白云石的綜合開發(fā)與應(yīng)用

1、白云石的綜合開發(fā)與應(yīng)用白云石的綜合開發(fā)與應(yīng)用 2011年04月18日1引言 白云石是地球上重要的鈣鎂資源。形成過程中由于受到不同地質(zhì)作用和環(huán)境的影響，有著極其豐富的蘊(yùn)藏量。主要產(chǎn)地在山東、遼寧、山西、河北和兩湖等地。白云巖主要由白云石camgco)2為主要組分的碳酸鹽巖組成。所以經(jīng)?；烊胍恍┓浇馐⒄惩恋V物、燧石、菱鎂礦等雜質(zhì)，有時含有石膏、硬石膏、天青石、重晶石、黃鐵礦和有機(jī)質(zhì)等。一種用途非常廣泛的非金屬礦產(chǎn)。 2白云石礦系列產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用 2.1冶金行業(yè) 2.1.1煉鎂工業(yè) 原礦粒度為 30120mm白云石是生產(chǎn)金屬鎂的重要原料。即電解法和硅熱還原法。電解法工藝流程復(fù)雜，其冶煉方法主要分為

2、兩大類。投資高、建廠慢、電耗大，并且副產(chǎn)品是氯氣，易造成環(huán)境污染，只有大規(guī)模生產(chǎn)時才干獲取經(jīng)濟(jì)效益，所以小型鎂廠不宜采用此法；硅熱還原法又分為半連續(xù)法、內(nèi)熱法和皮江法。半連續(xù)法和內(nèi)熱法雖然單體設(shè)備生產(chǎn)能力大，但運(yùn)轉(zhuǎn)電耗高，且工藝技術(shù)還有待改進(jìn)。皮江法是將白云石煅燒后與硅鐵、螢石混合制成球，1100真空爐內(nèi)加熱，還原發(fā)生鎂蒸汽及其他物質(zhì)，再將鎂蒸汽冷卻后回收并鑄成鎂錠。目前在國內(nèi)來說，冶煉金屬鎂，一般都采用硅熱還原法，這種方法生產(chǎn)的鎂占金屬鎂產(chǎn)量的20%該方法中，鎂產(chǎn)出率的高低與煅燒白云石的活性度高低一致，而煅燒白云石的活性度又與白云石的mgocaosio2成分含量、最佳焙燒溫度、時間，貯存時間

3、的長短有關(guān)。 2.1.2耐火資料 白云石作為堿性耐火資料的重要原料之一。主要用于煉鋼轉(zhuǎn)爐襯，其重要性僅次于菱鎂礦。平爐爐膛，電爐爐壁，其次用于爐外精煉裝置和水泥窯等熱工設(shè)備。 白云石可制作白云石磚系列（目前主要有慣例白云石磚、增鋯白云石磚、增鋯鎂白云石磚等）電熔白云石碳磚和電熔鎂白云石碳磚等。后兩者的使用結(jié)果標(biāo)明。而與鎂碳磚的水平相近。另外，電熔白云石碳磚比燒結(jié)合成的鎂白云石碳磚使用效果要好。采用高純白云石加入鐵礦進(jìn)行煅燒制造的焦油白云石磚做爐襯時，采用噴補(bǔ)白云石噴補(bǔ)料的方法，可使煉爐的壽命顯著提高。例如，日本采用噴補(bǔ)這一方法，可使?fàn)t齡提高到幾千爐至一萬爐，而大型爐每年要耗用2550千t噴補(bǔ)級

