中国粉体网讯 白云石广泛应用于耐火材料、炼镁工业、化工工业、建筑材料、农业等领域。
受技术及经济条件的限制，我国白云石多作为技术含量少，附加值低的初级产品应用于上述行业，且使用容量较小，对白云石矿的品位要求较高，不仅导致白云石矿经济价值低，而且开采出的伴随低品位白云石矿大量堆存会造成严重的矿产资源浪费。
因此，综合利用白云石开发出高端产品及其技术成为当前研究者关注的焦点。例如利用白云石开发高附加值的钙基和镁基产品，碳酸钙、氧化镁、硫酸镁晶须、氢氧化镁等。
低铁白云石
1、我国白云石资源特点
我国白云石资源蕴藏丰富，且分布广泛，产地遍布各省。目前已探明可开采白云石矿资源储量超过200亿吨。其中储量较大的地区有山西、宁夏、吉林、河南、辽宁、内蒙、河北等地。我国各地白云石矿石大多纯度较高，其w（Ca0）＞30%，w（MgO）＞19%，m（Ca0）m（MgO）比值在1.40~1.68之间波动，杂质含量较低，难烧结。白云石矿产资源在我国常分布为裸露山地，开采难度低，且一般不需要选矿，有利于大规模开发利用。
需要指出的是，虽然白云石资源丰富、利用工艺较简单且成熟，但制约白云石利用工艺的核心问题，高效的钙镁分离技术、分离成本、能耗和污染等，一直都是行业关注的重点。例如，目前我国90%以上的金属镁，均由以白云石为原料、硅铁为还原剂的Pidgeon法生产，该工艺较高的生产成本以及废弃物排放对环境的影响等问题日益凸显。
Pidgeon法炼镁工艺
2、白云石钙镁分离方法
目前白云石钙镁分离方法主要为酸溶法和焙烧法。
酸溶法主要为：盐酸法和硫酸法。
盐酸法白云石利用工艺
盐酸直接分解法的优点在于操作简单，钙镁均可完全溶解利用，且仅产生少量废渣，资源利用率较高。然而，此方法的缺点在于酸用量较大，钙镁在溶液中以离子形式存在，分离困难。此外，盐酸的使用会对设备造成严重腐蚀，且需要使用白云石煅粉增加工艺成本，可能导致环境污染，部分硫酸钙会影响氯化钙产品的质量。在除杂过程中也会产生少量废渣，虽然产品质量合格，但仍需进一步提高。
在盐酸法的基础上，考虑到环境保护和成本效益，未来的研究可探索使用更温和的酸性溶液，以降低设备腐蚀和环境影响。同时，降低酸用量，提高钙镁分离的选择性和效率，推动该工艺的可持续发展。
硫酸法白云石利用工艺
硫酸分解法工艺简单，成本低廉，且无高温副产物，通过一次反应即可获得粗硫酸镁产品。然而，该工艺也存在一些不足之处。氯化钙及熟石灰用量易影响镁的产品质量和收率，且控制过程较复杂；尽管添加氧化钙可实现钙镁分离，但也会导致少量钙的溶解，从而影响氢氧化镁产品的质量；此外，采用氧化钙得到过程会损失部分镁。
未来的研究可探索其他改 进方案，例如优化反应条件以降低氯化钙和熟石灰的 用量，或采用新型助剂以提高镁的分离效率。同时， 深入研究不同矿石品位对白云石分解过程的影响，有 助于制定更具针对性的工艺参数。引入新型分离剂 或助剂，可能有助于改善钙镁分离效果。
根据焙烧温度不同，焙烧法可分为：完全焙烧法和分段煅烧法。
完全焙烧法分为：碳化法、相转移法、卤水法、铵浸法。
分段煅烧法：是利用碳酸钙和碳酸镁分解温度的差异，通过控制煅烧温度，使得碳酸镁分解而碳酸钙不分解。
碳化法白云石利用工艺
碳化法的优势在于能够回收煅烧过程中释放的二氧化碳且工艺相对简便。然而，碳化法需在高温下进行，导致较高能耗和潜在环境污染。此外，碳化分离过程需在压力容器中进行，反应难以精确控制，可能导致碳酸镁与碳酸钙的混合，影响产品纯度与质量。
