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氧化鎂
鎂的氧化物，冶鎂的原料
氧化鎂（英語(yǔ)：Magnesium Oxide），無(wú)機化合物，屬于鎂的氧化物。氧化鎂也屬于離子化合物，由鎂離子和氧離子以1:1的比例構成，化學(xué)式表示為MgO，摩爾質(zhì)量為40.304 g/mol，在自然界中作為礦物周長(cháng)石出現。氧化鎂是堿性氧化物的一種，常溫下表現為白色或米黃色粉末，無(wú)臭無(wú)味無(wú)毒，密度為3.58 g/cm3。氧化鎂難溶于純水，但是由于CO?的存在，水中的溶解度增大到9 mg/100 mL(30 °C)，能溶于酸和銨鹽溶液。氧化鎂在常溫下能與水、二氧化碳、強還原性單質(zhì)等發(fā)生作用。氧化鎂產(chǎn)品種類(lèi)非常豐富，根據密度的不同可以分為兩類(lèi)：重質(zhì)氧化鎂和輕質(zhì)氧化鎂。許多新式氧化鎂產(chǎn)品如納米氧化鎂等被開(kāi)發(fā)并進(jìn)入市場(chǎng)中。制備氧化鎂的方法主要有白云石碳化法、老鹵——碳銨法、菱鎂礦煅燒法、鹽泥制取法和水氯鎂石熱解法等。氧化鎂廣泛應用于陶瓷、耐火制品、各種粘合劑、油漆填料、橡膠促成劑與活化劑以及醫藥、建筑、食品等行業(yè)。
基本信息
中文名
氧化鎂
英文名
Magnesium Oxide
拼音
yǎnɡ huà měi
CAS號
1309-48-4
性質(zhì)
化學(xué)式
MgO
結構式
摩爾質(zhì)量
40.304 g/mol[6]
外觀(guān)
白色的固體粉末
密度
3.58 g/cm3
熔點(diǎn)
2800 °C
沸點(diǎn)
3600 °C
溶解性
在水中（含CO?），9 mg/100 mL(30 °C)
危險性
NFPA 704
健康危害等級：1（可能引起明顯的刺激和危害）
可燃等級：0（一般情況下不會(huì )燃燒）
穩定性等級：0（即使在火災條件下，通常也很穩定）
自然分布
氧化鎂的主要自然來(lái)源之一是菱鎂礦。菱鎂礦是一種含鎂的碳酸鹽礦物，主要成分為MgCO?、MgO等，其主要脈石礦物包括滑石、石英和白云石。中國是全球菱鎂礦消費量最多的國家，消費總量占全球總消費量的66％～70％。
白云石礦也是氧化鎂的來(lái)源礦產(chǎn)之一，常存在于裸露的高地，有利于大規模開(kāi)采。白云石礦的主要成分為MgO、CaO、SiO2、Fe2O3，其中MgO平均含量占比21.29%、CaO占比30.42%，屬儲量大、品質(zhì)好的礦產(chǎn)資源，潛在價(jià)值巨大。
蛇紋石[Mg?Si?O??(OH)?]因其富含鎂的特點(diǎn)也被用于作為氧化鎂的來(lái)源礦產(chǎn)。蛇紋石是輝石和橄欖石在熱液變質(zhì)過(guò)程中的典型蝕變產(chǎn)物，鎂含量占比一般為43.6%。
物質(zhì)結構
氧化鎂晶體
氧化鎂的化學(xué)式為MgO，屬于離子化合物，屬于立方晶系，晶體結構如圖所示。MgO晶體結構屬于NaCl型，空間群為Fm?3m，晶格常數為4.212 ?，禁帶寬度為7.8 eV。該晶胞共含有4個(gè) Mg2?離子和4個(gè)O2?離子，其中每個(gè)Mg2?離子與相鄰的六個(gè)O2?離子組成一個(gè)八面體結構，O2?離子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心處。主要晶面取向為（111）、（200）、（220）。
