低品位菱鎂礦資源開發(fā)利用研究

高玉娟，閆平科

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

低品位菱鎂礦資源開發(fā)利用研究

高玉娟，閆平科

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

本文總結(jié)分析了國(guó)內(nèi)外菱鎂礦的選礦及利用現(xiàn)狀，分析了菱鎂礦開發(fā)利用過程中存在的問題。提出開發(fā)高附加值的晶須產(chǎn)品及精細(xì)化工鎂鹽產(chǎn)品是低品位菱鎂礦開發(fā)利用的主要方向。

低品位菱鎂礦；開發(fā)；利用

1 引言

菱鎂礦主要成分是碳酸鎂，屬三方晶系，集合體常為粒狀或致密塊狀，呈白色、灰白色，含鐵者呈黃至褐色，含鈷者呈淡紅色，玻璃光澤，硬度3.5～4.5，密度2.9～3.1g/cm3。菱鎂礦加熱到640℃以上時(shí)，分解為氧化鎂和二氧化碳，其體積顯著收縮。

菱鎂礦是我國(guó)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源之一，已探明儲(chǔ)量30億t，約占世界探明儲(chǔ)量的1/4，居世界之首，主要集中于遼寧南部，儲(chǔ)量達(dá)25.8億t，占我國(guó)總探明儲(chǔ)量的86%。菱鎂礦資源無論在數(shù)量上還是質(zhì)量上都具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)鎂鹽工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而由于菱鎂礦資源的持續(xù)開發(fā)和高附加值鎂鹽產(chǎn)品對(duì)原材料要求的不斷提高，能直接滿足生產(chǎn)要求的菱鎂礦(氧化鎂含量43%～47.8%)資源越來越少。同時(shí)由于菱鎂礦資源的粗放經(jīng)營(yíng)，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)資源相對(duì)短缺，而占我國(guó)菱鎂礦儲(chǔ)量1/3的低品位菱鎂礦(氧化鎂含量35%～42%)資源卻被閑置或廢棄堆放，造成資源極大浪費(fèi)，也導(dǎo)致生態(tài)破壞和環(huán)境污染。因此對(duì)低品位菱鎂礦開發(fā)利用迫在眉睫。

2 選礦現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)菱鎂礦的選礦提純進(jìn)行了較深入的研究。20世紀(jì)70年代日本用靜電選礦方法進(jìn)行了菱鎂礦選礦試驗(yàn)，利用礦物整流性的臨界電位的不同，使不同礦物分離；希臘用選擇性增強(qiáng)礦物磁性的方法進(jìn)行菱鎂礦磁選；前蘇聯(lián)采用化學(xué)選礦法提高天然菱鎂礦的純度，如鹽酸法、銨法和碳酸氫鹽法[1]。

化學(xué)選礦中的鹽酸法雖然反應(yīng)時(shí)間短，提純效率較高，然而生產(chǎn)工藝復(fù)雜，同時(shí)也會(huì)引發(fā)環(huán)境問題；銨法提純不僅需要高濃度的反應(yīng)原料，同時(shí)需要在高溫下進(jìn)行反應(yīng)，能耗高，生產(chǎn)成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

我國(guó)對(duì)菱鎂礦選礦提純的研究，起步雖然較早，但由于產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格及選礦藥劑成本問題，以及選礦后深加工手段單一落后，使得選礦提純效果并不理想。目前我國(guó)對(duì)低品位菱鎂礦的提純主要采用浮選、熱選。浮選提純菱鎂礦存在著工藝流程復(fù)雜，投資大等缺點(diǎn)，而且對(duì)白云石、方解石中以類質(zhì)同相存在的氧化鐵和氧化鈣等雜質(zhì)分離困難；熱選存在能耗高，礦物分離提純不徹底等缺點(diǎn)。

