郭如新

（天津堿廠，天津 300450）

水鎂石、水菱鎂石和斜方云石資源、加工與應(yīng)用

郭如新

（天津堿廠，天津 300450）

對水鎂石、水菱鎂石和斜方云石資源及其加工和應(yīng)用進(jìn)行了評述。包括上述資源的發(fā)展歷史、化學(xué)組成和物性參數(shù)、資源儲量和礦石品位、生產(chǎn)加工以及在不同領(lǐng)域（如鎂質(zhì)阻燃劑、中和劑、重金屬離子脫除劑、鎂肥、飼料添加劑等）的應(yīng)用，并對它們的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

水鎂石；水菱鎂石；斜方云石；鎂質(zhì)阻燃劑

在富鎂非金屬礦中有3種稀有罕見的資源，即水鎂石、水菱鎂石和斜方云石。這3種礦物僅分布于少數(shù)幾個國家，儲量也屬于中等規(guī)模。由于這類礦物質(zhì)地純凈、色澤潔白、開采簡易、加工便捷，同時又有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因此近年來對此類礦物的開發(fā)應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。

1 發(fā)展歷史

1.1 水鎂石

水鎂石為美國礦物學(xué)家 Archibald Bruce于1814年在美國新墨西哥州的 Hoboken發(fā)現(xiàn)，G.J. Haüy稱之為 “水合鎂氧”（magnesia hydrate），Von Leuhard則稱之為“水合石棉”（talc-hydrate）。到1924年才由法國礦物學(xué)家F.S.Beudent定名為水鎂石。

1.2 水菱鎂石

水菱鎂石于1915年在加拿大British Columbia Atlin首次發(fā)現(xiàn)，C.J.Young稱其為 “snow-white”或“white-flower”。之后，C.W.Wach-toneister等做了組成分析，確認(rèn)其由MgO、CO2和H2O組成，其比例為 4∶3∶4或 3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O，并稱之為“magnesia alba”，以之與Patterson法合成堿式碳酸鎂相區(qū)別。

20世紀(jì)70年代以來，在土耳其Antalya的Burdur和希臘北部的Kozani均發(fā)現(xiàn)了大型水菱鎂石礦床，后者與斜方云石共生。水菱鎂石的研究開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用也是從這時開始的。

1.3 斜方云石

斜方云石為美國礦物學(xué)家 Walter Froederik Hunt在美國的 Currant Creek發(fā)現(xiàn)，1953年 G.T. Faust詳細(xì)報道了這一礦物。隨著土爾其、希臘兩國在各自國家分別發(fā)現(xiàn)水菱鎂石－斜方云石共生礦，經(jīng)過研發(fā)并作為商品推廣之后才逐漸為人們所認(rèn)知。

2 化學(xué)組成與物性參數(shù)

表1為水鎂石、水菱鎂石和斜方云石的化學(xué)組成和有關(guān)物性參數(shù)。

表1 水鎂石、水菱鎂石和斜方云石的化學(xué)組成和物性參數(shù)

3 資源概況與礦石品位

3.1 資源概況

3.1.1 水鎂石

據(jù)I.Wilson［1］估計，2007年全球已探明的水鎂石礦床資源總量為5.29×107t，中國為2.6×107t，俄羅斯為1.24×107t，美國為1.1×107t，加拿大有多處水鎂石資源產(chǎn)地，儲量不明。

在I.Wilson的資料中，中國吉林吉安（2×106t）、陜西寧強(qiáng)（7×106t）和河南西峽等處的資源情況未包括在內(nèi)。

3.1.2 水菱鎂石

水菱鎂石是中國西藏鹽湖資源中儲量最多的4種礦物之一，僅班戈湖的儲量就在1.0×108t以上。在西藏鹽湖蒸發(fā)巖中所含有的27種礦物中，水菱鎂石和硼鎂石的儲量最高。此外，在青海察爾汗、一里坪、大浪灘、大柴旦以及札布耶等鹽湖中均蘊(yùn)藏著豐富的水菱鎂石資源［2-3］。

加拿大水菱鎂石資源主要分布于BC省Atlin、Cariboo、Meadow和Lilloct等鹽湖中。加拿大能源、礦產(chǎn)和石油資源部于1987年提交的一份調(diào)查報告中，對BC省菱鎂礦、水鎂石和水菱鎂石等3種鎂質(zhì)礦物資源分布情況做了詳細(xì)論述［4］。