溫度對氧化鎂的晶體結構的影響
隨著(zhù)煅燒溫度的升高，氧化鎂的結構會(huì )被改變。開(kāi)始時(shí)，氧化鎂由大小不均勻的球狀結構變?yōu)橐巹t的立方結構。隨著(zhù)溫度越來(lái)越高，擴散、傳質(zhì)等作用增大導致了小顆粒聚集成大顆粒。等到1500℃后，氧化鎂顆粒大小趨于一致且表面顯得非常致密光滑。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
氧化鎂是堿性氧化物的一種，擁有常規堿性氧化物的共同性質(zhì)。氧化鎂為固體白色粉末，無(wú)臭無(wú)味無(wú)毒。氧化鎂分子式為MgO，摩爾質(zhì)量為40.304 g/mol，密度為3.58 g/cm3，熔點(diǎn)為2800 °C，沸點(diǎn)為3600 °C，蒸氣壓約為0 mm Hg。氧化鎂難溶于純水，但是由于CO?的存在，水中的溶解度增大到9 mg/100 mL(30 °C)，能溶于酸和銨鹽溶液。
化學(xué)性質(zhì)
氧化鎂與水緩慢作用生成氫氧化鎂。
氧化鎂能溶于二氧化碳水溶液中，生成碳酸氫鎂；氧化鎂在空氣中也能逐漸吸收水分和二氧化碳。
在高溫條件下，氧化鎂能被氫氣或強還原性單質(zhì)、合金還原成金屬鎂。
氧化鎂能與各種酸發(fā)生反應，生成相應的鹽和水。
氧化鎂與鹽類(lèi)化合物和酸性氧化物也能發(fā)生反應。
制備方法
白云石碳化法
白云石碳化法制備氧化鎂主要包括五個(gè)步驟：（1）煅燒、（2）消化、（3）碳化、（4）熱解和（5）煅燒等。白云石碳化法工藝簡(jiǎn)單、成本較低，在工藝上比較成熟，但存在生產(chǎn)條件難以控制、鈣鎂分離困難等問(wèn)題。此外，白云石碳化法還可用來(lái)制備納米氧化鎂，得到的納米氧化鎂產(chǎn)品分散性良好、粒度分布均勻、平均粒徑≤100nm。
老鹵——碳銨法
老鹵——碳銨法制備氧化鎂的方法與傳統工藝相比，具有過(guò)程易于控制、產(chǎn)品質(zhì)量穩定、純度高、高鎂低鈣低氯的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。其中，老鹵為生產(chǎn)硫酸鉀的鹵水，主要成分是MgCl?和MgSO?，還含有少量的KCl、NaCl等雜質(zhì)。
該方法的反應方程式如下：
菱鎂礦煅燒法
世界已探明的菱鎂礦儲量約為130億噸，因此菱鎂礦煅燒法制備氧化鎂擁有非常充裕的原料。利用菱鎂礦為原料制備活性氧化鎂的方法目前主要有兩大類(lèi)：化學(xué)反應法（包括酸浸法、銨浸法、碳化法等）和煅燒處理法。而煅燒是菱鎂礦深加工的必需步驟，直接影響氧化鎂的活性。
菱鎂礦煅燒法制備氧化鎂的工藝中，影響工藝的主要因素分別是煅燒溫度、保溫時(shí)間、升溫速率、菱鎂礦的粒徑、添加劑的加入等。
用鹽泥制取輕質(zhì)氧化鎂
鹽泥是氯堿工業(yè)產(chǎn)生的廢棄物，如何對其合理利用是氯堿行業(yè)中重要的問(wèn)題之一。由于鹽泥中含有氫氧化鎂，可以借助二氧化碳與氫氧化鎂的反應使得鹽泥中的鎂得以分離。由于經(jīng)過(guò)氧化鎂提取過(guò)程后的鹽泥中含鹽量很低，可直接用于建筑材料如制磚、水泥等的原料。這種用廢棄物制備高附加值產(chǎn)品氧化鎂的工藝方法簡(jiǎn)單、易操作，可實(shí)現規模化生產(chǎn)。
