1、白云石的開發與利用胡耘實材料15314班，輕化工程系材料工程技術，四川工商職業技術學院，四川都江堰611830)摘要：白云石是鈣和鎂兩種碳酸鹽的化合物，廣泛應用于建材、陶瓷、焊接、橡膠、造紙、塑料等工業中。此外在農業、環境保護、節能、藥用及保健等領域也得到了應用。白云石的主要成分是碳酸鈣鎂MgCa(CO)，氧化鎂在白云石中的最大理論含量為2174。我國是世界上鎂資源最為豐富的國家之一，鎂資源礦石類型全，分布廣，白云石礦40億噸以上，菱鎂礦(主要含MgCO)資源量約347億噸，鹽湖區鎂鹽資源遠景儲量達數十億噸，鎂資源總量占世界總儲量的225，居世界第一位”。白云石產品主要包括碳酸鎂、氧化鎂、氫氧

2、化鎂、金屬鎂、硫酸鎂等。緒論我國是鎂資源大國，擁有大量的鎂礦及海湖鎂鹽，為發展鎂鹽工業提供了良好條件。受技術及經濟條件的限制，我國的產品目前大多以技術含量少、附加值低的初級產品出售。目前各國正在開發的高附加值鎂系產品有氫氧化鎂阻燃劑、堿式硫酸鎂晶須、硼酸鎂晶須、高純氧化鎂、納米氧化鎂等。白云石主要產品及其生產工藝進展1碳酸鎂碳酸鎂碳酸鎂是鎂鹽中的重要的品種。碳酸鎂常用于橡膠工業中的填充劑和補強劑，以增強產品的耐磨性和抗拉強度；在建材工業中多與石棉混為多孔保溫材料，有隔熱、防火作用；搪瓷工業中用作鈦型搪瓷底釉助熔劑，可增強制品的抗壓強度和熱穩定性；在涂料工業中用作油墨、白漆的填充料，可增加白度和

3、遮蓋力；在玻璃工業中可作白玻璃的澄清劑；在日化工業中作為化妝品、爽身粉和牙膏的填充劑。隨著國民經濟的迅速發展，對高品質碳酸鎂的需求量逐年上升。目前，國內外以白云石為原料制備堿式碳酸鎂普遍采用一次碳化法或加壓二次碳化法。因制備工藝不同，產品的質量也不同，制備出的產品通常是無規則片狀或球形聚集體J。由于白云石碳化法生產成本低、過程易于控制，目前國內普遍采用此法生產輕質碳酸鎂。其生產過程就是將白云石礦破碎后在1000r左右煅燒，煅燒后獲取的熟料送入消化【1】池中消化成一定質量分數的灰乳液，灰乳液經分離除渣后送入碳化塔，與來自煅燒窯經洗凈加壓后的窯氣中的二氧化碳進行碳化反應，碳化合格后的碳化液經分離過

4、濾得濾渣(含鎂碳酸鈣、烘干后可作為副產品出售)和重鎂水清液。用蒸汽直接加熱至95C一103C,使之受熱分解成堿式碳酸鎂沉淀，該沉淀經分離脫水后在160r230C烘干，再經粉碎分級可得輕質碳酸鎂產品j。張黎黎等探討了在常壓下，以輕燒白云石粉料為原料采用二次碳化法制備堿式碳酸鎂的反應機理，并確定了最優工藝條件。結果表明，在一二次碳化pH值停止點pH:10、pH:=9,一、二次碳化CO2分壓為P(CO)=0.03MPa、P2(CO2)=0.1MPa、碳化液濃度25L、攪拌速度400r/min的條件下，制備出長度為601xm左右、截面直徑為2txm左右的棒狀堿式碳酸鎂，其氧化鎂含量為42，氧化鈣含量為

5、0.07%，白度為97.3%。謝英惠等用白云石為原料，在煅燒溫度：930°C1050°C，碳化溫度：2O°C40C,二氧化碳濃度：28%35%,添加劑：堿金屬鹽，熱解溫度：95CIO0C，制備出了合格的球狀碳酸鎂。胡慶福等以白云石為原料，采用噴霧和菌帽塔相結合二級二次碳化工藝，制取輕質碳酸鎂聯產超細含鎂碳酸鈣新產品，該工藝充分利用了白云石資源，環境效益良好，經濟效益顯著。【1】2.氧化鎂氧化鎂是目前用量最大的鎂鹽，主要用作耐火材料以及淺色塑料和橡膠制品的填充劑和補強劑，用于陶瓷、搪瓷、耐火坩堝、耐火磚等耐火材料的制造，還可以作磨光劑、粘合劑、油漆及紙張的填料、人造