4、白云石。水泥回轉(zhuǎn)窯上，與鎂尖晶石磚和鎂鉻磚相比，白云石磚系列作高溫?zé)Y(jié)帶內(nèi)襯更為適宜。但是白云石磚作為耐火資料，其易水化性使其用量和使用性能受到影響。因而，制砂和制磚時常常采用有利于提高抗水化性的工藝，如采用二步煅燒，通過機(jī)械和添加物活化的方法制取燒結(jié)溫度較低、致密度較高的白云石砂。所以，目前制砂工藝正向電熔和高純燒結(jié)砂及合成砂方向發(fā)展。 另有報道。而燒成磚經(jīng)瀝青浸漬后又可進(jìn)一步提高抗水化性。燒成直接結(jié)合白云石磚的抗水化性比瀝青結(jié)合磚高4倍。 2.1.3煉鐵高爐堵孔材料 據(jù)報道。效果比直接用作鐵水孔堵孔材料更好，武鋼曾把原礦粒度為 030mm白云石直接作為高爐鐵水孔堵孔材料。如果將 030mm

5、白云石燒白作為煉鋼高爐鐵水孔堵孔材料。銷售價格大概在1000元/t左右，具有比較好的前景。 2.2化工行業(yè) 2.2.1生產(chǎn)碳酸鎂 生產(chǎn)的碳酸鎂主要有以下三種：輕質(zhì)碳酸鎂、輕質(zhì)球狀碳酸鎂和輕質(zhì)透明碳酸鎂。 生產(chǎn)碳酸鎂要求白云石的化學(xué)成分(%如下：mgo18cao29sio24對k2ona2o及酸不溶物含量無確定要求。目前。 1輕質(zhì)碳酸鎂的生產(chǎn)及應(yīng)用。輕質(zhì)碳酸鎂的工業(yè)生產(chǎn)中。主要有三種生產(chǎn)方法：白云石碳化法、鹵水碳化法、硫酸銨轉(zhuǎn)化法。由于白云石礦分布廣，因采用原料不同。儲量大，利息低，生產(chǎn)易于控制，產(chǎn)品的質(zhì)量較優(yōu)，故目前國內(nèi)普遍采用白云石碳化法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鎂。該產(chǎn)品是無機(jī)化工基本原料，主要用于制造

6、鎂鹽、氧化鎂、單質(zhì)鎂、防火資料、印刷油墨、陶瓷、日用化工、橡膠制品的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑，還可用于造船、鍋爐、煉鋼、玻璃、顏料、醫(yī)藥等行業(yè)。 2輕質(zhì)球狀碳酸鎂的生產(chǎn)及應(yīng)用。輕質(zhì)球狀碳酸鎂又稱球狀碳酸鎂。由于原料價格高，主要是以可溶性鎂鹽和碳酸鹽為原料進(jìn)行制備。其生產(chǎn)利息相對較高。為此，可采用白云石為原料生產(chǎn)球狀碳酸鎂。具有良好的填充性、分散性和流動性，能提高橡膠抗拉強(qiáng)度和耐磨性，橡膠、塑料等制品的優(yōu)良填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑，還可用作油漆、涂料、牙膏、化妝品和醫(yī)藥等工業(yè)的填充劑。 3輕質(zhì)透明碳酸鎂的生產(chǎn)及應(yīng)用。輕質(zhì)透明碳酸鎂又稱透明碳酸鎂。屬于精細(xì)無機(jī)化工產(chǎn)品，主要特點(diǎn)是顆粒細(xì)小且粒徑均勻。除用于油漆、涂料、

7、油墨作添加劑和牙膏、醫(yī)藥、化妝品等外，主要用作透明或淺色橡膠制品的填充補(bǔ)強(qiáng)劑。 2.2.2生產(chǎn)氧化鎂 氧化鎂作為填充劑。氧化鎂也是不可缺少的耐火資料。目前，工業(yè)上廣泛應(yīng)用于橡膠、搪瓷、電線電纜等行業(yè)。此外。國內(nèi)從白云石中提取氧化鎂的新工藝有白云石循環(huán)法。 以白云石為主要原料制備特種硅鋼級氧化鎂的生產(chǎn)工藝及方法也得到發(fā)展。 另外。 2.2.3生產(chǎn)硫酸鎂 硫酸鎂晶體 mgso4?7h2o又稱瀉利鹽。硫酸鎂工業(yè)在世界上發(fā)展較為迅速，應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、水泥、印染、食品等方面。目前。主要通過苦士提取或海水灘田日曬生產(chǎn)mgso4?7h2o也有采用白云石作為原料，通過硫酸法制備mgso4?7h2o晶體的報道