氯化鎂熱解法
在低于240 ℃條件下主要為六水氯化鎂的脫水反應。在高于240 ℃條件下為熱分解反應，氯化鎂開(kāi)始分解，生成氧化鎂。六水氯化鎂脫水分解的溫度一般為95～900 ℃，工業(yè)上一般控制范圍為600～800 ℃。
氯化鎂熱解法總反應式如下：
產(chǎn)品種類(lèi)及應用
氧化鎂根據密度可分為重質(zhì)氧化鎂和輕質(zhì)氧化鎂。
輕質(zhì)氧化鎂
輕質(zhì)氧化鎂，又被稱(chēng)為工業(yè)氧化鎂、活性氧化鎂等。其主要特點(diǎn)是視比容大，質(zhì)輕而疏松。在微觀(guān)狀態(tài)下，輕質(zhì)氧化鎂由很小的微晶組成而成，其結構為近似球形顆粒或片狀晶體，平均粒徑小于2 μm。輕質(zhì)氧化鎂的質(zhì)量標準應符合HG/T2573-2012工業(yè)輕質(zhì)氧化鎂的要求。輕質(zhì)氧化鎂在陶瓷、耐火制品、各種粘合劑、油漆填料、橡膠促成劑與活化劑，以及醫藥、建筑、食品等行業(yè)用途較廣。
（1）在建筑材料領(lǐng)域：
以輕質(zhì)氧化鎂為原料，可以制備氯氧鎂水泥。輕質(zhì)氧化鎂可作為新型土壤固化劑，按一定比例加入波特蘭水泥中后又被稱(chēng)為活性氧化鎂水泥。此外，輕質(zhì)氧化鎂固化技術(shù)可以有效提高紅黏土抗剪強度，實(shí)現了粉土以及粉質(zhì)黏土的固化。輕質(zhì)氧化鎂還可用于控制紅黏土的收縮性。
（2）在環(huán)保領(lǐng)域：
氧化鎂溶于水可形成氫氧化鎂膠體，可以來(lái)吸附水中的重金屬離子和有機染料、降低飲用水中的氟離子的濃度和處理含鉻廢水中的Cr??等，從而達到凈化水的目的。氧化鎂水處理劑具有無(wú)毒無(wú)害、便于操作、易于運輸、吸附能力大和不易形成結垢等優(yōu)點(diǎn)。此外，氧化鎂作為堿性氧化物，能中和酸性物質(zhì)和處理酸性廢氣。
（3）在食品醫藥領(lǐng)域：
在醫藥中，輕質(zhì)氧化鎂可以用于生產(chǎn)抗酸劑、緩瀉劑，并中和胃酸。
在食品行業(yè)，輕質(zhì)氧化鎂可用作食品添加劑、色澤穩定劑、pH調節劑、保健品和食品中鎂元素的添加成分等。在一些粉狀食品中如小麥粉、牛奶巧克力等，輕質(zhì)氧化鎂還可充當抗結塊劑和抗酸劑使用。
（4）在化工生產(chǎn)：
（5）在農業(yè)：
在種植業(yè)中，氧化鎂常用于促進(jìn)植物葉綠素合成，增強植物的光合作用，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。
在養殖業(yè)中，氧化鎂經(jīng)常被當作飼料添加劑來(lái)使用，尤其是作畜牧類(lèi)動(dòng)物牛、羊和馬的飼料，防止放牧牲畜產(chǎn)生低鎂牧草眩暈癥狀。
（6）其他：
輕質(zhì)氧化鎂可以作為陶瓷的原料，加入一定量的添加劑后，可使得氧化鎂陶瓷的抗熱震性能提高。
重質(zhì)氧化鎂
重質(zhì)氧化鎂常溫下呈現為白色或米黃色粉末。一般地，重質(zhì)氧化鎂的表觀(guān)密度應大于0.5 g/mL。由于重質(zhì)氧化鎂擁有較小的比表面積（約35 m2/g），通常活性較低。HG/T 2679-2006工業(yè)重質(zhì)氧化鎂規定了重質(zhì)氧化鎂的質(zhì)量標準。
