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白雲石為菱鎂礦(MgCO3)和方解石(CaCO3)組成為1:1的復鹽,化學式為CaMg(CO3)2(或CaCO3∙MgCO3),理論組成(w)為CaO30.41%、MgO21.87%、CO247.72%。
在天然白雲石礦中CaO與MgO質量比為1.4~1.7。依據CaO與MgO比值不同可分為:
白雲石:CaO、MgO的質量比為1.39;
鈣質白雲石:CaO、MgO的質量比大於1.39,是方解石與白雲石的混合體;
鎂質白雲石:CaO、MgO的質量比小於1.39,是天然菱鎂礦與鎂白雲石的混合體。
其中鎂質白雲石是生產鎂白雲石砂的主要原料之一。
1、白雲石資源概況
白雲石是構成白雲巖和白雲質灰巖的主要礦物成分,與白雲石共生或伴生的礦物主要有方解石、菱鎂礦、長石、石英、石膏等。我國白雲石礦產資源分布廣泛,幾乎各省都有分布;儲量豐富,目前已探明可開採白雲石礦資源儲量超過200億t,主要分布在山西、河北、寧夏、吉林、河南、遼寧、內蒙等地。
其中:山西冶鎂白雲巖(鎂礦)保有資源儲量8.45億t,冶金用白雲巖為17.24億t,居全國第一位;河北冶金用白雲巖保有資源儲量達到12.64億t,冀東地區具有高純度、易燒結的白雲石礦石,可用於製備耐火材料用的優質白雲石砂。
我國白雲石礦產資源另一特點是質量優,全國各地大多數白雲石礦較純,w(CaO)≥30%,w(MgO)>19%,CaO、MgO質量比在1.40~1.68,雜質含量較低。
2、白雲石綜合開發利用現狀
白雲石是一種重要的鈣鎂資源,廣泛用於冶金、鎂、耐火材料、建材、化工、農業、環保等領域中。
冶金工業:白雲石礦作為冶金輔料,消耗量較大,每煉1t鋼大約需要80~100kg白雲石礦。
鎂工業:目前白雲石是我國冶鍊金屬鎂的主要原料,大約1t金屬鎂需要10t左右的白雲石礦。
耐火材料:白雲石是僅次於菱鎂礦的鹼性耐火原料。
化學工業:白雲石主要用於生產輕質碳酸鎂、氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂等化工原料。白雲石礦經過揀選、破碎、磨細到0.045mm可成為生白雲石粉,生白雲石粉可用作橡膠填料,還可以作為顏料用於塗料工業。
建材行業:白雲石礦可加工製作成鎂質水泥,經適當煅燒後,可加工製成白雲灰,適於做內外牆塗料。
玻璃行業:白雲石作為的重要輔料,其用量僅次於砂巖或矽料,摻入比約為0.18~0.23,可以減少玻璃老化、阻止大氣或水分產生的化學侵蝕、改善彩色玻璃的可塑性、提高玻璃強度,特別是在瓶罐玻璃生產中,加入白雲石能夠起到降低成本的作用。
陶瓷工業:在坯料及釉料中使用白雲石代替滑石和方解石,不但能改變混料系統成分,降低坯體的燒成溫度;而且可促進石英的溶解和莫來石的形成,增加石英用量,減少長石用量,從而增加坯體的透明度。
農業:白雲石可以中和土壤中的酸性物質,進行土壤改良;而且還可提高除草劑的藥效。
環保領域:白雲石煅燒粉水化消化製漿後,主要含有氫氧化鎂和氫氧化鈣,能夠吸收煙氣中的二氧化碳和二氧化硫等氣體,白雲石可用作過濾材料用於生活水處理,同時可用於工業廢水中鐵、錳等金屬離子的脫除。
3、白雲石行業現狀及市場前景
我國白雲石礦產資源非常豐富,但是優質資源有限,特別煉鎂用優質白雲石礦(w(SiO2)<0.5%)資源不多,經過多年的開發利用,優質資源越來越少。目前白雲石礦主要用來生產初級產品,產品附加值低,如僅僅破碎加工成白雲石粉,或者輕燒後作冶金熔劑和環保行業,這些只是簡單的礦物初級加工,產品附加值偏低。因此,要想提高白雲石礦產資源的附加值,要對白雲石進行深加工,要延長白雲石產業鏈,向產業高端發展,生產加工高端產品,如生產鎂合金、高鈣質鎂鈣質耐火材料等。
我國鎂產量需求量逐年增長,自從1999年就穩居世界第一,在2017年我國原鎂產量超過102萬t,佔世界原鎂產量的85%。另外,《有色金屬十三五發展規劃》預測,到2020年我國金屬鎂產量將達到130萬t,鎂表觀消費量將達到75萬t,年均增長率7.1%。國家目前也在鼓勵發展輕量化材料,鎂合金作為一種輕量化新材料已經替代鋁材和鋼材大量應用於軌道交通、汽車、飛機、3C電子等各行各業,尤其是新能源汽車對鎂合金零部件的需求量未來將會急劇增加。這將會促進鎂產業的快速發展,同時也會增大對白雲石礦產資源的需求。
來源:趙瑞,張子英,柴俊蘭,等.白雲石礦產資源開發利用現狀及前景[C].2019年全國耐火原料學術交流會論文集.,2019:26-31.