8、。 利用白云石制取硫酸鎂。同時可以得到副產(chǎn)品caso4?h2o 不只能夠得到硫酸鎂(mgso4?7h2o晶體。 2.2.4生產(chǎn)氫氧化鎂 氫氧化鎂的生產(chǎn)。還可以用白云石氨化法或酸法分解白云石制得。除了通過上面生產(chǎn)氧化鎂的中間過程得到外。 2.2.5生產(chǎn)白云石粉 白云石經(jīng)過揀選、破碎、磨細(xì)到3251250目就成為白云石粉。白云石粉填加在天然橡膠和合成橡膠中。但造價卻低于輕鈣粉。利用白云石生產(chǎn)橡膠通用型鈣鎂粉，其橡膠性能與填加輕鈣粉的性能基本相同。作為一種新型填加劑和著色劑，可以局部或全部替代輕鈣粉和立德粉。經(jīng)表面改性的白云石粉，能使橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)性能大大增加。改性白云石粉是用外表改性劑對白云石粉進(jìn)

9、行外表涂覆，然后再作填料。常用的外表改性劑有硬脂酸或硬脂酸脂、鈦酸脂、鋯鋁酸脂、混合硅烷偶聯(lián)劑等。 改性目的改變白云石粉表面堿性。減少收縮和內(nèi)應(yīng)力，克服填料與橡膠之間的結(jié)合性能。防止裂紋擴(kuò)散，提高制品強(qiáng)度的加工性能。 2.2.6生產(chǎn)納米碳酸鈣包覆白云石粉 利用納米碳酸鈣包覆白云石?？梢詫自剖捎跈C(jī)械破碎而形成的銳利的棱角鈍化，納米碳酸鈣是其外表修飾劑。同時使平整的晶體解理面變的粗糙，粗糙度較大的平面能使接觸角減小，同時也會更容易被偶聯(lián)劑浸潤，從而更傾向于與聚合物基體形成良好的界面粘結(jié)；對于納米碳酸鈣來講，緊密的包覆在微米級粒子表面，總體尺度為微米級，所以不存在分散問題，并且整個顆粒內(nèi)部為實(shí)心

10、核，不象團(tuán)聚體那樣存在空隙，減少了缺陷的發(fā)生；納米包覆粒子具有碳酸鈣的優(yōu)點(diǎn)，可拓寬其他顏色發(fā)暗的粉體的使用領(lǐng)域；由于外表包覆的碳酸鈣是納米級，所以包覆粒子的比外表積大大提高，粒子的外表能和化學(xué)活性都有所提高，使得無機(jī)填料粒子與有機(jī)高分子能更好的粘結(jié)，形成良好的界面。 2.3建材行業(yè) 2.3.1鎂質(zhì)膠凝材料的開發(fā) 鎂質(zhì)膠凝材料的主要原料是mgo以菱鎂礦作為原料生產(chǎn)的現(xiàn)在人們考慮采用白云石代替菱鎂礦生產(chǎn)mgo白云石(camgco32由caco3與mgco3所組成的復(fù)鹽。可分解出mgo而caco3不產(chǎn)生分解。分解出的mgo作為膠凝材料的原料，790左右時煅燒。caco3作為不起化學(xué)作用的填料，而使有

