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| 白云岩 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 时间：2005-1-6 10:57:09 出处：吴忠国资网 点击： 评论 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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白 云 岩
一、矿物名称：白云岩（Doeomite）
二、矿床类型及其分布
1、矿床的类型
白云岩矿床属沉积矿床，其成因类型又分为海相白云岩矿床和泻湖相白云岩矿床，各类型矿床的特征见各类白云岩矿床的地质特征表1，白云岩矿床实例见表2，白云岩矿床勘探类型见表3。
表 1 各类白云岩矿床的地质特征
表2 白云岩矿床实例
表 3 白云岩矿床勘探类型
2、矿床的分布
中国白云岩矿床分布在碳酸盐岩岩系中，时代愈老的地层赋存的矿床愈多，且多集中于震旦系地层中。如东北的辽河群、内蒙古的桑干群、福建的建瓯群中都有白云岩矿床产出。其次，震旦系、寒武系中白云岩矿床也比较广泛，如辽东半岛、冀东、内蒙古、山西、江苏等地也有大型矿床产出。石炭、二叠系中的白云岩矿床多分布于湖北、湖南、广西、贵州等地。
中国白云岩资源丰富，已探明的储量能够满足经济建设的需要。各矿床多已开发利用，产地遍布各省，其中尤以辽宁营口大石桥、海成一带产量最多。
二、矿床的主要工业指标
根据国家储委1987年颁发的《冶金、化工灰岩及白云岩矿床地质勘探规范》的规定，白云岩化学成份要求见表4，表5。
表 4 耐火材料炉衬用白云岩一般化学成份要求
表 5 熔剂用白云岩一般化学成份
三、矿石性质
1、 矿石的矿物组成
白云岩又称苦灰石，白云岩是以白云石为主要组成的碳酸盐岩，是碳酸钙和碳酸镁的复盐。主要成份为白云石，其次有方解石、粘土矿物及陆源碎屑（石英、长石和云母），有时也有少量的石膏、硬石膏、天青石、重晶石、黄铁矿、有机质等。
2、 白云石的矿物特征
纯白云石的化学分子式为CaMg（CO3）2，理论含量CaO 30.41%、MgO21.86%、 CO247.73%，其晶体结构为三方晶系，晶形为菱面体形态。颜色为灰白色，有时为浅黄、浅褐、浅绿、肉红色。光泽为玻璃光泽，解离完全。莫氏硬度3~4，密度2.8~2.9g/cm3。滴入盐酸后不发泡，只受侵蚀。白云岩的化学成份见表6。
表 6 白云岩的化学成份
注：1、纯白云岩的理论值；2、含泥的白云质灰岩（四川三叠系）；3、含硬石膏的灰质白云岩（四川三叠系）；4、灰质白云岩（四川三叠系）；5、含泥质白云岩（辽宁抚顺第三系）；6、白云岩（辽宁中寒武统；*表示烧失量）
四、工艺特性及主要用途
1、 工艺特性
白云岩煅烧至700~900℃时，失去CO2，成为氧化钙及氧化镁的混合物，称苛性或轻烧白云石，其机械强度小，化学活性高，且气孔率大，结构疏松，在大气中极易水化。将它煅烧至1500℃时，氧化钙转化为a-CaO，氧化镁变为方镁石，抗水性强，有较高的耐火度（2300℃），且结构致密，对炉渣的侵蚀抵抗力强。
2、 主要用途
白云石广泛用于建材、陶瓷、焊接、橡胶、造纸、塑料等工业中。另外在农业、环保、节能、药用及保健等领域也得到了应用。
（1）在冶金工业上的利用
白云岩在冶金工业中主要用做熔剂、耐火材料、提炼金属镁和镁化物。
用作熔剂 白云岩作为炼铁和炼钢的熔剂，可起中和酸性炉渣的作用，提高炉渣的碱度、降低炉渣中FeO的活度，以减轻炉渣对炉衬的侵蚀作用。轻烧白云石主要用于炼钢，可提高钢渣的流动性，作造渣剂使用，不仅可延长转炉的寿命，提高炉渣的流动性，并可改善脱硫、脱磷反应的进行，还可节省大量萤石。目前我国生产1t钢需消耗170kg白云岩。而在炼铁时加入白云石可稀释炉渣，降低炉渣熔点，降低燃料的消耗，提高生铁质量。
