鎂呈銀白色，元素符号為Mg，在元素周期表中屬ⅡA族，原子序數12，原子量24.305，化合價為 2，密集六方晶體，密度1.74g/cm³，約為鋁密度的64.4%，鐵密度的22.1%。由于它的密度小，故把它列為有色輕金屬。

有色輕金屬共有7種，按密度大小排列如下：

鋇（Ba） 3.5g/cm³

鋁（Al） 2.7g/cm³

锶（Sr） 2.6g/cm³

鎂（Mg）1.74g/cm³

鈣（Ca） 1.54g/cm³

鈉（Na） 0.97g/cm³

鉀（K） 0.86g/cm³

此外，還有4種稀有輕金屬：

铯（Cs）1.87g/cm³

铍（Be）1.848g/cm³

铷（Rb）1.53g/cm³

锂（Li）0.534g/cm³。

由于鎂的密度小，又可以與鋁、鋅、錳、锆、锂、钍、銀、稀土等形成一系列的有工業使用價值的鎂基合金，故鎂又獲得最輕的結構金屬材料美譽，雖然還有一些金屬的密度比鎂的小，但它們不能形成有實用價值的結構材料或廣為應用的功能性能。由于鎂及鎂合金密度小，用它們取代鋼、鑄鐵、鋁等制造交通運輸裝備零部件可大幅度減輕其自身質量，節能減排效果卓著。鎂還有21世紀綠色金屬的美稱，用途會越來越廣，大有用武之地。

從曆史的角度來看，鎂的冶煉方法可概略分成三個階段：

第一階段是采用化學法，亦稱為金屬熱還原法，即利用比鎂活性更大的金屬之蒸氣來還原氧化鎂或氯化鎂，以取得鎂金屬。在元素周期表上，原子序在鎂之前的金屬僅有锂、铍、鈉三種，以這種方法來取得金屬鎂，需要耗用很多的金屬锂或金屬鈉，并且産量少，生産成本高，目前僅有實驗室制備少量鎂金屬會使用此方法。

第二階段則是融熔電解法(簡稱電解法)，主要為電解融熔的無水氯化鎂，這個方法獲得了廣泛的應用，但是耗電量大，成本較高。

第三階段是熱還原法，主要是将白雲石加熱分解為氧化鎂，再用碳或矽鐵還原鎂。根據熱還原的方法分成碳熱法、矽熱法等數種。熱還原法的特點是不用電力做熱源，原料來源廣泛，工藝過程簡單，投資少、建廠快。也因此近十年來全球主要煉鎂方法主流從電解法轉而變成熱還原法。

熱還原法根據還原劑種類的不同，可分成三種，分别為：碳熱法、碳化物法及矽熱法。

碳熱法在制程中會用到大量氫氣，所以若稍有不慎會造成勞工安全問題；碳化物法使用的還原劑之一為碳化鈣，其活性較低、容易水解且使用量大，所以以上兩種在工業上已鮮少使用。

目前熱還原法主流為矽熱法，是用金屬或其合金作為還原劑來還原氧化鎂，得到鎂蒸氣後，再經由冷凝濃縮，即可得到鎂金屬。還原劑可以是矽、鋁、鈣、錳，锂等金屬，就經濟考慮，以含矽量75%的矽鐵合金最常被使用，又因為其中鐵不參與反應，故稱為矽熱法。

矽熱法又可分成外熱法以及内熱法，目前主流的Pidgeon法/Bolzano法即屬于外熱法，Magnetherm法則屬于内熱法。以下分項說明。

1941年加拿大科學家皮江(Lloyd Montgomery Pidgeon)教授發明了一種矽鐵熱還原煉鎂方法，稱為皮江法(Pidgeon Process)。皮江法是以白雲石、矽鐵和氟石為原料，把鍛燒後的白雲石、矽和氟石制成粉末，再将粉末混合，制成球團，并在1170~1250°C的耐熱還原罐中，在13.3Pa或更高真空條件下，保持10～12小時還原，鎂蒸汽溢出後在500°C延伸端冷凝，得到冠狀結晶鎂。

加拿大于1942年第一個建立采用皮江法的鎂廠，而目前中國約有95%以上的鎂廠采用皮江法提煉鎂金屬。而Bolzano Process則是皮江法煉鎂的改進方法。與皮江法煉鎂的主要不同在于，Bolzano Process采用了豎式電内熱還原爐。此法由于意大利的Bolzano鎂廠試驗成功而得名。20世紀80年代這種方法的鎂最高年産量為1.2萬噸。

