（中國粉體技術網/班建偉）含鎂材料分天然、合成兩大類，前者資源豐富、分布廣泛，是應用于環保領域的主要品種，包括菱鎂礦及其加工產品———輕燒氧化鎂、水鎂石、水菱鎂石和斜方云石；后者包含氫氧化鎂、氧化鎂和堿式硫酸鎂，此類材料組成穩定、質地純凈，主要應用于一些要求較高的環保項目，諸如實施自動控制的大型鎂法煙氣脫硫作業。
眾多的研發與應用實踐表明，含鎂材料在環保領域中應用具有資源易得、環境友好、性價比高的特點。與此同時，有弱堿性特征的含鎂材料還具有緩沖性、吸附性、作業安全、產物無害等獨特優勢。因此，其在環保領域中應用的步伐日趨加快、擴展。
1.含鎂材料環保應用
環境保護是CCM和氫氧化鎂等含鎂材料的主要應用領域，單以氫氧化鎂計約占其總消耗量的58%。
含鎂材料環保應用由來已久，鑒于含鎂材料所具有的吸附性能，進而又被用來脫除各種液體排放中重金屬離子和其他有害離子，以及諸多有機物和各種著色物質。近年，一些以含鎂材料為基礎的復合性吸附處理劑也應運而生。被稱為“綠色安全中和劑”的各種含鎂材料，在全球范圍內獲得廣泛應用，一些潛在的應用領域也有待開拓擴展。
1.1 煙氣脫硫
截止2012年11月，國內共有12套鎂法脫硫裝置建成投產，運行實踐表明，用含鎂材料（CCM，合成氫氧化鎂）作脫硫劑進行煙氣脫硫，具有技術成熟、脫硫率高(>95%)、投資?。ū肉}法降低20%~30%）、作業穩?。o石膏結疤）、副產物可回收利用（硫酸鎂可作含硫鎂肥）、鎂資源豐富和價格低廉等特點。
在我國以鈣法脫硫一統天下的今天，鎂法脫硫更彰顯其技術經濟、環境和資源優勢，其裝置數僅次于目前已廣泛應用的氨法技術。
目前，國內對鎂法技術總的評價是：技術可行、經濟合理、資源豐富，環境友好；作業穩健，安全可靠。還是基于這一理念，有關該領域的研發和工業實踐活動日趨擴展并向縱深發展，諸如包括鎂法在內的濕法技術經濟比較〔與可行性分析，相關設備造型，大型高效脫硫塔的研發與應用，以及以水鎂石為脫硫劑的鎂法脫硫系統和鎂法系統中硫酸鎂熱解回收氧化鎂進而循環利用等。
總之，國內鎂法技術目前正處于一個初期工業應用、穩健發展和逐步完善的階段。在我國資源豐富的遼寧、山東兩省發展鎂法技術，更具有地域優勢。日本是鎂法脫硫技術較成熟的國家之一，其擁有的工業裝置多達50套以上，年耗用脫硫劑-料漿狀氫氧化鎂（含固量33%~35%)在80萬ｔ左右。
近年來鎂法技術得到不斷提升和完善，通過優化組合和先進的系統控制技術的應用，使過程更加適合大型化（吸收塔高10m，氧化塔高5m，液體循環量4500m3/h）發展的需要。
1.2 重金屬離子污染治理
有很多場合重金屬離子和其他有害離子的脫除，以及大量含有金屬離子的酸性工業排放的處理，是環保領域的一項重要課題，涉及諸如工業廢水處理、礦業生產排放物整治、污染土壤修復等眾多領域。由于氧化鎂、氫氧化鎂比表面積大，具有良好的吸附性能，多數情況下符合等溫吸附規律。
與其他堿類物質比較，以用含鎂材料處理沉降速率最快、密實度最大， 其順序為Mg(OH)2>NaOH>Ca (OH)2。利用這一特性處理各種含有重金屬離子的酸性廢水、不同產業部門排放的液體以及在其他方面的應用均取得較好效果，且不斷擴展與深化。有關近期研究與應用情況匯集于表1。
表1 氧化鎂、氫氧化鎂脫除重金屬離子的研究與應用
還可用水鎂石和菱鎂礦作處理劑，治理硫鐵礦場廢渣堆集坑及其排放的廢水。在堆集坑施用水鎂石或菱鎂礦（1920mg/kg土壤）可提供足夠的堿度，以中和AMD一類的酸性物質。