用作耐火材料 白云岩作为碱性耐火材料，主要用于炼钢的马丁炉、托马氏回转炉的炉衬，也用作为碱性平炉炉底和炉坡材料及冶炼过程中的补炉材料。在冶炼优质铁锰合金、硅铁合金时，白云岩常为专用的炉料。同时在炼钢造渣过程中，加入适量的轻烧白云石或生白云石，这是近年来一项新方法，以取代一部分生石灰，从而抑制炉衬中的MgO向渣中溶解。加入白云石可促使早期化渣，使渣中MgO达到饱和状态，以提高渣的粘性，对炉衬有较好的粘附性，起到保护炉衬的作用。
提取金属镁及镁化物 利用白云岩生产金属镁和镁化合物，其生产工艺为电解法或高温冶金法。电解法是通过煅烧白云石与海水作用析出氢氧化镁，然后与盐酸反应转变为氧化镁，最后干燥的氯化镁和氯化钠、氯化钙一起在外加热电解池熔融。高温冶金法是将白云岩与硅铁做成球团，在小直径真空炉中，于1100℃下熔融，形成硅酸钙炉渣，而镁变成蒸气，再用凝聚法回收。利用同样方法，可生产氧化镁、氢氧化镁。氧化镁是良好的耐火材料，而氢氧化镁用作生产一系列其它有用的镁化合物和用做塑料填料。国外还用白云岩生产碳酸镁。
（2）在建材工业上的利用
白云岩经适当煅烧后，可加工制成白云灰，它具洁白、强粘着力、凝固力及良好的耐火、隔热性能，适于做内外墙涂料。将白云岩煅烧后，可用作氯化镁水泥和硫化镁水泥，因其具良好的抗压强度、抗挠曲强度，且能防火、防虫蛀的优良性能，在添加其它填料后可起到很好的防水作用，故可作地板材料，而且价格低廉。白云岩粉可用于裂隙处理和作路面铺料及水泥砂浆烧结渣。水泥中加入40%白云岩可加快水泥水化的速度。白云岩还可直接用来作建筑材料。此外，白云岩在建筑行业中用做水泥以及玻璃、陶瓷的配料，它能增加玻璃的强度和光泽。据悉，国外已用白云岩经半煅烧后制成了无机氧化镁泡沫及硅酸盐砖。
（3）在化学工业的利用
白云石主要用于生产硫酸镁、轻质碳酸镁等化工原料。
30%的稀硫酸和白云石按一定比例混合、反应、分离浓缩，在温升条件下使硫酸钙沉析，所获硫酸镁溶液冷却结晶，即得硫酸镁（MgSO4·7H2O）。
从海水中提取Mg（OH）2，当用煅烧白云石作沉淀剂时，也同时回收了白云石中的MgO，使产量增加。
白云石以煅烧、消化、碳化、过滤分离，得重镁水，再加热分解过滤，得轻质碳酸镁[xMgCO3·yMg（OH）2·zH2O]。轻质碳酸镁分解得轻质氧化镁，用它可烧制高纯镁砂。
（4）在农业上的利用
白云岩可以用作土壤酸度的中和剂，亦可中和因使用尿素一类肥料而造成的酸性，使农作物增产。白云岩主要用作酸性土壤的中和剂，使用它能补偿由于农作物吸收而带来的土壤中钙和镁的损失，施用白云岩可使农作物增产15-40%。方解石质白云石经处理后的农用石灰，可作为农药来防冶害虫。
（5）用作填料
白云岩可用于橡胶、造纸的填料。优质的白云岩粉可作昂贵的二氧化钛填料的代用品，用作一些制品的填料，可改善制品的色度、耐风化能力，提高机械稳定性，减少收缩性和内部张力，降低吸水、吸油能力及裂缝的扩张，这类制品主要包括粘合剂、密封塑料、油漆、洗涤剂和化妆品等。
五、产品质量标准
工业上对白云岩产品质量的要求随着用途的不同而不同。详见表7~14。
表 7 耐火材料及熔剂用白云岩化学成份要求表
注：当生产上需要，地质条件可能时，可按MgO含量20%、19%、17%、16%划分矿石品级。
表 8 冶金用白云岩粒度要求
注：根据需要，供需双方可议定其它块度产品
表 9 冶金部炉衬用白云石质量标准（YB2415-81）
表 10 冶金部耐火材料及冶金用白云石的质量标准（YB2415-81）
表 11 建筑材料工业用白云岩质量要求
表 12 炼镁对白云岩质量要求
