（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/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(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域的主要品種，包括菱鎂礦及其加工產(chǎn)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(wěn)定、質(zhì)地純凈，主要應(yīng)用于一些要求較高的環(huán)保項(xiàng)目，諸如實(shí)施自動(dòng)控制的大型鎂法煙氣脫硫作業(yè)。
眾多的研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐表明，含鎂材料在環(huán)保領(lǐng)域中應(yīng)用具有資源易得、環(huán)境友好、性價(jià)比高的特點(diǎn)。與此同時(shí)，有弱堿性特征的含鎂材料還具有緩沖性、吸附性、作業(yè)安全、產(chǎn)物無害等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此，其在環(huán)保領(lǐng)域中應(yīng)用的步伐日趨加快、擴(kuò)展。
1.含鎂材料環(huán)保應(yīng)用
環(huán)境保護(hù)是CCM和氫氧化鎂等含鎂材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域，單以氫氧化鎂計(jì)約占其總消耗量的58%。
含鎂材料環(huán)保應(yīng)用由來已久，鑒于含鎂材料所具有的吸附性能，進(jìn)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(jī)物和各種著色物質(zhì)。近年，一些以含鎂材料為基礎(chǔ)的復(fù)合性吸附處理劑也應(yīng)運(yùn)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(nèi)獲得廣泛應(yīng)用，一些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域也有待開拓?cái)U(kuò)展。
1.1 煙氣脫硫
截止2012年11月，國內(nèi)共有12套鎂法脫硫裝置建成投產(chǎn)，運(yùn)行實(shí)踐表明，用含鎂材料（CCM，合成氫氧化鎂）作脫硫劑進(jìn)行煙氣脫硫，具有技術(shù)成熟、脫硫率高(>95%)、投資?。ū肉}法降低20%~30%）、作業(yè)穩(wěn)健（無石膏結(jié)疤）、副產(chǎn)物可回收利用（硫酸鎂可作含硫鎂肥）、鎂資源豐富和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
在我國以鈣法脫硫一統(tǒng)天下的今天，鎂法脫硫更彰顯其技術(shù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和資源優(yōu)勢(shì)，其裝置數(shù)僅次于目前已廣泛應(yīng)用的氨法技術(shù)。
目前，國內(nèi)對(duì)鎂法技術(shù)總的評(píng)價(jià)是：技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、資源豐富，環(huán)境友好；作業(yè)穩(wěn)健，安全可靠。還是基于這一理念，有關(guān)該領(lǐng)域的研發(fā)和工業(yè)實(shí)踐活動(dòng)日趨擴(kuò)展并向縱深發(fā)展，諸如包括鎂法在內(nèi)的濕法技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較〔與可行性分析，相關(guān)設(shè)備造型，大型高效脫硫塔的研發(fā)與應(yīng)用，以及以水鎂石為脫硫劑的鎂法脫硫系統(tǒng)和鎂法系統(tǒng)中硫酸鎂熱解回收氧化鎂進(jìn)而循環(huán)利用等。
總之，國內(nèi)鎂法技術(shù)目前正處于一個(gè)初期工業(yè)應(yīng)用、穩(wěn)健發(fā)展和逐步完善的階段。在我國資源豐富的遼寧、山東兩省發(fā)展鎂法技術(shù)，更具有地域優(yōu)勢(shì)。日本是鎂法脫硫技術(shù)較成熟的國家之一，其擁有的工業(yè)裝置多達(dá)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(shù)得到不斷提升和完善，通過優(yōu)化組合和先進(jìn)的系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)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(huán)量4500m3/h）發(fā)展的需要。
1.2 重金屬離子污染治理
有很多場(chǎng)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(yè)排放的處理，是環(huán)保領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題，涉及諸如工業(yè)廢水處理、礦業(yè)生產(chǎn)排放物整治、污染土壤修復(fù)等眾多領(lǐng)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(shù)情況下符合等溫吸附規(guī)律。
與其他堿類物質(zhì)比較，以用含鎂材料處理沉降速率最快、密實(shí)度最大， 其順序?yàn)?span style="font-family:times new roman,times,serif;">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(chǎn)業(yè)部門排放的液體以及在其他方面的應(yīng)用均取得較好效果，且不斷擴(kuò)展與深化。有關(guān)近期研究與應(yīng)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(yīng)用