經(jīng)選礦后所得菱鎂礦精礦煅燒后鎂砂中MgO含量最高可達(dá)97.84%，但其主要是以菱鎂礦(氧化鎂含量大于40%)為原料提取有價(jià)鎂元素，而對(duì)其他元素則利用的較少。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中用菱鎂礦生產(chǎn)高品質(zhì)鎂鹽的工藝也都限于單一產(chǎn)品，不能充分利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品。尾礦大量堆放造成環(huán)境污染。

3 開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問題

3.1 開發(fā)利用現(xiàn)狀

菱鎂礦主要用作耐火材料,其次用于化工原料、建筑材料、提煉金屬鎂等。目前，菱鎂礦的利用正向著高檔化、合成化的方向發(fā)展，特別是對(duì)高純度、高體積密度和大晶體的燒結(jié)鎂礦需求量在不斷增加。不斷提高鎂質(zhì)材料深加工水平、提高產(chǎn)品檔次、增加產(chǎn)品附加值是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展趨勢(shì)[2]。

我國(guó)在開發(fā)利用菱鎂礦過程中，首先篩選除去特級(jí)或一級(jí)富礦(MgO含量大于46%)用于制備耐火材料及生產(chǎn)高純鎂砂，將二、三級(jí)菱鎂礦(MgO含量43%～46%)用于制備普通燒結(jié)鎂砂、鎂質(zhì)耐火泥、煉鋼轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐用輕燒氧化鎂球及化工產(chǎn)品(輕質(zhì)碳酸鎂、工業(yè)氧化鎂、活性氧化鎂、氫氧化鎂等)，低品位菱鎂礦被廢棄，不僅造成資源的浪費(fèi)，而且造成環(huán)境污染。廢棄的低品位菱鎂礦仍含有26%～42%的氧化鎂，可被純化并加以利用，對(duì)節(jié)約資源、保護(hù)資源具有重大意義。

3.2 存在的問題

我國(guó)菱鎂礦資源無論在數(shù)量還是質(zhì)量上都具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)菱鎂礦資源開發(fā)利用過程中存在的主要問題為：

(1) 菱鎂礦資源使用過于粗放，低品位菱鎂礦沒有合理利用，造成資源的利用效率嚴(yán)重偏低。

(2) 由于大多數(shù)鎂及鎂鹽行業(yè)規(guī)模小，技術(shù)及裝備水平低下，多以技術(shù)含量低的低附加值產(chǎn)品為主，資源優(yōu)勢(shì)沒有得到充分發(fā)揮，仍然沒有擺脫以資源和環(huán)境換取生存的開發(fā)模式。

(3) 精細(xì)鎂鹽產(chǎn)品無論在數(shù)量還是質(zhì)量上均不能滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求，仍需進(jìn)口，嚴(yán)重影響了鎂鹽企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 開發(fā)利用方向

我國(guó)菱鎂礦資源優(yōu)勢(shì)使我國(guó)成為世界上最大的鎂質(zhì)材料生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，然而鎂鹽企業(yè)多以低附加值產(chǎn)品為主，精細(xì)鎂鹽化工產(chǎn)品仍需進(jìn)口。菱鎂礦富礦資源在急劇減少，而低品位菱鎂礦卻被廢棄，因此對(duì)低品位菱鎂礦開發(fā)利用迫在眉睫。菱鎂礦的利用現(xiàn)狀及國(guó)際市場(chǎng)對(duì)精細(xì)鎂鹽產(chǎn)品的需求，決定了我國(guó)鎂鹽產(chǎn)品開發(fā)必須高值化和系列化，而高值化又依托于功能化、微細(xì)化和高純化。