此外，在西班牙的Santandar、美國的Carlsbad、英國Pennine也發(fā)現(xiàn)了水菱鎂石礦物。

3.1.3 斜方云石

關(guān)于斜方云石資源中國未見報導(dǎo)，國外情況不清。

3.2 礦石品位

表2為國內(nèi)外水鎂石、水菱鎂石和斜方云石礦石品位情況。

表2 水鎂石、水菱鎂石、斜方云石礦石品位%

表3 中國水鎂石產(chǎn)品生產(chǎn)加工企業(yè)和產(chǎn)品品種

4 生產(chǎn)加工

4.1 水鎂石

根據(jù)文獻(xiàn)［1］所示，中國從事水鎂石生產(chǎn)加工的企業(yè)共有16家，主要集中在遼寧鳳城地區(qū)，該地區(qū)水鎂石礦為晶型結(jié)構(gòu)。纖維狀水鎂石則產(chǎn)于陜西、河南、河北等省，中國水鎂石生產(chǎn)加工企業(yè)和產(chǎn)品品種見表3。2007年中國水鎂石生產(chǎn)能力為8.62×105t，為世界總生產(chǎn)能力1.127×106t的76.5%。

國外有多個國家利用產(chǎn)自中國的水鎂石生產(chǎn)氫氧化鎂阻燃劑，其中以瑞士 Inceomin公司最早（1993）。其他主要有意大利的Nuova Sima公司，美國的Minelco Specialities和Delam Ltd.公司，日本的Konoshima、Ajinomoto、Faimatec公司以及荷蘭的AnkerpoortNV公司。

4.2 水菱鎂石-斜方云石

用水菱鎂石-斜方云石的混合物生產(chǎn)鎂質(zhì)阻燃劑，具有環(huán)境友好、成本低廉、性價比高等特點。利用產(chǎn)于土耳其的水菱鎂石、水菱鎂石-斜方云石共生礦和產(chǎn)于希臘的水菱鎂石-斜方云石共生礦生產(chǎn)鎂質(zhì)阻燃劑的企業(yè)見表4。

4.3 阻燃劑級水菱鎂石-斜方組成（表 5）［5-6］

5 應(yīng)用領(lǐng)域

5.1 阻燃劑

就目前研發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀來看，用水鎂石、水菱鎂石-斜方云石生產(chǎn)鎂質(zhì)阻燃劑是其主要的應(yīng)用領(lǐng)域，兩者作為高聚物阻燃劑的應(yīng)用，在國外已分別有20 a和40 a的歷史，且均處于增長和提升階段。具有環(huán)境友好、成本低廉、應(yīng)用市場穩(wěn)健、性價比高等特點，有著較為樂觀的發(fā)展前景［7－9］。

5.2 中和處理劑

利用水鎂石原礦及其煅燒產(chǎn)物作中和處理劑，是中、低品位水鎂石應(yīng)用最多的領(lǐng)域。由于氫氧化鎂或氧化鎂所具有的緩沖性能，可使作業(yè)過程中pH始終保持在9左右，即使過量，pH也不會超出這一范圍，且易于撐控?？蓮V泛用于不同行業(yè)對中、酸性廢水與廢液的處理。水鎂石料漿還可用于煙氣脫硫，脫硫率在90%以上，用經(jīng)過活化處理過的細(xì)粉狀物料調(diào)制成的料漿脫硫效果更好［10］。利用水鎂石作為弱堿性中和處理劑較傳統(tǒng)堿類物質(zhì)具有明顯的環(huán)境優(yōu)勢和技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

5.3 重金屬離子吸附脫除劑

利用水鎂石良好的吸附性能，可從工業(yè)廢水、酸性廢液中脫除各種重金屬離子（如Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+、Cr3+、Fe3+等）。一種稱為“Akvamag”（俄羅斯產(chǎn)水鎂石）的材料被廣泛用于中和由各種無機(jī)酸（H2SO4、HCl、HNO3和H3PO4）形成的酸度，同時脫除廢水、廢液中的重金屬離子，其吸附能力是沸石的8～10倍，吸附能力由大到小順序為 Cu、Zn、Cd、Co、Ni、Mn［11-12］。對脫除酸性液體中的Cu2+效果尤為顯著［13］。