11、害組分cao不會出現(xiàn)。然后將活性mgo與 mgcl2水溶液混合攪拌成型養(yǎng)護(hù)就能生成強(qiáng)度很高的氯氧鎂水泥制品。制造氯氧鎂水泥是白云巖的另一重要用途。這種含鎂水泥具有良好的抗壓、抗撓曲強(qiáng)度和抗腐蝕等特性。尤其是采用隔焰鍛燒白云巖制備的苛性粉，進(jìn)而配制的氯氧鎂水泥安定性更佳。含鎂水泥已被廣泛地用于地板塊、快速凝固路面鋪砌和路面裂紋裂縫的修補(bǔ)等。此外，通過煅燒白云石生成苛性白云石后，也可加工成氫氧化鎂水泥和硫酸氧化鎂水泥。這兩種非水硬性膠凝資料具有生產(chǎn)工藝簡單、凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、彈性好、耐磨、成型方便、低耗能等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的開發(fā)和使用價值。用它可生產(chǎn)抹灰砂漿、混凝土、類似木料的菱鎂制品

12、鋸木板、刨花板、隔音板、絕熱板 以及人造大理石等，特別用于膠結(jié)有機(jī)資料和填充水泥制品的破損、裂縫和剝落部位。菱鎂地面磚具有木地板的彈性、韌性和保溫性能，且能防火防蛀、抗水性好、不開裂、價格廉價。由含鎂水泥(氯化鎂或硫酸鎂溶液拌合苛性白云石粉制成 作膠結(jié)料，再添加一些填料等制成。含鎂水泥中摻入10 %添加劑(赤頁巖、粉煤灰、滑石粉或白云石粉)可克服菱鎂地面磚易翹曲變形、外表吸潮返鹵等弊病，產(chǎn)品被大量用于工業(yè)廠房，公共建筑及民用建筑的地面、墻面及柱面。 近幾年來。促進(jìn)了硅質(zhì)白云巖的開發(fā)應(yīng)用。白云巖不只成為人造大理石、水磨(光)石的主要礦物原料，隨著建筑業(yè)地持續(xù)發(fā)展。同時一些結(jié)構(gòu)緊密、質(zhì)地細(xì)膩的白云

13、巖還作為裝飾材、工藝材得到很快發(fā)展。據(jù)悉，以優(yōu)質(zhì)白云巖為主料燒制的鎂質(zhì)復(fù)合材，用其進(jìn)一步加工成地板磚、墻體磚及板材等新型裝飾資料，具有重量輕、強(qiáng)度大、抗老化、美觀大方等諸多特點(diǎn)，深受人們青睞。以白云石為主要材料制作的裝飾欄桿、裝飾品也非常暢銷。 2.3.2玻璃生產(chǎn)中的應(yīng)用 2.3.2.1生產(chǎn)玻璃白云石和石灰石是玻璃原料中除硅砂和蘇打粉外的第三大組分。瓶罐玻璃生產(chǎn)中。加石灰石可以局部取代蘇打粉，蘇打粉是最貴的組分。但會發(fā)生不良影響，而采用引入白云石中氧化鎂的方法能進(jìn)一步降低本錢。白云石在玻璃工業(yè)中還能提供氧化鈣，加入純堿灰質(zhì)硅質(zhì)體系，起到熔劑作用。此外，白云石還可以減少玻璃老化、阻止大氣或水分產(chǎn)

14、生的化學(xué)侵蝕、改善黑色玻璃的可塑性、提高玻璃強(qiáng)度。 制造玻璃加入一定量白云巖粉。提高制品的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。實(shí)踐還表明：制取低溫陶瓷、浮法玻璃配料中引入白云巖粉，可以有效降低玻璃的高溫粘度。可顯著地節(jié)約能耗，獲得很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。玻璃、陶瓷用白云巖質(zhì)量要求一般是mgo19o26%al2o312o30.2% 2.3.2.2生產(chǎn)微晶玻璃金礦尾砂、白云石等為原料。制成微晶玻璃及鑄石板材制品，cr2o3為成核劑。其性能指標(biāo)均優(yōu)于天然大理石及花崗巖，適于作建筑材料、化工耐腐蝕資料或冶金、采礦工業(yè)用耐磨材料，為解決環(huán)境污染問題開辟了一條有效途徑。 2.3.3陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用 坯料及釉料中采用白

