（中國粉體技術網/遠志）水鎂石Mg(OH)2又稱為氫氧化鎂石，是自然界中含鎂最高的礦物之一，它在世界范圍內分布不廣，產出比較稀少，在我國有較豐富的礦物儲量。水鎂石（Brucite）目前的應用范圍非常廣泛，除了經過超細粉碎和表面改性后，作為阻燃劑或填料廣泛添加于塑料、樹脂等有機行業中，它還同時是制備氧化鎂、氯化鎂的原料之一。此外，水鎂石還在環保、造紙、制糖等各個方面都有著廣泛的應用。
我國是世界上有限的幾個擁有水鎂石礦床的國家之一，開展水鎂石的綜合應用開發已成為迫切之勢，與國外相比，國內對水鎂石的應用研究還處于起步階段，應用領域還有一定的局限性，隨著對水鎂石的研究的深入，將會有更多的應用水鎂石的領域被開發出來。
1、 水鎂石礦物的結構與組成
水鎂石是一種層狀結構的氫氧化物，屬于三方晶系，a =0.3125nm，c =0.472nm，解理（0001）極完全。水鎂石密度2.4g/cm3，莫氏硬度2.5，PH值較低（9.0）。水鎂石一般根據其成因、構造、選礦工藝可分為球狀型、塊狀型、纖維狀型。Ｘ-射線衍射圖譜分析特征值為：d（001）=4.77，d（101）=2.36，d（102）=1.79。
水鎂石呈白色，自然白度較高，可達90%以上，有時水鎂石含有雜質Fe、Zn、Ni、Mn從而使水鎂石呈灰白色、淡綠色等。水鎂石含有結構水，在340℃開始逐漸吸熱分解得到氧化鎂與水，這一獨特的性質也是它作為阻燃劑和鎂質高溫耐火材料的主要原因。
水鎂石是自然界中少見的含鎂較高的礦物，含鎂可達41.6%，同時水鎂石含水也比較高，約31%左右。國內外水鎂石的化學成份比較如下：
表１ 國內外水鎂石的化學成份（%）
| 成份 |
陜西 |
河南 |
遼寧（寬甸） |
加拿大 |
美國 |
| SiO2 |
0.24 |
0.10 |
0.91 |
|
0.39 |
| Al2O3 |
0.74 |
|
0.41 |
|
|
| Fe2O3 |
1.04 |
0.20 |
0.48 |
1.95 |
|
| MgO |
63.81 |
66.24 |
64.41 |
60.33 |
67.34 |
| FeO |
3.50 |
|
|
9.57 |
|
| Na2O |
0.10 |
|
0.06 |
|
|
| K2O |
0.06 |
|
0.06 |
|
|
| 燒失量 |
29.75 |
30.90 |
31.05 |
28.60 |
31.52 |
水鎂石礦物獨特的結構與組成決定了它的性能和使用功能，應充分結合水鎂石的特點，積極探索其開發利用的新途徑。
2、 水鎂石的資源分布
水鎂石礦物的發現早在1919年，礦物學家對它的成分、結構、理化性能都作了較為詳細的分析和測試。水鎂石礦床就世界范圍來講并不多見，主要集中在俄羅斯、美國、加拿大、朝鮮等國。我國近年來相繼發現一些水鎂石礦產資源，如青海祁連黑刺洞、四川石棉尖石包、陜西寧強、河南西峽、遼寧的鳳城、寬甸等地，其中遼寧的水鎂石礦產資源比較好，其分布廣、質量高，某些礦區質量極為純凈，具有較高的開發價值。在我國，陜西、吉林、遼寧三省的總儲量達一千萬t，這些富饒的礦產資源，為我國在不同省區生產氧化鎂、氫氧化鎂和其它鎂化學品、鎂制品提供了充足的資源保證。鑒于我國有比較好的水鎂石資源，如何充分利用這些水鎂石資源，積極開展水鎂石的綜合利用與深加工，具有深刻的現實意義。
3、 水鎂石的開發與利用
３.1 阻燃劑
水鎂石由于其獨特的化學組成，在為數眾多的無機阻燃劑中，因為它具有阻燃抑煙、低腐蝕性、低毒性以及適中的價格而倍受關注。在無鹵阻燃劑中，Mg(OH)2和傳統的Al(OH)3都具有填充、阻燃、抑煙的三重功能，其阻燃機理一樣，基于脫水吸熱。它們在塑料燃燒溫度下，能分解出結晶水，吸收熱量，降低材料的表面溫度，減慢了材料的燃燒降解速度，這種脫水吸熱作用是阻燃的主要因素。結晶水揮發，水蒸氣稀釋火焰區氣體反應物的濃度是阻燃的次要因素。但氫氧化鋁的分解溫度較低（約300℃），因此在加工溫度高的聚合物中，顯示其固有的缺陷。而氫氧化鎂的分解溫度相對較高（約350℃），因此在一些熱裂性樹脂中，因其加工溫度較高，使用氫氧化鎂替代氫氧化鋁將是不錯的選擇。氫氧化鎂在塑料燃燒時出現較厚的炭化層，炭化層的生成阻擋了熱量和氧氣的進入及可燃性氣體的逸出，使脫水稀釋，吸熱降溫作用發揮更大效能。
據報道，目前世界阻燃劑消耗量接近百萬噸，其中無機物占大約一半，因此氫氧化鎂有很大的發展空間，美國氫氧化鎂阻燃劑的年增長率為15%，氫氧化鎂一直保持較高的需求。
目前國內生產氫氧化鎂阻燃劑主要有以下途徑：
（1） 利用NaOH和鹵水、鹵塊的反應，可制得高純度的氫氧化鎂，但成本高。
（2） 利用煅燒過的白云石和鹵水、鹵塊反應制得氫氧化鎂。
