水镁石、水菱镁石和斜方云石资源、加工与应用

郭如新

（天津碱厂，天津 300450）

水镁石、水菱镁石和斜方云石资源、加工与应用

郭如新

（天津碱厂，天津 300450）

对水镁石、水菱镁石和斜方云石资源及其加工和应用进行了评述。包括上述资源的发展历史、化学组成和物性参数、资源储量和矿石品位、生产加工以及在不同领域（如镁质阻燃剂、中和剂、重金属离子脱除剂、镁肥、饲料添加剂等）的应用，并对它们的发展前景进行了展望。

水镁石；水菱镁石；斜方云石；镁质阻燃剂

在富镁非金属矿中有3种稀有罕见的资源，即水镁石、水菱镁石和斜方云石。这3种矿物仅分布于少数几个国家，储量也属于中等规模。由于这类矿物质地纯净、色泽洁白、开采简易、加工便捷，同时又有着广泛的应用领域，因此近年来对此类矿物的开发应用引起了广泛的关注。

1 发展历史

1.1 水镁石

水镁石为美国矿物学家 Archibald Bruce于1814年在美国新墨西哥州的 Hoboken发现，G.J. Haüy称之为 “水合镁氧”（magnesia hydrate），Von Leuhard则称之为“水合石棉”（talc-hydrate）。到1924年才由法国矿物学家F.S.Beudent定名为水镁石。

1.2 水菱镁石

水菱镁石于1915年在加拿大British Columbia Atlin首次发现，C.J.Young称其为 “snow-white”或“white-flower”。之后，C.W.Wach-toneister等做了组成分析，确认其由MgO、CO2和H2O组成，其比例为 4∶3∶4或 3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O，并称之为“magnesia alba”，以之与Patterson法合成碱式碳酸镁相区别。

20世纪70年代以来，在土耳其Antalya的Burdur和希腊北部的Kozani均发现了大型水菱镁石矿床，后者与斜方云石共生。水菱镁石的研究开发和工业应用也是从这时开始的。

1.3 斜方云石

斜方云石为美国矿物学家 Walter Froederik Hunt在美国的 Currant Creek发现，1953年 G.T. Faust详细报道了这一矿物。随着土尔其、希腊两国在各自国家分别发现水菱镁石－斜方云石共生矿，经过研发并作为商品推广之后才逐渐为人们所认知。

2 化学组成与物性参数

表1为水镁石、水菱镁石和斜方云石的化学组成和有关物性参数。

表1 水镁石、水菱镁石和斜方云石的化学组成和物性参数

3 资源概况与矿石品位

3.1 资源概况

3.1.1 水镁石

据I.Wilson［1］估计，2007年全球已探明的水镁石矿床资源总量为5.29×107t，中国为2.6×107t，俄罗斯为1.24×107t，美国为1.1×107t，加拿大有多处水镁石资源产地，储量不明。

在I.Wilson的资料中，中国吉林吉安（2×106t）、陕西宁强（7×106t）和河南西峡等处的资源情况未包括在内。

3.1.2 水菱镁石

水菱镁石是中国西藏盐湖资源中储量最多的4种矿物之一，仅班戈湖的储量就在1.0×108t以上。在西藏盐湖蒸发岩中所含有的27种矿物中，水菱镁石和硼镁石的储量最高。此外，在青海察尔汗、一里坪、大浪滩、大柴旦以及札布耶等盐湖中均蕴藏着丰富的水菱镁石资源［2-3］。

加拿大水菱镁石资源主要分布于BC省Atlin、Cariboo、Meadow和Lilloct等盐湖中。加拿大能源、矿产和石油资源部于1987年提交的一份调查报告中，对BC省菱镁矿、水镁石和水菱镁石等3种镁质矿物资源分布情况做了详细论述［4］。

此外，在西班牙的Santandar、美国的Carlsbad、英国Pennine也发现了水菱镁石矿物。

3.1.3 斜方云石

关于斜方云石资源中国未见报导，国外情况不清。

3.2 矿石品位

表2为国内外水镁石、水菱镁石和斜方云石矿石品位情况。

表2 水镁石、水菱镁石、斜方云石矿石品位%

表3 中国水镁石产品生产加工企业和产品品种

4 生产加工

4.1 水镁石

根据文献［1］所示，中国从事水镁石生产加工的企业共有16家，主要集中在辽宁凤城地区，该地区水镁石矿为晶型结构。纤维状水镁石则产于陕西、河南、河北等省，中国水镁石生产加工企业和产品品种见表3。2007年中国水镁石生产能力为8.62×105t，为世界总生产能力1.127×106t的76.5%。

国外有多个国家利用产自中国的水镁石生产氢氧化镁阻燃剂，其中以瑞士 Inceomin公司最早（1993）。其他主要有意大利的Nuova Sima公司，美国的Minelco Specialities和Delam Ltd.公司，日本的Konoshima、Ajinomoto、Faimatec公司以及荷兰的AnkerpoortNV公司。