6、纖維與氯丁橡膠和氟橡膠的促進劑和活化劑，與氯化鎂溶液混合后可制氯鎂水泥；醫藥上用作抗酸劑和輕瀉劑，用于治療胃酸過多，胃和十二指腸潰瘍等病；還可以用于玻璃、染料、酚醛塑料等方面；在化學工業中用于制造金屬鎂和硫酸鎂、氯化鎂及其他化學品，另外也用于水處理、煙道氣的洗滌等。目前白云石碳化法生產輕質氧化鎂，均采用常壓低溫（W25%）碳化法將鈣鎂分離制取輕質碳酸鎂，再經煅燒制取輕質氧化鎂，全過程溫度變化大，能耗高。白云石碳化法生產輕質氧化鎂（工業氧化鎂）的原理是首先將白云石煅燒得到輕燒白云石，然后將輕燒白云石消化，除渣后送入碳化塔，與來自煅燒窯的CO反應。碳化過程中，溶解在水溶液中的碳酸根按二級離解（即H

7、CO；和CO；,）其離解比例關系決定碳化液H濃度。【2】當pH為12.4時，呈CO；存在的占99.3%。由于氫氧化鈣堿性強、活性大，極易生成碳酸鈣沉淀。當氫氧化鈣幾乎全部轉化成碳酸鈣后，懸浮液pH值突降至8.59，并由氫氧化鎂溶液平衡決定。25C、pH值為8.5時，碳酸根離解呈HCO一形式存在的占97.5%，氫氧化鎂不斷溶解到液相中，生成碳酸氫鎂，但溶液pH值為7.5時即要停止碳化，以防碳酸鈣溶解。過濾后得到碳酸氫鎂溶液（俗稱重鎂水），最后將重鎂水熱解得到堿式碳酸鎂，再次過濾，干燥后得到堿式碳酸鎂。將堿式碳酸鎂在700C1000鍛燒即可得到氧化鎂【2】。3.氫氧化鎂【3】氫氧化鎂主要用途是生產

8、氧化鎂等鎂化學品，其次是阻燃劑、煙氣脫硫、燃料油添加劑和磁性記錄材料等。氫氧化鎂是近幾年發展起來的無機阻燃材料，它受熱分解釋放結合水，可以起到降溫和抑制合成材料燃燒初期發煙的作用。目前，以白云石為原料制備氫氧化鎂的方法主要有氨法、石灰法以及NaOH法等。氨法和其他制備氫氧化鎂的方法相比，技術路線新穎、合理，工藝簡單，原料廉價易得，利用率高，生產成本較低，且生產對環境無污染，具有較高的工業價值。但現在常用的氨法都是將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后進行提取，這樣不僅消耗了大量的能源，也造成了氨循環量大的缺點，同時氨泄露也會造成一定的環境污染”。張勇等使用流變相反應法提取鎂，使氨水沉淀獲得氫氧化鎂，工

9、藝具有能耗低，工藝簡單，提取率高的優點，并很好的實現了白云石中鈣、鎂的有效分離。試驗表明微波能加快鈣的溶出，降低沉淀的鈣含量和含水量，可以提高氫氧化鎂和鎂砂的品質。【3】4.其他產品除上述白云石的主要產品，以白云石為原料還可以生產硫酸鎂、碳酸鈣等。【4】白云山等III對煅燒后的白云石分別采用氯化銨溶液和硫酸銨溶液進行浸提，使其中的鈣、鎂得到較好的分離。用氯化銨溶液浸出CaO的最佳條件為：氯化銨溶液質量分數為20%，氯化銨過量10%，常溫浸取10min，CaO的浸出率可達98.8%,制備出了不同粒徑的球形和立方體形的高純度碳酸鈣。用硫酸銨溶液浸出MgO的最佳條件為：硫酸銨溶液質量分數為14，硫酸

10、銨過量10，加熱至餾出液的體積為總體積的15即可，此時MgO的浸出率可達989，制備出了高純度高活性的氧化鎂。在國外，生產不同晶形的超細(活性)輕鈣及超細超白、高純、表面改性的重鈣早已成為碳酸鈣行業的主攻方向。普通CaCO,用作填料僅起增容、降低成品價格作用，而超細CaCO(粒徑小于0.1m)不僅可以起到增容、降價作用,用于塑料、橡膠和紙張中,還具有補強作用。粒徑小于002g,m的CaCO產品,所具補強作用可以與白炭黑相比。粒徑小于0.08ttm且粒徑分布很窄的CaCO，可用作汽車底盤防石擊的填料。因此，超細CaCO,的研制、開發受到國內外的關注。采用碳化法經過煅燒、消化、碳化等工藝制得了超細碳酸鈣粉體【4】。展望我國是鎂資源大國，擁有大量的鎂礦及海湖鎂鹽，為發展鎂鹽工業提供了良好條件。受技術及經濟條件的限制，我國的產品目前大多以技術含量少、附加值低的初級產品出售。目前各國正在開發的高附加值鎂系產品有氫氧化鎂阻燃劑、堿式硫酸鎂晶須、硼酸鎂晶須、高純氧化鎂、納米氧化鎂等。因此，中國科研工作者應投入更多精力，開發超細氧化鎂、活性氧化鎂、球狀碳酸鎂、透明碳酸鎂、氫氧化鎂阻燃劑以及堿式硫酸鎂阻燃劑等高附加值產品，進而增加企業的經濟和社會效益。新建鎂鹽企業要上規模、上檔次、產品應系列化。【1】參考文獻：劉治國，池順都.化工