回顾人工合成卤水生产菱镁制品的经验总结
河南省宁陵县菱镁制品厂    高大礼

    19世纪80年代菱镁制品作为一种新型的包装材料和建筑材料,在我国得到广泛的推广应用。这在缓和木材供需矛盾愈来愈显示出了其潜在的作用。菱镁砼制品是用轻烧氧化镁为胶凝材料，卤水为调和剂，锯沫为填充料，竹篾为筋材的氯氧镁水泥制品。自从法国人索勒尔1867年发明至今已有一百多年的历史，在我国它始于十九世纪五十年代，特别是八十年代以来的近几年中菱镁砼异军突起，以其优异的性能，低廉的成本，简便地制作工艺等特点，赢得了市场，具有优良的实用价值和广阔的开拓前景。然而，正当这多种制品正在顺利发展时(指1985年)，氯化镁生产厂家的产量由于设备和卤水资源不能迅速扩大生产，还有当时交通运输的困难等原因，常常使一些菱镁砼生产厂家因缺卤片而停工待料。1985年黄渤海流域遭遇特大暴雨灾害，天津塘沽、汉沽盐化工厂、河北唐山南堡化工厂所有盐化工厂停产，山东寿光盐厂、江苏连云港几个化工厂大量减产，全国的菱镁砼生产几乎都处于停产或半停产状态。这种突如其来的状况严重的威胁着菱镁制品生产厂的生存问题。
    河南省宁陵县菱镁制品厂在八十年代中期产品已多达五十多规格品种，客户签订的合同在正常生产时尚供不应求，这时在遇到了卤片无货可供的情况下十分着急，签订的合同如不供货，第一中断了业务，第二赔偿损失我们也无法承受。鉴于此种情况，我们必需对人工合成卤水的生产工艺及其对构件强度性能的影响进行研究和探讨。
一、合成卤的化学反应原理及合成工艺：
1.基本原理：
化学方程式：MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O
在反应式中，盐酸和氧化镁的反应是放热反应。由于反应放热，使反应液中的氯化氢（HCl）分子大量逸出，散发到空气中即浪费原料又污染空气，在没有制冷设备的条件下，只有控制反应速度，降低反应温度，而控制反应速度最有效的方法就是稀释盐酸，这在实际操作工艺中是不难解决的。再之，反应中的原材料，其盐酸可以综合利用化工行业的废盐酸，氧化镁即为本身的菱镁粉，是生产菱镁砼材料的主要原料之一，其资源丰富、价廉易得。因此，人工合成卤水是可以应用于较大规模的工业生产的。
2.工艺简介：
在耐酸容器中加入1：1的水稀释盐酸，在不断搅拌下缓慢加入规定量的菱镁粉（MgO）边倒边搅拌，不能溅起，控制反应温度在70℃左右，待反应完成后停止搅拌，澄清，取样化验氯化镁、氯化钙含量和测pH值。如含钙量过高，可加硫酸（HS2O4）脱钙，使之生成CaSO4↓, Ca++＜2%合格；如酸度大说明盐酸加量太多，可再加入一定量的菱镁粉中和，使pH值为中性合格；如碱度大，则加HCl中和。当波美度Be′(23～24)和酸碱度均达到要求后，即可抽出清液备用。
3.工艺流程图：

4.合成工艺的改进
上述方法是开始试制时的工艺，使用这种工艺合成方法人工搅拌时散发的气体对工人的身体侵害严重，为了减少气体呛人，我们改用了氧化镁净浆工艺反应法。用盐酸稀释法合成的卤水和工艺改进后的卤水质量一样，其不同的是改变了原来的盐酸稀释为氧化镁调制成稀浆，氧化镁的水灰比为2～2.5：1，即水为2～2.5，氧化镁为1。由于废盐酸很难大量收集，我们又把废盐酸改变为成品工业盐酸。工艺改进后氧化镁稀浆和盐酸可以通过塑料管远距离控制自流入容器中，盐酸和稀浆发生自动反应，这种方法不用人工搅拌，避免了氯化氢的呛人气体对人的侵害。在反应容器前放一排风扇更好。其它工艺同盐酸稀释法相同。
5.改进后的工艺流程图：
二、制备配比计算与研究
1、关于合成卤水的配比方法
由于废盐酸含量不同，菱镁粉中氧化镁的含量也不同，在制备时就要根据废盐酸的含量来计算反应的菱镁粉的用量，例如一吨30%含量的废盐酸，菱镁粉中氧化镁的含量为80%，需要用多少菱镁粉来中和？
MgO + 2 HCl = MgCl2 + H2O
40.31 73.91 95.22 18
1>一吨盐酸溶液含有HCl为：1000kg×30%=300kg
2>每公斤HCl需要多少MgO（100%）中和：
40.31÷72.91= 0.5529 <kg>
3>300kgHCl需要多少MgO（100%）
300×0.5529=165.87 <kg>
4>一吨含量为30%的盐酸需用80%含镁量的菱镁粉用量：
165.88÷80%=207.356 <kg>
此种计算方法在实际应用中较不方便，可直接用下式计算：
GHCl?a%?MMgO
GMgO = ———————
b?%?M HCl

  1000×30%×40.31
= ————————
  80%×72.91
= 207.36 <kg>
式中：a%——HCl含量；b%——MgO含量。
2.关于合成卤水的浓度计算：
M MgCl2?a%?b%
G MgCl2 = —————————×100
M HCl?b%＋MgO?a%

