海水中鎂的含量僅次於氯和鈉,位居第三,其濃度為1290毫克/升,總量為1800億噸。鎂和人類的關係極為密切。鎂合金可用來製造飛機、快艇;照明彈、鎂光燈那熾烈的光離不開鎂;堅實的高壓鍋含有鎂;鎂肥能促進農作物的光合作用,增加農作物的產量;鎂磚可耐2000℃以上的高溫,是堿性煉鋼爐不可少的爐襯;鎂氧水泥硬化快、強度高,是優質建築材料;另外,點豆腐的鹵水其主要成分就是氯化鎂;患了便秘的人,可用硫酸鎂作瀉藥。
隨著鋼鐵工業的發展,對鎂砂的質量要求越來越高,世界各國煉鋼所需的優質鎂砂,均要求雜質含量在2%—4%以下。陸地上的天然菱鎂礦燒結後製的鎂砂是達不到要求的。而海水提取的鎂砂早在60年代純度就達到96%—98%,目前純度已達到997%。這種超高純度的鎂砂,可以滿足冶金工業的特殊需要。因此,人們把海水作為鎂砂的“寶庫”,40多年來,從海水裏提取了大量的高純度鎂砂。現在美國、俄羅斯、日本鎂產量的45%以上是從海水中提取的。
世界上最早從海水提取鎂砂是在1885年。當時堿性煉鋼法興起,法國沒有天然鎂砂,就在南部海岸從地中海海水中提取鎂砂,但因工藝設備不過關,很快就停產了。
英國也沒有天然鎂砂,隻好從海水中提取。英國在1938年8月,進行工業化海水提鎂試驗成功,在東北海岸哈特普爾興建了年產1萬噸的海水鎂砂廠。第二次世界大戰後,隨著鋼鐵工業的發展,英國多次擴建該廠,到1978年,年產量已達25萬噸。該廠不僅是世界上第一個正式生產海水鎂砂的工廠,而且在60年代前一直是世界上生產海水鎂砂的最大工廠。
戰爭,促使美國於1940年開始發展海水鎂砂生產。當時製造一架飛機需要用05噸鎂來冶煉合金。美國於1941年在弗裏波特、1942年在貝拉斯科,分別建了年產18萬噸和32萬噸鎂砂的工廠。到1944年,美國已有6家海水提鎂工廠,年產29萬噸鎂砂。目前,美國共有7家公司8個工廠生產海水鎂砂,年產能力為77.5萬噸,占全國鎂砂總產量的74%,成為世界上生產海水鎂砂最多的國家。
日本的宇部化學公司,是目前世界上最大的海水鎂砂生產廠家,年產量達45萬噸。該公司從1949年開始生產海水鎂砂,當時年產4000噸鎂砂。日本第二大生產海水鎂砂的公司是新日本化學工業公司,其高純鎂砂產量占日本第一位(約92萬噸)。現在該公司年生產能力達20萬噸。日本生產海水鎂砂的能力達到年產70萬噸,位居世界第2位。
海水提鎂,最基本的方法是往海水中加堿,使海水形成沉澱。所用的堿,幾乎都是石灰。生產的簡要過程是,首先把海水打入沉澱槽,再把粉末石灰添入使之與海水快速反應,經過沉降、洗滌和過濾,就可得到氫氧化鎂沉澱塊,再進一步煆燒就可以得到耐火材料氧化鎂。為了製成金屬鎂,須加鹽酸把它變成氯化鎂,經過濾、幹燥,然後在電解槽中電解,就可得到金屬鎂。
海水提鎂,說起來簡單,在實際生產中,還有許多技術問題需要解決,其中最要緊的是解決海水的雜質。隻有先除掉海水中的碳酸、硫酸鈣、硼酸等雜質,才能生產出純淨的鎂砂。
近年來,海水提鎂技術和設備有了顯著發展,例如沉降分離設備由自然沉降配用回轉真空過濾機,發展到配用離心泵過濾機、管式過濾機,使鎂濾餅的水分由50%下降到40%乃至25%。在20世紀40年代末期應用了晶體返回法,改善了沉澱及過濾性能,使產量增加了1倍,燃料耗量降低1/3;到50年代,使用絮凝劑加速沉澱,又使生產能力提高1倍。此外,為了提高產品質量,由原來一次煆燒法改為二次煆燒法。煆燒設備由原來的豎窯發展成多層爐、回轉爐;所用燃料也由固體發展到液體或氣體燃料。所有這些改革均使鎂砂質量逐步提高。
當今世界上除了美、日、英三個主要生產海水鎂砂的國家外,還有十幾個國家生產海水鎂砂。目前世界海水鎂砂的年產量已達270萬噸,約占鎂砂總產量的1/3。我國由於陸地天然菱鎂礦資源豐富,鎂及鎂化合物的來源主要靠陸地解決,隻是根據需要每年利用製鹽鹵水生產一些氯化鎂,1983年為22萬噸。我國海水鎂礦的開發,近10年進行了一些研究和試生產。研究的內容包括產品種類、海水預處理、沉澱劑、降硼方法等方麵,並取得了可喜的成績。