5.4 鎂肥、飲料添加劑

氫氧化鎂在一些國家已被正式注冊為鎂肥。一種以水鎂石為基體的粒狀鎂肥組成如下：水鎂石［0.2～0.25mm，w（MgO）=57%～61%］85%；一水硫酸鎂［w（MgO）=22%～29%］8%；輕燒氧化鎂［w（MgO）＝60%～85%］7%。用水對上述粉料進(jìn)行混合干燥處理，制得成品。這種含枸溶性MgO為53%～62%，水溶性MgO為3%～5%的粒狀鎂肥具有一定的強(qiáng)度且緩效，可作為堿性含硫鎂肥使用，也可用于酸性土壤或被酸雨污染的土壤［14］。

水鎂石粉還可用作動物飼料添加劑，以預(yù)防牛羊群體因缺鎂而引發(fā)牧草眩暈癥。美國ACM公司由水鎂石生產(chǎn)飼料添加劑已有近15 a的歷史。俄羅期RMCC公司亦有此種產(chǎn)品。

5.5 其他

近期開發(fā)的一項水鎂石的新用途是用來固定由化石燃料燃燒時所產(chǎn)生的CO2，形成相當(dāng)穩(wěn)定的碳酸鹽，從而減少向大氣中排放量。美國Arizona大學(xué)（該州有豐富的水鎂石資源）H.A.Bearat對該研究做了詳細(xì)論述［15］，文獻(xiàn)［16-18］也對此進(jìn)行了研究。

水鎂石還可用來處理并消除核廢物堆存場地由錒系元素所造成的污染。其作用為：1）提高pH以阻止堆存場地錒系元素的溶解；2）吸收大氣中的CO2，生成水合碳酸鎂（MgCO3·3H2O）和水菱鎂石以減少環(huán)境pH降低的機(jī)會；3）形成黏結(jié)性實體，藉以固結(jié)廢物以減少其轉(zhuǎn)移和流失。這項技術(shù)曾在美國新墨西哥州Carlsbad核廢物堆存巖鹽洞穴應(yīng)用［16，19-20］。水菱鎂石-斜方云石混合物［1∶（1～0.6）］可代替鈦白粉作為涂料生產(chǎn)用的填充劑和增量劑，還可用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，特種密封材料及造紙工業(yè)用涂布劑等［5］。

表4 國外水菱鎂石阻燃劑生產(chǎn)企業(yè)

表5 阻燃劑級水菱鎂石-斜方云石礦粉規(guī)格和實物組成 %

6 前景展望

1）中國現(xiàn)已探明的水鎂石和水菱鎂石資源儲量分別為3.0×107t和1.0×108t，前者屬中等規(guī)模，后者為大型礦床?，F(xiàn)有的研發(fā)工作顯示，水鎂石和水菱鎂石是生產(chǎn)鎂質(zhì)阻燃劑的理想的天然原料，具有環(huán)境友好、資源易得、成本低廉、性價比高的特點。將水鎂石、水菱鎂石用于高附加值、高技術(shù)含量專用化學(xué)品和功能化學(xué)品（如阻燃劑）的生產(chǎn)上，是綜合利用兩種資源的重要方向之一。

2）水鎂石的應(yīng)用環(huán)境多種多樣，且環(huán)境友好、效果顯著；技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理；實施簡易、作業(yè)安全。中、低品位水鎂石在眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

3）西部開發(fā)是中國的發(fā)展戰(zhàn)略，水菱鎂石的成功利用將是對青藏地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項貢獻(xiàn)。當(dāng)前的工作是做好水菱鎂石的研發(fā)與儲備工作。

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Resources，processing，and application ofbrucite，hydromagnesite，and huntite

Guo Ruxin
（Tianjin SodaWorks，Tianjin 300450，China）

A review on the processing and application ofbrucite，hydromagnesite，and huntite resourceswas given.Histories，chemical composition，physicalparameters，resource reserve，ore grade，production processing aswellasapplications（such as magnesium flame retardants，neutralizing agent，heavymetal ion removing agents，magnesium fertilizer，and feed-additives）of those resourceswere introduced respectively and theirdevelopment in futurewasalso prospected.

brucite;hydromagnesite;huntite;magnesium flame retardant

TQ132.2

A

1006-4990(2012)02-0013-04

2011-08-10

郭如新（1935—），男，高級工程師，參與編、譯、審、校純堿方面專著5部，已公開發(fā)表文章130多篇。

聯(lián)系方式：022－66312130