在治理被重金屬污染的土壤方面，既可單獨使用氧化鎂、氫氧化鎂和碳酸鎂或是其中一種與磷酸鹽的混合物如過磷酸鈣或其他磷酸鹽。后一種處理方式對被Zn?Pb污染的土壤十分有效。含鎂材料的使用在于中和酸性浸出液，同時具有緩沖性能以維持穩定的pH值。磷酸鹽則使重金屬離子形成不溶性的磷酸鉛、鋅一類的沉淀物，從而防止金屬離子的生成和向周邊區域地下水滲透。
1.3 非金屬離子與有機物脫除
利用不同的含鎂材料還可脫除工業廢水和各種排放液中的非金屬離子與各種有機物。在脫除銨、氮、磷等非金屬離子時，副產物多數以磷酸銨鎂、少數以白磷鎂石形式予以回收作為肥料。對多種有機物和由有機物引起的著色物質的脫除也相當有效。見表2。
表2 氧化鎂、氫氧化鎂脫除非金屬離子的研究與應用
1.4 礦物型鎂質阻燃劑
天然含鎂礦物水菱鎂石(3MgCO3Mg(OH)2·3H2O)、水菱鎂石與斜方云石(3MgCO3 ·CaCO3)其生礦混合物作為環境友好型鎂質阻燃劑近年來備受關注。由于是礦產資源，且質地純凈、加工簡易、成本低廉、性價比高、阻燃效果顯著，在經濟方面遠優于氫氧化鎂。因此，在不同高聚物中獲得了廣泛的應用，且應用領域在不斷擴展。
擁有此類資源的國家是土耳其、希臘、加拿大和中國。目前從事開采加工和生產的僅有前兩者。在資金和技術方面參與此項目的則有英國Minelco，瑞士Incemin，德國Rhoinische Kalk-steinwerk和荷蘭Ankerpoort等多家外國企業。
目前，包括阻燃劑、填充劑、中和處理劑在內的多種產品的總生產能力已突破80kt/a，其中以土耳其與英國合資的Likya-Minelco公司規模最大、品種最多，具有代表性。
中國地質大學（北京）杜高翔等人經過多年對使用水鎂石礦通過超細粉碎和表面改性制備高檔氫氧化鎂阻燃劑進行了一系列的研究，成功的制備出可以滿足PVC阻燃用的超細活性氫氧化鎂阻燃劑。該產品可以單獨用于阻燃PVC塑料，具有抑煙、抑制熔滴、環保等一系列優點。同時，該技術具有生產工藝先進、生產成本較國內同類成本低、質量高、生產過程中沒有廢水廢渣產生和排放等優點。因此，該產品具有廣闊的市場前景。
1.5 二氧化碳固定
由化石燃料燃燒和人類活動產生的CO2是造成大氣污染、氣候變暖的主要原因，因此，降低溫室氣體排放，固定封存CO2已引起社會的廣泛關注。如今，“碳捕集與儲存”已成為環保領域中一項重要議題。一些含鎂材料如水鎂石、鎂橄欖石有可能用于這一目的。其主要優勢是：①水鎂石與CO2作用，再現了自然界中CO2被礦物吸收的過程，進而生成在熱力學上更加穩定的碳酸鹽礦，從而實現CO2的永久性固定；②除水鎂石外，鎂橄欖石、蛇紋石也可應用，此類礦物在自然界亦較豐富，可提供充足的資源；③可因地制宜在CO2排放源就地固定封存。因此，研究水鎂石對CO2的固定封存的方法和技術，對實現CO2的減排和水鎂石資源的深度利用具有重要意義。
2 鎂質材料在環保領域的應用展望
在我國，目前可供普遍應用的主要品種為礦產品輕燒氧化鎂和水鎂石，且以前者為主。合成法氫氧化鎂在純度、活性、反應速率等物化參數以及為系統作業提供優化、穩健、順暢的運行條件方面遠優于輕烴氧化鎂。不過，合成法氫氧化鎂產量有限、成本高昂，用于一般性環保項目似有“細糧粗吃”之嫌。在我國，目前可提供大量合格輕燒氧化鎂前提下，宜將氫氧化鎂用于高端、高純、高附加值功能化學品領域。
水菱鎂石既可生產阻燃劑，又可用做填料和弱堿性中和劑，前者國外早已工業化。目前國內的工作是加強研發，儲備技術。
多年來含鎂材料在環保領域中的研發與應用實踐表明，其充分顯示了資源節約、環境友好、經濟合理、作業安全等特點。隨著研發工作的日益深入和應用領域的不斷拓展，作為“綠色安全中和劑”的弱堿性含鎂材料的優勢日益彰顯，其在環保領域及其他方面的應用也必將進一步擴展深化。
?歡迎進入【粉體論壇】
|