重質(zhì)氧化鎂應用范圍較輕質(zhì)氧化鎂較小，但由于價(jià)格低廉而發(fā)展較快，已經(jīng)在鐵氧體軟磁性材料、飼料、玻璃、陶瓷、工業(yè)催化劑、環(huán)保等方面被廣泛應用。
（1）耐火材料：
重質(zhì)氧化鎂作為鎂鉻耐火材料的添加劑，能增強鎂鉻耐火材料的燒結性能和致密化程度。
（2）催化劑
重質(zhì)氧化鎂在化工生產(chǎn)行業(yè)中作為一種固體堿催化劑經(jīng)常被使用，它的優(yōu)點(diǎn)包括選擇性高，催化活性高，使反應工藝過(guò)程連續化，提高設備的生產(chǎn)能力等。
（3）其他
在磁性材料行業(yè)中，重質(zhì)氧化鎂可用于制作彩色電視機的偏轉線(xiàn)圈和其他鐵氧體磁性材料。在鋼球拋光行業(yè)中，氧化鎂可充當拋光劑，在電器行業(yè)也作為酚醛樹(shù)脂的原料。
納米氧化鎂
納米氧化鎂是一種新型功能無(wú)機材料，應用前景廣闊，尤其是抗菌材料領(lǐng)域。納米氧化鎂釋放的活性氧（ROS）能破壞細菌細胞膜壁蛋白肽鏈，其表面存在的大量晶格局限羥基、游離羥基以及離子空穴等多種活性位點(diǎn)也可以對微生物造成機械損傷。因此納米氧化鎂具有持久和廣譜的抗菌活性，具有成本低、穩定性好、生物毒性低的優(yōu)勢，是一種安全無(wú)毒、環(huán)境友好、應用潛力巨大的抗菌材料。
其他種類(lèi)
隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)化升級及高新技術(shù)功能材料市場(chǎng)的需求和科技發(fā)展，具有不同結構和功能的氧化鎂不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如高純氧化鎂——可用于節能燈及等離子體顯示、多孔氧化鎂——用于催化和生物基因修復、氧化鎂單晶——用于低溫光學(xué)器件、高溫超導器件等。
安全事宜
消防相關(guān)
氧化鎂熔點(diǎn)為2800 °C，沸點(diǎn)為3600 °C，為不可燃固體，但是會(huì )與強酸劇烈反應。因此氯化鎂禁止與強酸存放在一起。如果周?chē)l(fā)生火災：允許使用包括霧狀水滅火器、泡沫滅火器、粉末滅火器、二氧化碳滅火器在內的所有滅火劑。
健康相關(guān)
毒性及癥狀
允許暴露限值：15 mg/m3。
立即危及生命或健康的限值：750 mg/m3。
氧化鎂可能導致金屬煙霧病并刺激眼部及呼吸系統，導致咳嗽、胸痛、流感樣發(fā)熱等癥狀。
暴露途徑及和人防護處理方法
吸入：導致咳嗽；建議使用局部排氣裝置和呼吸保護裝置（如佩戴微粒過(guò)濾式呼吸器以防止氧化鎂的吸入），將溢出的氧化鎂掃入有蓋的容器中，潤濕空氣以防止氧化鎂產(chǎn)生揚塵，并且到空氣清新的區域休息。
皮膚：及時(shí)佩戴防護手套、脫掉被氧化鎂污染的衣服。用水和肥皂清洗皮膚。
眼睛：眼睛會(huì )受氧化鎂刺激變紅；應佩戴護目鏡和呼吸防護裝置，用大量水沖洗眼睛。
攝入：在含有氧化鎂的環(huán)境中工作期間不要進(jìn)食、吸煙或漱口。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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