Magnetherm法是法國Pechiney公司于60年代研究成功的一種新工藝，該法以鋁土礦(Al₂O₃)和白雲石做為原料，矽鐵作為還原劑，在真空電爐中進行還原反應；加鋁土礦的主要目的是降低渣的熔點，便于液态排渣。矽在矽鐵中的活度随矽濃度的下降而下降，當矽濃度降到18～20%時，還原反應便會停止，因此裝料中需配入過量的矽鐵。反應溫度為1600~1700°C，真空度為0.266~13.3kPa。該法的最大特點是爐内所有的物質都為液态。還原産生的鎂蒸氣在冷凝器（675℃）凝結成液态鎂，流入收集罐中，經過精煉，然後鑄錠。爐渣積聚到一定程度後，通入氩氣破壞真空，拆卸收氣罐排出爐渣。從爐渣分離出低品位矽鐵（含Si量20%可用作煉鋼的脫氧劑）後，以水急冷，直接制成水泥。盡管Magnetherm Process的産品純度略低于皮江法，但該法具有生産半連續化、單體設備産能大（一台4,500KW的爐子，可日産7～9噸鎂），除法國之外，70年代以來，美國、南斯拉夫和巴西等國，也先後采用過這一技術。

三、最新鎂冶煉法

鎂的發現至今也不過200年，而鎂的冶煉法從化學法、電解法進入到熱還原法之後，在1960年代Magnetherm法應用以來，似乎就無較大進展。所幸進入21世紀，又有兩種新的冶煉法披露，以下分别說明。

2004年，南非的MINTEk與Eskom公司共同發表了Mintek Thermal Magnesium Process(簡稱MTMP法)，又因為這個方法是由兩家南非公司所共同開發的，所以又稱為南非熱法。這種技術可在常溫下連續生産。MINTEK公司充分利用自身直流電弧爐熔煉技術的優勢，鍛燒白雲石産生鎂蒸汽，在冷凝器中形成液态鎂，常壓下可釋放液态鎂再次冷凝形成粗鎂，并從爐中除渣，此法有勞動生産率高，生産成本較低等優點。MTMP法是Magnetherm法的改進，雖然使用電弧爐，但是主要反應還是熱還原，因此可以歸類為熱還原法的一種。在使用35MW電弧爐的前提下，産量約為每天100公噸。

Zuliani Process是由加拿大多倫多大學冶金工程學博士Douglas Zuliani成功開發出來的鎂金屬冶煉新技術，該技術号稱可以從白雲石原料直接生産鎂金屬。2007年3月加拿大Gossan Resource Limited公司宣布購買該項新技術，并在全球獨家擁有這一新技術的100%的知識産權。新工藝技術采用了原來法國Pechiney公司和美國Alcoa公司的鎂金屬生産工藝技術(也就是Magnetherm法)來加以改良。

Zuliani Process降低了對能源和關鍵原材料的用量，通過對傳統矽熱技術的強化，在不采用真空狀态就能改進鎂回收率和矽還原頻率。不過這一鎂生産新技術在投入工業生産之前還需要驗證，并将實施一個三階段的評估過程。第一階段是避免熔化固态鎂，這對于皮江法和其他矽熱法都是一個大問題；第二階段包括最終标準率試驗。第三階段是中間試驗廠，展示新工藝技術的服務年限。和傳統的皮江法鎂生産工藝技術相比，新工藝技術号稱降低生産成本達到25%。

鎂金屬的冶煉從最早的化學法(金屬還原法)進步到電解法，又進步到熱還原法。進入21世紀，又有科學家從原本的工藝中加以改良成為新的煉鎂技術。新的技術環繞的仍然是生産效率，比如更快速的生産方法、降低原本的嚴苛條件需求等。

科家們對于金屬鎂制備的熱衷顯示了市場對于鎂金屬的高度關注，全球産量的上升、應用層面的日漸廣泛更顯示鎂金屬是一個非常有潛力的工業用金屬，且與其他金屬相比較，鎂金屬并且沒有匮乏之虞。煉鎂技術的不斷演進造福了下遊應用産業，假以時日鎂金屬的殺手級應用出現，相信又是一番不一樣的榮景。

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