镁燃烧

镁的性质、冶炼及应用

一．镁的发现

（1）1808年英国化学家戴维()电解汞和氧化镁的混合物制得镁汞齐,第一次获得

金属镁。

（2）1828年法国科学家比西()用钾还原熔融氯化镁得金属镁。

（3）1833年,英国科学家法拉第(MFaraday)又用电解熔融氯化镁的方法制得金属镁，但

在当时镁仍然是实验室的珍品。

（4）1886年才在德国开始用后一种方法进行镁的工业生产。

（5）中国于20世纪50年代用熔盐电解法开始以工业规模生产镁。

二．镁的性质

A．物理性质

镁是银白色的金属，密度1.738克/厘米3，熔点648.9℃。沸点1090℃。化合价

+2，电离能7.646电子伏特，是轻金属之一，具有延展性，金属镁无磁性，且有良好的

热消散性。

B．化学性质

镁具有比较强的还原性,能与热水反应，放出氢气，燃烧时能产生眩目的白光，镁与

氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易溶解于有机和无机酸中，

镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有

机化学药品与镁仅仅轻微地或者根本不起作用。镁能在能和二氧化碳发生燃烧反应，因

此镁燃烧不能用二氧化碳灭火器灭火。

三．镁资源

镁是10种常用有色金属之一，其蕴藏量丰富，在地壳中的含量达到2.1%-2.7%，

在所有元素中排第六位，是仅次于铝、铁、钙居第四位的金属元素。主要来自海水、天

然盐湖水、白云岩、菱镁矿、水镁石和橄榄石等。据估计，全世界的菱镁矿资源量约为

120亿吨，水镁石几百万吨，海水中的镁含量估计为6×10（16次方）吨，另外还有大

量的白云石和盐湖镁资源。

我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一，镁资源矿石类型全，分布广，总储量占

世界的22.5%，居世界第一：菱镁矿储量居世界首位，已探明菱镁矿储量34亿吨，占

世界菱镁矿总储量的28.3%；原镁产量居于世界第一位，占世界总产量的70%多。我国

含镁白云石矿丰富，白云石资源遍及我国各省区，特别是山西、宁夏、河南、吉林、青

海、贵州等省区，现已探明储量40亿吨以上；我国4大盐湖区镁盐矿产资源的远景储

量达数十亿吨其中，柴达木盆地内大小不等的33个卤水湖、半干涸盐湖和干涸盐湖，

蕴藏着储量占全国第一位的镁盐资源；我国海域水中的镁合金达到0.13%。

四．镁的冶炼

A．融盐电解法炼镁

1.工艺方法

可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的

电解法。其中后者最大的难点是如何去MgCl2·6H2O中的结晶水。

电解法生产镁的工艺很多，但基本原理相同，其中最有代表性的有DOW工艺、

工艺、Magnola工艺等。

2.生产过程

镁电解采用多组分氯盐作电解质。向氯化镁电解质中加入其他组分的目的是要

降低熔点和粘度，提高熔体的电导率以及降低MgCl2的挥发度和水解作用等。阴

极产生的液态镁因比电解质的密度小而上浮于表面；阳极产生的氯气则通过氯气罩

排出。

B．皮江法炼镁

1.工艺原理

皮江法生产金属镁是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进

行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，

内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形

成结晶镁，亦称粗镁。再经熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。

2.生产工序

（1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白

（MgOCaO）。

（2）配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。

（3）还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，

保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。

（4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，

亦称精镁。

（5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观。

（6）造气车间：将原煤转换成煤气，作为燃料使用。直接使用原煤的镁厂没有造

气车间。

五．镁的应用

A．铝合金生产

由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁

是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。2002年世界主要地

区原镁消费中，共用了14.56万吨镁生产铝合金，占原镁消费总量的40%；我国2003

年共用2.1万吨镁作为铝合金添加元素，占消费总量的41%。一般来说，镁与原铝的消

费比率约为0.4%。

B．压铸生产

2002年世界主要地区原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸生产行业中，北美、拉美、

西欧用量最多，因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明，在

过去10年里，镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右，而且这种发展趋势还

会继续。

C．炼钢脱硫

欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2002年世界主要地区原镁消

费中，5.73万吨用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，

占总消费量的15.62%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，

但其用量仅为碳化钙的1/6—1/7，镁脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁

粒0.4—0.5公斤，脱硫后含硫量0.001—0.005%。

D．镁牺牲阳极

镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不

需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于

石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车

场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及

热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。

六．镁与人体健康

在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性，

维持核酸结构的稳定性，参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，

动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。

镁在医药领域的应用越来越受重视。