還可用水鎂石和菱鎂礦作處理劑，治理硫鐵礦場(chǎng)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(zhì)。
在治理被重金屬污染的土壤方面，既可單獨(dú)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(duì)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(shí)具有緩沖性能以維持穩(wěn)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(qū)域地下水滲透。
1.3 非金屬離子與有機(jī)物脫除
利用不同的含鎂材料還可脫除工業(yè)廢水和各種排放液中的非金屬離子與各種有機(jī)物。在脫除銨、氮、磷等非金屬離子時(shí)，副產(chǎn)物多數(shù)以磷酸銨鎂、少數(shù)以白磷鎂石形式予以回收作為肥料。對(duì)多種有機(jī)物和由有機(jī)物引起的著色物質(zhì)的脫除也相當(dāng)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(yīng)用
1.4 礦物型鎂質(zhì)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(huán)境友好型鎂質(zhì)阻燃劑近年來備受關(guān)注。由于是礦產(chǎn)資源，且質(zhì)地純凈、加工簡易、成本低廉、性價(jià)比高、阻燃效果顯著，在經(jīng)濟(jì)方面遠(yuǎn)優(yōu)于氫氧化鎂。因此，在不同高聚物中獲得了廣泛的應(yīng)用，且應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)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(chǎn)的僅有前兩者。在資金和技術(shù)方面參與此項(xiàng)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(yè)。
目前，包括阻燃劑、填充劑、中和處理劑在內(nèi)的多種產(chǎn)品的總生產(chǎn)能力已突破80kt/a，其中以土耳其與英國合資的Likya-Minelco公司規(guī)模最大、品種最多，具有代表性。
中國地質(zhì)大學(xué)（北京）杜高翔等人經(jīng)過多年對(duì)使用水鎂石礦通過超細(xì)粉碎和表面改性制備高檔氫氧化鎂阻燃劑進(jìn)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(xì)活性氫氧化鎂阻燃劑。該產(chǎn)品可以單獨(dú)用于阻燃PVC塑料，具有抑煙、抑制熔滴、環(huán)保等一系列優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該技術(shù)具有生產(chǎn)工藝先進(jìn)、生產(chǎn)成本較國內(nèi)同類成本低、質(zhì)量高、生產(chǎn)過程中沒有廢水廢渣產(chǎn)生和排放等優(yōu)點(diǎn)。因此，該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。
1.5 二氧化碳固定
由化石燃料燃燒和人類活動(dòng)產(chǎn)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(huì)的廣泛關(guān)注。如今，“碳捕集與儲(chǔ)存”已成為環(huán)保領(lǐng)域中一項(xiàng)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(yōu)勢(shì)是：①水鎂石與CO2作用，再現(xiàn)了自然界中CO2被礦物吸收的過程，進(jìn)而生成在熱力學(xué)上更加穩(wěn)定的碳酸鹽礦，從而實(shí)現(xiàn)CO2的永久性固定；②除水鎂石外，鎂橄欖石、蛇紋石也可應(yīng)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(duì)CO2的固定封存的方法和技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)CO2的減排和水鎂石資源的深度利用具有重要意義。
2 鎂質(zhì)材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用展望
在我國，目前可供普遍應(yīng)用的主要品種為礦產(chǎn)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(yīng)速率等物化參數(shù)以及為系統(tǒng)作業(yè)提供優(yōu)化、穩(wěn)健、順暢的運(yùn)行條件方面遠(yuǎn)優(yōu)于輕烴氧化鎂。不過，合成法氫氧化鎂產(chǎn)量有限、成本高昂，用于一般性環(huán)保項(xiàng)目似有“細(xì)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(xué)品領(lǐng)域。
水菱鎂石既可生產(chǎn)阻燃劑，又可用做填料和弱堿性中和劑，前者國外早已工業(yè)化。目前國內(nèi)的工作是加強(qiáng)研發(fā)，儲(chǔ)備技術(shù)。
多年來含鎂材料在環(huán)保領(lǐng)域中的研發(fā)與應(yīng)用實(shí)踐表明，其充分顯示了資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)合理、作業(yè)安全等特點(diǎn)。隨著研發(fā)工作的日益深入和應(yīng)用領(lǐng)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(yōu)勢(shì)日益彰顯，其在環(huán)保領(lǐng)域及其他方面的應(yīng)用也必將進(jìn)一步擴(kuò)展深化。
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