15、云石。從而降低坯體的燒成溫度；促進(jìn)石英的溶解和莫來石的形成，引入mgo和caco3成分以代替滑石和方解石。mgo作用是改變混料系統(tǒng)成分。增加石英用量，減少長石用量，從而增加坯體的透明度。釉料中加入白云石較添加方解石的釉不易煙熏，且很少發(fā)生析晶現(xiàn)象，此系白云石為復(fù)鹽礦物所致。白云石和泥灰?guī)r混合成的白云石灰?guī)r混合料，可以用來制取鈣長石和透輝石硅灰石熟料，適于快燒制瓷。制造墻面磚和精陶時，這種熟料利息低于單獨(dú)合成的鈣鎂化合物。 2.4其他行業(yè) 2.4.1農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 用于中和土壤中的酸性。由于臨時使用尿素一類肥料容易造成土壤呈酸性。使土壤堅(jiān)持適當(dāng)?shù)膒h值，因此可在尿素中直接加入白云石。一般能增加作物

16、產(chǎn)量15%而且還可提高除草劑藥效，ph為6.06.2時除草劑效果最佳。白云石還能彌補(bǔ)土壤中鎂含量損失，1.20.8um白云石微?？勺杂闪鲃?，用作肥料的填料能改善植物利用土質(zhì)營養(yǎng)的條件，減少結(jié)塊，便于調(diào)節(jié)肥料配比。 隨著煉鎂工業(yè)的發(fā)展。增加了環(huán)境負(fù)荷，越來越多的尾礦渣占用了耕地。如何綜合利用這部分資源，目前已找到較好的出路，即利用白云石冶煉金屬鎂后的尾礦生產(chǎn)鎂鉀多元復(fù)合肥。此外，據(jù)報道，還可以用白云石代替蛇紋石生產(chǎn)鈣鎂磷肥。 2.4.2環(huán)保中的應(yīng)用 白云石細(xì)粉可用來改善煤礦井下塵埃的飛揚(yáng)。特別是使用于從飲用水到工業(yè)用水、游泳池用水等的中和，防止及延緩煤塵爆炸。白云石粉作過濾資料用于水處理。以及除

17、鐵、錳、硅酸鹽等用途，這方面的研究正在深入進(jìn)行中。 2.4.3畜禽飼料中的應(yīng)用鈣、鎂均是動物體內(nèi)所必須的營養(yǎng)元素。減少疾病非常有益。值得注意的飼用白云巖在開發(fā)利用時，畜、禽飼料中添加適量的白云巖粉(或是0.11.5mm顆粒)對于促進(jìn)動物的生長發(fā)育。一定要嚴(yán)格控制有害元素的含量。具體要求如下：pb30ppmas10ppmhg0.1ppmf2000ppm酸不溶物5%2mm磁性金屬微粒0.8% 2.4.4作畜禽消毒液 有廣泛用途的白云石。開發(fā)出對流感病毒有明顯預(yù)防效果的新材料。經(jīng)過日本鳥取大學(xué)農(nóng)學(xué)系研究小組研究。 此次研究的白云石由用瀨電機(jī)公司提供。搖晃10分鐘后，研究人員發(fā)現(xiàn)：把他研制的新資料同禽流感病毒放在一起制成0.6%濃度的溶液。病毒數(shù)會減少到原來的10萬分之一以下。這種新材料對其他病毒亦有明顯殺傷效果，用這種新資料制成口罩，更可以抵御外來病毒。 2.4.5涂料 通過常用的水選、烘干、粉碎、研磨、分級等工序后。制得新型體質(zhì)顏料。其化學(xué)成分穩(wěn)定，再經(jīng)化學(xué)處理、外表處置、ph值調(diào)節(jié)、漂洗等工藝。具有耐候性、防沉性、粉末細(xì)、易分散、白度高、利息低、工藝獨(dú)特等諸