（3） 利用石灰乳和鹵水、鹵塊反應制得氫氧化鎂。
（4） 利用氨水和鹵水、鹵塊為原料制取氫氧化鎂。
由以上工藝，不難看出原料鎂含量低，工藝過程比較復雜，成本難以控制，難以滿足日益重視的環保和市場的需求。
表2 阻燃劑級氫氧化鎂企業標準
| 項目 |
一般工業級 |
阻燃劑級 |
| 原料 |
海水 |
水鎂石 |
海水 |
斜方云石 |
| 國別 |
日本 |
瑞士① |
中國連云港 |
瑞士② |
| MgO≥ |
62.0 |
65.0 |
|
39.7 |
| Mg(OH)2≥ |
— |
— |
92.0 |
|
| 水不溶物≤ |
— |
— |
|
|
| 酸不溶物≤ |
2.0 |
— |
|
0.2 |
| CaO≤ |
1.0 |
2.4 |
|
5.5 |
| SO42-≤ |
3.0 |
— |
|
|
| Fe2SO3≤ |
— |
0.35 |
|
0.01 |
| Cl-≤ |
3.0 |
(Na2O)0.20 |
|
|
| 燒失量 |
|
31.0 |
|
54.0 |
| 粒徑(μ) |
|
d50 2.3 |
3.0 |
d50 5.0 |
比表面積
(m2/g) |
|
>8.0 |
20~40 |
>10 |
| 水份≤ |
3.0 |
— |
|
|
世界上一些發達國家紛紛開始研究直接利用水鎂石生產氫氧化鎂阻燃劑，其鎂含量高，工藝簡單，成本低，近年來約1/3的氫氧化鎂阻燃劑來自于水鎂石加工產品。據報道，美國R Mc Minerals Inc.利用在Arizona洲King man發現的水鎂石礦，建成一座水鎂石加工廠，年加工能力為2.5萬t以上，該廠對水鎂石礦進行選礦、粉碎和篩分處理，得到2μm~20μm細微粉并再經過表面改性處理，作為無機抑煙型氫氧化鎂阻燃劑，提供給塑料行業應用。King man水鎂石礦儲量約為45萬t~50萬t，品位在90%以上。
由于我國水鎂石資源質量較好，近年瑞士、美國等國家都從我國進口水鎂石生產氫氧化鎂阻燃劑，因此，我們應加強水鎂石應用于阻燃劑的研究，充分發揮本土優勢。
3.2 在環保領域中的應用
目前，可持續發展戰略已成為世界各國共同追求的目標，環境保護意識日益加強，綠色項目或環境友好項目更為人們所推崇。氫氧化鎂作為一種弱堿，具有緩沖性，且它的PH值較低，最高不會超過9.0，符合環保排放物PH值要求，是一種安全、無毒、無害的綠色中和劑。此外，氫氧化鎂活性大、吸附能力強，可吸附某些金屬離子。
水鎂石由于它的成分特點，可以作酸性廢水中和處理劑。它不僅在許多方面比傳統的堿類物質，如氫氧化鈣、氫氧化鈉等，有工藝上的優越性，而且在生成物處理和排放方面可以大大降低成本。在水鎂石中和酸性物質的過程中，即使使用過量，溶液的PH值也不會超過9.0，很容易控制。近年來，水鎂石在處理酸雨處理的土壤，調節土壤的PH值及中和酸性廢水方面有較大的需求。
水鎂石由于比表面積大、活性大、吸附能力強，可以從各種不同的工業排放物中吸附并除去對環境造成危害的重金屬離子，如Ni2+、Cu2+、Cd2+、Mn2+、Cr3+和Cr6+等。用水鎂石脫除重金屬的工藝具有高效、簡潔、成本低、操作安全等特點。
水鎂石還可以作為煙氣脫硫劑。水鎂石添加在鍋爐燃料中，可以減少高礬和高硫燃料對鍋爐的危害，降低二氧化硫和其它有害氣體的排放。將水鎂石深加工成為一種非沉降性和非凝聚性的活性氫氧化鎂，可有效地在煙氣脫硫領域中得到廣泛應用。
含酸廢水處理、重金屬脫硫、煙氣脫硫是水鎂石在環保領域的三大用途，隨著人們環保意識的加強和對水鎂石的研究的不斷深化，水鎂石在環保領域的應用將不斷開發出來，滿足國內和國際市場需求。
3.3 其它用途
水鎂石還可用于核電站中核反應堆的防護層，用作鎂質焊劑、焊條涂料。國外還研制出用水鎂石細粉，經過有機酸處理后，加入到燃油中，對含有S和V雜質的燃料油燃燒產生的腐蝕起抑制劑的作用。水鎂石和碳酸鈣混合在800~1150℃煅燒的產物，可用在制糖工業上處理甜菜糖汁，作為脫色劑。纖維狀水鎂石與橡膠制成水鎂石礦纖維膠板，可以取代傳統的石棉膠板。
4. 結論
近幾年來，隨著新水鎂石礦點的不斷開發，對水鎂石資源認識的不斷深入，特別是無鹵阻燃劑的興起，使水鎂石在阻燃劑行業中的地位迅速提升，而且，由于從礦物直接加工成產品，工藝簡單，產品成本低，有市場競爭力?，F在，水鎂石不僅在阻燃劑、制備氧化鎂、氯化鎂、環保領域等方面得到廣泛應用外，隨著越來越多的科技工作者涉足水鎂石的研究領域，水鎂石將會得到充分的利用，水鎂石的深加工產品將進一步提升水鎂石的利用價值，對我國水鎂石資源的開采和生產具有重要的意義。
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