95.22×30%×80%
= —————————×100
72.91×80%+40.31×30%
= 32.44%
三、关于合成卤水同天然卤片对菱镁砼机械性能的影响试验
1.试验目地：了解合成卤水同天然卤片对菱镁抗压强度的影响。
2.试验方法：
1 >采用配比：菱镁粉：卤水=1：0.8净浆试块两组。
2 >采用配比：菱镁粉：锯沫：卤水=1：0.7：1.5砼试块两组。
3．试验条件：在同等室内温度18～20℃条件下养护。试块尺寸：7.07×7.07×7.07<cm>，菱镁粉含镁量85%，锯沫含水率27%。

4.结论：通过两种方案的试验对比分析，合成卤水应用在菱镁砼胶凝材料中，采用同一波美度同一用量时，用合成卤水制作的菱镁砼构件的抗压强度，比天然卤水制作的构件抗压强度略高，脱模快，无潮湿现象（不加任何改性剂基本不反卤）且质量比较稳定，人工合成卤水在使用过程中稀释比较方便，无杂质。由此可见，用合成卤水做为菱镁砼材料的拌合剂是完全可行的。
四、关于合成卤水的成本分析
方程式：MgO +2 HCl= MgCl2 + H2O
40.31 72.91 95.22 18
则知，生产一吨无水氯化镁需要用盐酸100% 765.8kg,而通常工业废盐酸中含HCl为28%左右，比重d=1.14，即需要28%的HCl用量为2735kg.。若按每吨废盐酸以50元/t计，则需要136.8元。相应需要氧化镁85%的菱镁粉500kg,按每吨130元计，则需65元。
两项费用相加：136.8+65=201.8元/t
除去10%损耗：201.8÷0.9=221.98元/t
但在常温常压时的氯化镁是含有六个结晶水的晶体氯化镁< MgCl2?6 H2O>分子量203.31，因此，生产一吨无水氯化镁则相当于二吨含六个结晶水的天然氯化镁。若以青海盐湖卤计价120元/t，则合成卤水成本价与天然卤基本相当。但若购买议价的工业盐酸200元/t计（计划供应120/t元），则合成卤水的成本将高于天然卤大约1.5倍。由此可见，若利用工业废盐酸制作合成卤水是有一定的经济效益和市场潜力的。
注：这是一九八五年的物价参考。如今经市场调查，卤片价格上涨大于盐酸涨幅1.5倍。
五、结论
通过以上探讨可得下述结论：
1.利用工业废盐酸与菱镁粉合成氯化镁的生产工艺简单可行，它不需要特殊的设备和昂贵的器材就能实现生产。
2.从试块的强度试验看，合成卤水在波美度低于天然卤浓度时，抗压强度能与天然卤相呼应并没发现有反卤现象，因此，利用合成卤水作为菱镁砼材料的拌和剂能够满足强度要求。
3.从成本分析看，若利用工业用废盐酸为原料来合成，则生产成本与天然卤价格相接近，且质量好、性能稳定。假如用工业盐酸合成卤水，对生产质量要求高，不返卤、耐久的制品效果非常理想。
因此，利用工业废盐酸的综合利用来生产合成卤水，不但可以变废为宝，化害为利，而且对于菱镁砼行业也是一个值得探讨的途径。同时，也是解决卤资源短缺、缓解交通运输的矛盾和解决短期性卤片供应不足的一条好路子。
六、对用合成卤水制作的承重构件的耐久性观察
光阴似箭，一幌二十二年了。在今天回顾人工合成卤水生产菱镁制品时，我们倍感当时的研制意义重大，为我们现在急需知道的菱镁制品的耐久性提供了可靠的依据。
上面我们叙述了人工合成卤水的方法工艺及试块机械性能试验，同时，我们厂还用合成卤水生产了大量的小波瓦，房梁屋架、立柱等制品。我们的活动房在构件安装时施工队反应强度特别高，从没发现有反卤现象。
实例如下：
现列举1991年我厂厂址搬迁，因为工期紧来不及生产房梁，我们在车间墙体砌成后从老厂拆来了1985年下半年用合成卤水生产的7米菱镁梁第二次使用。到了2001年为了改善职工住房和办公条件，我们对工厂重新设计，拆除了原来的生产车间改建办公楼。在拆除过程中使用了拖拉机拉倒拆除法，24间房梁在受到强力的摔砸后无一断裂损坏，我们全厂职工受到了很大启发，一致认为再来一次试用它看能撑多少年？
2007年的6月13日美国Poliymer Global Holdings,Inc.驻亚洲地区首席执行官：龙静国先生到宁陵县菱镁制品厂参观考察时谈到：菱镁制品到底能有多少年的耐久性时，我们亲眼目睹了二楼和三楼上面第三次使用的菱镁梁，看到了凡是梁角和斜称处都存在以前的钉眼和没拔完的旧钉，表面呈黄白色、十分干燥、无返卤泛霜、无裂纹，无变形现象。屋架结构为砖瓦式屋顶结构：梁上安放檩条，檩条上面放木板，木板上面放油毡，油毡上面加一层粘土，粘土上面放红机制大瓦，脊上用砖和瓦垒脊。这样就形成了承重梁。面对这二十二年的用合成卤水生产的房梁，龙静国先生赞叹不已说：“让我看再用50年也坏不了”。这是用实际的年限证实了菱镁制品只要把住质量关，一般的应用环境下，在新型建筑材料使用年限的规定上完全是符合要求的。用人工合成卤水生产玻镁平板、轻体墙板、中央空调管道会更加有质量保证。不防大家按我们的方法用盐酸合成氯化镁（卤水）试验一下，或到河南省宁陵县菱镁制品厂参观考察一下，用合成卤水制作的承重构件的耐久性，是否属实或大大超出您的预料。现将正在使用的办公楼照片附后，请来参观之。