因此，未来研究可集中在优化反应条件上，例如通过调节温度和压力来精确控制反应速率。探索替代性原料和催化剂有望降低能耗并减少环境影响。
相转移法白云石利用工艺
从白云石中分离钙和镁，高温煅烧完全转换为氧化钙和氧化镁，进行消化，再添加相转移剂，氧化钙和相转移剂物质的量比为1∶1.5，固液比(白云石煅粉与蒸馏水的质量比)为1∶10，反应时间为40min，反应温度为20℃，Ca2+和Mg2+的相转移率分别为96.36%和2.43%，实现了钙镁初步分离。
针对相转移剂的重复利用及钙镁分离中的差异性问题，在后续研究中应着重探索相转移剂的优化设计及其在不同条件下的性能表现。同时，考虑到环境影响，开发低污染的高温煅烧技术也至关重要。
卤水法白云石利用工艺
卤水法相对成熟，操作流程简便，参数易于调控，同时能获得较高品质的镁和钙产品。然而，卤水法需要额外添加氯化镁，导致成本提高，并且需要高温煅烧，最终生成氯化钙和氢氧化镁。
尽管卤水法在镁钙分离中展现出一定优势，但高温煅烧和氯化镁的使用会对环境造成污染。因此，探索更为环保的替代工艺尤为重要。例如采用离子交换法，既能降低能耗，又能减轻对化学试剂的依赖，为未来的镁钙分离技术提供新的发展方向。
铵浸法白云石利用工艺
铵浸法在钙镁分离方面具有较高的浸出率，反应条件温和且操作简便。但生产过程需高温煅烧，成本较高，易造成环境污染，并且在沉淀镁过程中，少量钙会影响产品质量。
因此，有必要对铵浸法进行改进，以降低生产成本并减少环境影响。例如，可研究低温条件下的浸出反应，以降低能耗，同时使用更环保的沉淀剂替代氨。此外，优化铵盐的选择和配比，可进一步提高钙镁分离的效率，从而改善最终产品质量。
分段煅烧法：控制煅烧温度，高效分离。
分段煅烧的原理是利用碳酸钙和碳酸镁分解温度的差异，通过控制煅烧温度，使得碳酸镁分解而碳酸钙不分解。
为了进一步提高分段煅烧法的效率，未来的研究可集中在优化煅烧气氛和反应时间上。通过引入不同的气氛，可能会影响碳酸盐的分解路径，从而提高分离效果。
针对白云石煅烧过程资源利用率低，能耗高等问题，现在行业内出现了一种将白云石造球后再煅烧的工艺。
使用硅泥作为还原剂通过硅热法生产金属镁的研究
MgCO3在低温阶段分解，高温阶段CaCO3分解，球团中的CaCO3和MgCO3在煅烧后均分解为CaO和MgO，通过分段煅烧缩短高温煅烧时间，有效降低煅烧能耗并且避免煅烧过程中因分解过快造成球团坍塌粉化。
结语
由上述可知，硫酸法和分段焙烧烧工艺具有较高的开发前景，开发适用性更广，产品质量更高，对我国白云石的钙镁利用具有重要意义。焙烧法中，与完全焙烧法相比，分段煅烧法工艺较优，焙烧所需温度较低，在焙烧过程中通过添加少量助剂可进一步扩大碳酸钙和碳酸镁分解温度差。
参考来源：
李满年:白云石中钙镁资源利用现状及发展， 包钢集团矿山研究院
赵瑞：白云石及其在耐火材料中的应用现状和展望，中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
吴数吉:含镁矿物提取金属镁工艺的研究进展，昆明理工大学
彭李佳:白云石可控碳化联产氢氧化镁和碳酸钙及其改性，广西大学
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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