化镁，再将氧化镁压球，放入高温煅烧炉进行重烧，温度控制在16002000℃，最终得高纯镁砂。

在高纯镁砂的生产过程中，提高产品的纯度，有效降低有害杂质的含量是主要的，以先制取高纯度氧化镁作为保证，最终高纯镁砂产品更容易达到高纯的要求。

在上述用卤水为原料生产轻质氧化镁的几种方法，因都在液相条件下进行反应，可通过加入沉淀剂，洗涤和化学精致等方法除去杂质离子，以保证碱式碳酸镁或氢氧化镁的纯度，一旦工艺确定，最终高纯镁砂纯度可达到99.9%以上。另外用卤水生产高纯镁砂也有许多缺点与难点，主要有生产成本过高，能源消耗大，生产工艺复杂，有许多技术难点与设备难点。

3、喷雾热分解法生产高纯镁砂

喷雾热分解法生产高纯镁砂生产原理如下。

喷雾热分解煅烧法生产高纯镁砂的生产原理是先将卤水进一步浓缩至一定浓度，将浓缩卤水直接喷入到热分解反应炉中进行热分解，煅烧后产出粗氧化镁。因粗氧化镁中含有未完全分解的氯化物，可采用水多次洗涤的方法除去可溶性氯化物，使得粗氧化镁完全水化生成为氢氧化镁。将过滤后的氢氧化镁滤饼锻烧成轻质氧化镁，然后压制成球形送入高温锻烧炉中重烧，最终得高纯镁砂，其纯度可达99%以上。此法基本反应式如下：

生产方法如下所述。

(1)卤水的净化与浓缩卤水的净化主要采用相应的措施除去在卤水中的Fe2+、Na+、Ca2+、SO42-等杂质离子，除杂方法可参照第3章工业氧化镁。

将净化的卤水再进行浓缩至一定浓度，使卤水中氯化镁的浓度在550g/L。

(2)卤水的热分解将浓缩的氯化镁溶液直接喷入热反应炉中进行热分解，热分解后得粗制氧化镁。

(3)粗制氧化镁的水解和煅烧热分解后所得的粗制氧化镁含有未分解的氯化镁、氯化钙和氯化钾等一些氯化物。对粗制氧化镁中含有的氯化物可通过用水洗涤的方法除去。因这些氯化物都溶于水，并使得粗制氧化镁全部水解，生成氢氧化镁。氢氧化镁经过滤、脱水，得氢氧化镁滤饼，再将其在煅烧炉(或转炉)中加热至8001000℃，氢氧化镁生成轻质氧化镁。

(4)重烧得高纯镁砂将上述氧化镁经过压制成球形，然后放入到高温煅烧炉(或竖窑炉)中进行重烧，得到氧化镁纯度为99%以上，密度在3.4g/cm3以上的高纯镁砂。

喷雾热分解法生产高纯镁砂有一定的优点。如热分解时间短，粉体烧结性能好，操作过程简单，反应一次完成，并且可连续进行，有利于生产，生产成本较低。但此法也有缺点：因在喷雾热分解中生成氯化氢气体，对设备腐蚀性大，所以对设备的要求很高。另外，对氯化氢的吸收和浓缩有很大难度;粉尘捕集等对环境造成较大的污染。

另外也简单介绍一下水氯镁石直接锻烧生产高纯镁砂，其主要反应为：

此生产法采用水氯镁石直接煅烧生成高纯镁砂，要达到高纯度，一定要对水氯镁石原料进行净化处理，使杂质降低到最少。因原料含有杂质量较多，在煅烧过程中易进入产品中。

此外，副产品氯化氢气体对生产设备有严重的腐蚀性。这同喷雾热分解法是相似的。

4、电熔法生产高纯镁砂的生产原理及生产方法

(1)生产原理把采用卤水纯碱法、卤水碳铵法、卤水氨水法和卤水石灰法生产出的轻质氧化镁，放入电熔炉中进行电熔冶炼，得高纯镁砂。也可采用菱镁矿经轻烧制成轻烧镁，然后把轻烧镁放入电熔炉中进行电熔冶炼，最终得高纯镁砂。

(2)生产方法将轻质氧化镁或轻烧镁粉，放入电熔炉中，插入电极，在控制一定的大电流、低电压的条件下进行电熔，电熔所得高纯镁砂的含量可达99.9%，密度可达3.5g/cm3以上。产品的质量主要决定于电流电压的大小，以及电熔的时间长短等。