在菱镁水泥中,通常称氧化镁为胶凝材料,卤水称为调和剂。最早的卤水基本上都是通过加水溶解海盐副产品卤片或卤粒(主要成份均为六水氯化镁)而成的。卤片或卤粒中残留有相当量的Na+ K+ SO42-等杂质离子,在菱镁水泥固化过程中,Na+ K+ 不参与任何化学反应,最终以游离态离子化合物的形式存留在菱镁制品中,这对控制菱镁制品的返卤泛霜都十分不利。而SO42-与氧化镁中的杂质CaO反应生成CaSO42H2O(二水石膏),同时体积膨胀2倍,这对菱镁水泥的体积安定性有相当的负面影响。在相当长的一段时间中,菱镁制品的返霜返卤、翘曲变形等问题被称为“世界性难题”、“菱镁癌症”等,严重制约了菱镁行业的健康发展。
九十年代初,国内研究人员发现MgSO47H2O(七水硫酸镁)的溶液也会与氧化镁反应生成稳定的具有一定强度的结晶体。由于在体系中不含有氯离子,所以产品不存在返卤等问题,从而在相当长的一段时间内,科研人员都一直尝试用硫酸镁取代氯化镁,但终因缺乏实际可行性而放弃。目前极个别厂家在使用硫酸镁,不过都是作为一种助剂使用,添加量为氧化镁的5~10%。
2005年开始,一种生产海绵钛的副产品无水氯化镁开始应用于菱镁行业。无水氯化镁系采用优质氯化物及高纯金属镁在高温真空状态下,经置换反应后结晶而成。化学方程式为:
2Mg+TiCl4 == 2MgCl2 + Ti
因其原料氯化物及金属镁中的杂质含量易于控制,所以该产品纯度确保在99.9%以上,其品质是现在利用其它方法生产的氯化镁所无法比拟的。
无水氯化镁主要成分及理化指标:
密度:2.41g/cm3
沸点: 1412℃
化学纯 (CP) MgCl2: 99.00%
铁Fe: 0.03%
硅Si: <0.001%
钙Ca: 0.001%
无水氯化镁在菱镁行业中有显著的优势及经济效益:
1产品脱模时间短,明显缩短生产周期;
2产品强度高:同等的氧化镁粉,使用无水氯化镁生产的制品比卤片高15~20%;
3产品不易返卤:万分级的杂质离子含量使控制返卤更加容易;
4显著的经济效益:无水氯化镁的理论使用比约为1:2.2 ,实际生产中水的用量还要大,最大可达1:3;而目前国内的六水氯化镁产品基本上1:1配比使用;
5运输存储成本低。
无水氯化镁的使用方法及注意事项:
与传统卤片不同,无水氯化镁遇水后剧烈反应生成MgCl2.2H2O,然后进一步水解电离生成氯化镁水溶液。勾兑卤液时应先加水,后加无水氯化镁,并且要分2-3批逐步加入,每隔20分钟加一次,目的是将卤液温度降低,以免热水溅出烫伤人。溶解时间要比传统卤片适当延长1-2个小时。卤液降温方法:用铁管弯成弹簧形状安装在槽内管中通冷水1-2小时可降到30-35度或自然降温24小时以上,用小型冷却塔等降温方法。注意切忌一次性将无水氯化镁加入水中,否则会因放热过于集中,导致MgCl2与水反应生成Mg(OH)2而使溶液变性变稠。