镁矿资源概述
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一、镁矿资源概述
镁是10种常用有色金属之一,其蕴藏量丰富,在地壳中的含量达到2.1%-2.7%,在所有元素中排第8位,是仅次于铝、铁、钙居第四位的金属元素。
镁矿资源主要来自海水、天然盐湖水、油田卤水、白云岩、菱镁矿、水镁石和
橄榄石等。
菱镁矿MgCO3,全世界的资源量约为130亿吨,而我国到1995年保有储量为30
亿吨,预测资源量800亿吨,居世界第一位。我国菱镁矿大部分可以露采,且
杂质少,MgO的含量在46-47.6%之间。一级品(MgO的含量大于46%)以上
的矿石储量约占全国总量的44%,晶质菱镁矿占全国总量的93%。矿床类型为
沉积变质-热液交代,多产于前震旦纪至震旦纪钙镁碳酸盐岩中。主要矿床有辽
宁的大石桥、海城桦子峪、营口青山杯、山东掖县优游山等。
世界镁资源总量及类型分布
国家总量(百万吨) 晶质菱镁矿(百万吨) 隐晶质菱镁矿(百万吨)
阿尔巴尼亚 1.3 1.3
巴基斯坦 12 12
澳大利亚 682 132.3 549.7
菲律宾 12.4 6 6.4
奥地利 30 30
波兰 12 12
巴西 562 562
罗马尼亚 2 2
加拿大 891 643 248
俄罗斯 2750 2745 5
中国 3319 3248 71
沙特阿拉伯 42 40 2
埃及 5 5
塞尔维亚 13.8 13.8
希腊 30 30
斯洛伐克 1240 1240
印度 245.2 186 59.2
南非 18 18
伊朗 3.3 3.3
西班牙 30 30
哈萨克斯坦 5 5
土耳其 150 150
科索沃 8 8
乌克兰 5 5
尼泊尔 66 66
美国 66 66
朝鲜 3000 3000
总计 13184 12242.7 941.3
目前每年的菱镁矿开采量约为1.89亿吨,其中中国和俄罗斯的开采量占60%。
晶质菱镁矿占已开采菱镁矿的86%,隐晶质占14%。
白云石矿资源遍及我国各省区,特别是山西、宁夏、河南、吉林、青海、贵州、
云南、广西、湖南、四川等省区,现已探明储量40亿吨以上。其远景储量巨大。可用作白云石砂、白云石超细粉和制镁原料。
全球海水中的镁含量估计为6×10∧16吨,镁合金含量达0.13%。
我国4大盐湖区镁盐矿产资源的远景储量达数十亿吨,其中柴达木盆地内大小
不等的33个卤水湖、半干涸盐湖和干涸盐湖,蕴藏着储量占全国第一位的镁盐
资源。
我国油田卤水中含有巨量的镁。
二、镁矿生产工艺
1、菱镁矿和白云石矿的生产工艺
2004年,氧化镁的生产量为8百万吨。氧化镁类型分为重烧氧化镁、苛性煅烧
氧化镁、电熔氧化镁,该8百万吨氧化镁按类型的分布图见图3。中国氧化镁
生产总量占5l%,俄罗斯占]3%,仅这两国的生产量达到了64%。13个国家的
生产总量占到99%。
由于政治和战争的影响,北朝鲜和寨尔维亚(前南斯拉夫共和国)在市场上的份
额发生了明显的衰减。在20世纪90年代,北朝鲜的菱镁矿产量为260万
吨.重烧镁产量l00万吨,而目前的生产量仅为12.5万吨,仅占以前的12.5%。塞尔维亚的Magnohrom公司由于受到联合国制裁,产量仅为从前的20%。随
着中国氧化镁供应日益占据了主导地位,且最近的一次价格波动,鼓舞了众多
企业纷纷制定了重烧氧化镁供应的可选择性战略并且开始寻求新的原料供应商。随着土耳其的最新发展,已成为澳大利亚新的原料供应国。然而,澳大利亚许
多大型项目由于多方面的原因并未实施,其中包括镁矿生产用的能源的价格等
因素。中欧的SMZ Jelsalva公司,由于占据了优越的地理环境优势且拥有大量
的镁矿资源。俄罗斯由于镁矿资源离潜在市场所处的地区较远且需要大量的启
动资金,大部分矿藏仍未开发。
氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱
镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。其
中后者最大的难点是如何去除MgCl2·6H2O中的结晶水。一般来说:采用普通
的加热法可以去除部分结晶水,生成MgCl2·3/2H2O。但MgCl2·3/2H2O在空气
中加热时很容易发生水解反应,生成不利于电解过程的杂质,如Mg(OH) 2。电解法生产镁的工艺很多,但基本原理相同,其中最有代表性的有DOW工艺、I.G.Farben工艺、Magnola工艺等。
I.G.Farben工艺在20世纪初期由德国IG.Farben工业公司首先使用。该工
艺中,将氢氧化镁与焦炭均匀混合在一起后放在竖炉内煅烧,再进行氯化处理,生成电解用原料无水MgCl2,电解得到镁,电解副产物Cl2回收利用。每个槽
内有4~5个石墨电极(阳极),均匀排布于一个长方形的、以耐火材料为内衬的
钢壳内。每个阳极以夹层式置于两只钢制阳极中间。耐火材料隔板浸入到电解
质中,将阳极产物C12和阴极产物Mg隔开,阻止两者间的反应。电解质的密
度大于镁。通过电阻加热来控制电解质的温度。该类电解槽存在的主要问题是:由于电极间的距离被耐火材料隔板加大,电流密度下降;耐火材料受到电解质
的化学侵蚀和热循环冲刷,其使用寿命大大缩短,从而使得LG电解槽的使用
寿命不太理想。
Magnola工艺:利用蛇纹石中的氯化镁进行电解来生产镁。采用浓盐酸浸
泡石棉矿尾渣制备氯化镁溶液,通过调节pH值和离子交换技术生产浓缩的超
高纯度MgCl2溶液,然后进行脱水和电解。加拿大利用石棉矿尾渣中的硅酸镁