4.2 水菱镁石-斜方云石

用水菱镁石-斜方云石的混合物生产镁质阻燃剂，具有环境友好、成本低廉、性价比高等特点。利用产于土耳其的水菱镁石、水菱镁石-斜方云石共生矿和产于希腊的水菱镁石-斜方云石共生矿生产镁质阻燃剂的企业见表4。

4.3 阻燃剂级水菱镁石-斜方组成（表 5）［5-6］

5 应用领域

5.1 阻燃剂

就目前研发与应用现状来看，用水镁石、水菱镁石-斜方云石生产镁质阻燃剂是其主要的应用领域，两者作为高聚物阻燃剂的应用，在国外已分别有20 a和40 a的历史，且均处于增长和提升阶段。具有环境友好、成本低廉、应用市场稳健、性价比高等特点，有着较为乐观的发展前景［7－9］。

5.2 中和处理剂

利用水镁石原矿及其煅烧产物作中和处理剂，是中、低品位水镁石应用最多的领域。由于氢氧化镁或氧化镁所具有的缓冲性能，可使作业过程中pH始终保持在9左右，即使过量，pH也不会超出这一范围，且易于撑控。可广泛用于不同行业对中、酸性废水与废液的处理。水镁石料浆还可用于烟气脱硫，脱硫率在90%以上，用经过活化处理过的细粉状物料调制成的料浆脱硫效果更好［10］。利用水镁石作为弱碱性中和处理剂较传统碱类物质具有明显的环境优势和技术经济优势。

5.3 重金属离子吸附脱除剂

利用水镁石良好的吸附性能，可从工业废水、酸性废液中脱除各种重金属离子（如Cu2+、Zn2+、Cd2+、Ni2+、Cr3+、Fe3+等）。一种称为“Akvamag”（俄罗斯产水镁石）的材料被广泛用于中和由各种无机酸（H2SO4、HCl、HNO3和H3PO4）形成的酸度，同时脱除废水、废液中的重金属离子，其吸附能力是沸石的8～10倍，吸附能力由大到小顺序为 Cu、Zn、Cd、Co、Ni、Mn［11-12］。对脱除酸性液体中的Cu2+效果尤为显著［13］。

5.4 镁肥、饮料添加剂

氢氧化镁在一些国家已被正式注册为镁肥。一种以水镁石为基体的粒状镁肥组成如下：水镁石［0.2～0.25mm，w（MgO）=57%～61%］85%；一水硫酸镁［w（MgO）=22%～29%］8%；轻烧氧化镁［w（MgO）＝60%～85%］7%。用水对上述粉料进行混合干燥处理，制得成品。这种含枸溶性MgO为53%～62%，水溶性MgO为3%～5%的粒状镁肥具有一定的强度且缓效，可作为碱性含硫镁肥使用，也可用于酸性土壤或被酸雨污染的土壤［14］。

水镁石粉还可用作动物饲料添加剂，以预防牛羊群体因缺镁而引发牧草眩晕症。美国ACM公司由水镁石生产饲料添加剂已有近15 a的历史。俄罗期RMCC公司亦有此种产品。

5.5 其他

近期开发的一项水镁石的新用途是用来固定由化石燃料燃烧时所产生的CO2，形成相当稳定的碳酸盐，从而减少向大气中排放量。美国Arizona大学（该州有丰富的水镁石资源）H.A.Bearat对该研究做了详细论述［15］，文献［16-18］也对此进行了研究。

水镁石还可用来处理并消除核废物堆存场地由锕系元素所造成的污染。其作用为：1）提高pH以阻止堆存场地锕系元素的溶解；2）吸收大气中的CO2，生成水合碳酸镁（MgCO3·3H2O）和水菱镁石以减少环境pH降低的机会；3）形成黏结性实体，藉以固结废物以减少其转移和流失。这项技术曾在美国新墨西哥州Carlsbad核废物堆存岩盐洞穴应用［16，19-20］。水菱镁石-斜方云石混合物［1∶（1～0.6）］可代替钛白粉作为涂料生产用的填充剂和增量剂，还可用作橡胶补强剂，特种密封材料及造纸工业用涂布剂等［5］。

表4 国外水菱镁石阻燃剂生产企业

表5 阻燃剂级水菱镁石-斜方云石矿粉规格和实物组成 %

6 前景展望

1）中国现已探明的水镁石和水菱镁石资源储量分别为3.0×107t和1.0×108t，前者属中等规模，后者为大型矿床。现有的研发工作显示，水镁石和水菱镁石是生产镁质阻燃剂的理想的天然原料，具有环境友好、资源易得、成本低廉、性价比高的特点。将水镁石、水菱镁石用于高附加值、高技术含量专用化学品和功能化学品（如阻燃剂）的生产上，是综合利用两种资源的重要方向之一。

2）水镁石的应用环境多种多样，且环境友好、效果显著；技术可行、经济合理；实施简易、作业安全。中、低品位水镁石在众多领域有着广阔的应用前景。

3）西部开发是中国的发展战略，水菱镁石的成功利用将是对青藏地域经济发展的一项贡献。当前的工作是做好水菱镁石的研发与储备工作。

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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，高级工程师，参与编、译、审、校纯碱方面专著5部，已公开发表文章130多篇。

联系方式：022－66312130