注：根据中国有色工业总公司对民和镁厂工业指标的批复。
表 13 黑色冶金熔剂白云质灰岩化学成份要求表
表 14 钢铁炉用白云石化学成份表（%）
六、综合利用工艺技术
白云岩的用途广泛，除作配料用外，还可以作为主要原料深加工产品。
1、 制取金属镁
在1200℃小于13.3Pa的真空下，在耐热合金钢的反应罐中用硅铁（含水Si75%）还原煅烧白云石制镁，流程见图1
硅铁粉/萤石粉 保护剂
↓ ↓
白云石→破碎→回转窑煅烧→粉碎→ （ ）→装罐还原→镁→冷却结晶→熔化精制→注模成型→包装
图1 白云石制镁工艺流程
生产厂：河南济源市炼镁厂、湖南衡阳炼镁厂、长沙炼镁厂等。
2、 制取轻质氧化镁
轻质氧化镁的分子式为MgO，为无定形白色粉末。该产品广泛用于建材、化工、医药、塑料等行业。白云石经煅烧、消化、碳化热分解等一系列处理后，再经煅烧、粉碎而得轻质氧化镁，其反应式如下，工艺流程见图2。
MgCO3·CaCO3 → MgO·CaO+2CO2
MgO·CaO+2H2O → Mg(OH)2+Ca(OH)2
Mg(OH)2+Ca(OH)2+3CO2 → Mg(HCO3)2+CaCO3+H2O
5Mg(HCO3)2+H2O → 4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O+6CO2
4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O → 5MgO+4CO2 +6H2O
水 二氧化碳
↓ ↓
白云石→煅烧→消化→ 炭化 → 热分解 → 脱水 → 煅烧 → 粉碎 → 包装 → 轻质氧化镁
图2 碳化法制取轻质氧化镁工艺流程
产品质量标准见表15。
表 15 部颁标准（HG1-324-77）
生产厂：上海化学材料厂、上海星火化工厂、天津向阳化工厂、江苏连云港盐区化工厂、辽宁庄河镁矿、山西晋中和顺化工厂和北京灰石厂。
3、 制取轻质碳酸镁
白云石碳化法是将含MgO17%的白云石与煤粉碎后，以混配，在高温下煅烧，然后加水化灰，再碳化、压滤，并且用直接蒸汽热解后，再压滤、干燥、粉碎、包装，即得成品轻质碳酸镁（图3）。其反应式如下：
MgCO3·CaCO3 → MgO·CaO+2CO2
MgO·CaO+2H2O → Mg(OH)2+Ca(OH)2
Mg(OH)2+Ca(OH)2+3CO2 → Mg(HCO3)2+CaCO3+H2O
AMg(HCO3)2+BH2O → MgCO3·yMg(OH)2·zH2O+ECO2
水
↓
白云石+煤 → 煅 烧 → 化 灰 → 炭 化 → 压 滤
↓ CO2 ↓
→ 水 洗 ← 热 解 ← 蒸 气
↓
轻质碳酸镁 ← 包 装 ← 粉 碎 ← 干 燥 ← 压 滤
图3 碳化法制取轻质碳酸镁工艺流程
生产厂：北京灰沙石总厂
产品质量标准见表16
表 16 部颁标准（HG1-516-77）
七、开发利用现状及发展趋势
我国白云岩资源丰富，但开发利用程度很低，目前大部分矿山仅靠出售原矿，价格为每吨几十元。鉴于这种情况，有关部门应加大白云岩高附加值深加工产品的开发力度，着重开发金属镁、轻质氧化镁、轻质碳酸镁等产品。同时也希望有关科研部门，在白云岩深加工方面力争简化工艺、降低成本，使白云岩的资源优势转化为经济优势，形成集团化企业。 我国白云岩资源丰富，但开发利用程度很低，目前大部分矿山仅靠出售原矿，价格为每吨几十元。鉴于这种情况，有关部门应加大白云岩高附加值深加工产品的开发力度，着重开发金属镁、轻质氧化镁、轻质碳酸镁等产品。同时也希望有关科研部门，在白云岩深加工方面力争简化工艺、降低成本，使白云岩的资源优势转化为经济优势，形成集团化企业。 |
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