(1) 開發(fā)鎂鹽晶須產(chǎn)品。

晶須是人工合成的纖維狀單晶體[3]，尺寸細(xì)小、結(jié)晶完美，具有隔熱、耐磨耗、耐高溫、高強(qiáng)度、高模量及高絕緣性，作為增強(qiáng)組元在金屬、陶瓷、樹脂等材料中使用，具有增強(qiáng)增韌特性[4]。利用晶須材料能夠制備各種耐熱、耐磨、耐腐蝕、高強(qiáng)度的新型尖端材料。因此，晶須被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車、冶金、塑料、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于航空、航天、先進(jìn)武器裝備系統(tǒng)等。因此利用低品位菱鎂礦制備各種鎂鹽晶須產(chǎn)品，如：氧化鎂晶須、碳酸鎂晶須[5]、氫氧化鎂晶須等，不僅可以降低生產(chǎn)成本，提高鎂鹽產(chǎn)品附加值，大幅降低鎂資源的過度開采，而且可以從源頭上解決煅燒菱鎂礦所造成的環(huán)境污染。

(2) 開發(fā)鎂鹽精細(xì)化工產(chǎn)品。

低品位菱鎂礦通過選礦提純，可以用于制備高純氧化鎂、氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、硫酸鎂、硝酸鎂及其他鎂鹽產(chǎn)品，改變鎂鹽企業(yè)以低附加值的鎂鹽產(chǎn)品為主的生產(chǎn)局面，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

(3) 其他產(chǎn)品。

為了拓寬低品位菱鎂礦的利用空間，可利用其生產(chǎn)建材制品、鎂水泥、硫酸鎂肥料和土壤改良劑等低檔次的產(chǎn)品[6]。

綜上所述，通過對(duì)低品位菱鎂礦的有效利用,實(shí)現(xiàn)菱鎂礦資源的優(yōu)質(zhì)優(yōu)用、物盡其用，提高菱鎂礦資源利用率，延長(zhǎng)礦山企業(yè)服務(wù)年限。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)菱鎂礦資源開發(fā)利用近年來一直處于“一等原料、二等加工、三等產(chǎn)品”的狀況，既是對(duì)資源的浪費(fèi)，也是造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低下的原因，因此有必要加大科技力量的投入，發(fā)展技術(shù)含量高的產(chǎn)品。開發(fā)利用低品位菱鎂礦，并對(duì)其有用礦物綜合利用，通過對(duì)低品位菱鎂礦的選礦提純，不僅可以充分利用其中的有價(jià)元素，實(shí)現(xiàn)菱鎂礦尾礦的零排放，減少生態(tài)破壞及環(huán)境污染；而且可以充分利用豐富的菱鎂礦資源，得到高質(zhì)量的菱鎂礦精礦粉，為進(jìn)一步研發(fā)具有高附加值的鎂鹽化工產(chǎn)品創(chuàng)造有利條件，改變我國(guó)精細(xì)鎂鹽產(chǎn)品需要進(jìn)口的現(xiàn)狀，提高我國(guó)精細(xì)鎂鹽產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]李志鋒.遼寧低品位菱鎂礦的綜合開發(fā)利用研究[J].國(guó)土資源,2008,(S1):78-79.

[1]邸素梅.我國(guó)菱鎂礦資源及市場(chǎng)[J].非金屬礦,2004,24(1):5-6.

[3]李武.無機(jī)晶須[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[4]FREITAG F, KLEINEBUDDE P.How roll compaction and dry granulation affect the tableting behaviour of inorganic materials:comparison of four magnesium carbonates[J].Eur.J.Pharm.Sci.,2003,19:281-289.

[5]閆平科,馬正先,高玉娟.碳酸鎂晶須的研究進(jìn)展概述[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2009,(3):23-25.

[6]張興業(yè).提高我國(guó)菱鎂礦資源利用率的途徑[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2008,(4):23-25.

Study on the Utilization of Low-grade Magnetite Resources

GAO Yu-juan, YAN Ping-ke
(College of Resource and Environment Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)

This paper summarized the beneficiation and utilization of magnetite. The questions were analyzed in the utilization of low-grade magnetite. Based on this analysis it would be the main direction of developing and utilizing low-grade magnetite that developing high value-added products and fine chemicals whisker magnesium products.

low-grade magnetite; exploitation; utilization

TD985;P619.237

A

1007-9386(2011)03-0017-02

2011-05-26