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yy易游平台:菱镁矿变身高端材料的发展方向

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  我国菱镁矿储量丰富,贮藏量达31亿吨,约占世界已探明储量的四分之一,主要分布在辽宁和山东地区。长期以来,我国主要将菱镁矿作为低附加值原料,出口高品位资源,而高档镁质产品却依赖进口。大量低品位菱镁矿尾矿堆积,既占用土地,又破坏环境。如何高效、高的附加价值利用菱镁矿,成为行业关注的焦点。

  烧结镁砂是钢铁、水泥等高温行业不可或缺的耐火原料。直接煅烧菱镁矿得到的镁砂纯度低、性能差。为了攻克这一难题,技术人员开发出了轻烧-水化新工艺:先将菱镁矿轻烧得到活性高的氧化镁,然后再水化成氢氧化镁,最后高温烧结成镁砂。这道水化工序能有效破坏菱镁矿原有的假晶结构,大幅度的提升了烧结后的致密性。在此基础上,对中间产物进行两道细磨,添加适量的CaO或Y2O3等添加剂,能够在一定程度上促进产物烧结,制备出体积密度高于每立方厘米3.40克、氧化镁含量超过97.5%的高品质镁砂。

  晶须是一种高性能短纤维材料,具有高强度、高模量等优异性能,开发镁质晶须,充分的利用菱镁矿中的镁元素,是镁质资源高的附加价值利用的重要发展趋势。以菱镁矿为原料,可制备出碳酸镁、氧化镁和碱式硫酸镁等多种晶须。

  碳酸镁晶须可作为橡胶、塑料的优质填料和补强剂,是制备其他高纯镁盐的“前驱体”,经过控制反应温度并添加乙醇、柠檬酸等辅助剂,能够获得表面十分光滑、长径比大的优质晶须。

  氧化镁晶须具备优秀能力的耐热性,常用采用间接法生产,先合成出碳酸镁或碱式碳酸镁晶须,再经过煅烧,复制出氧化镁晶须。这种方法可制得长度达80μm、长径比值为20的晶须,符合国家优等品标准,可增强材料抗热震性。

  碱式硫酸镁晶须与塑料、树脂复合时,因折射率接近,对产品着色影响小,还能提升抗折弯、抗冲击性能。此外,碱式硫酸镁晶须与塑料等基体相容性佳,几乎不影响产品色泽,还具备良好的电绝缘性,大范围的应用于电器外壳、汽车零部件等。通过水热合成法,在特定条件下可制得平均直径仅269nm、长径比值高达100的超细晶须,添加到聚丙烯中能使拉伸强度提高18.4%、抗冲击性能提升60.7%。

  纳米氧化镁性能好,大范围的应用于耐火材料、抗菌材料、吸附剂、催化剂等领域,以往多采用化学试剂生产,成本高昂。为减少相关成本,技术人员开发出了草酸沉淀、溶液燃烧、凝胶-燃烧等多种工艺,成功制备出粒径在20nm~100nm之间的高纯纳米氧化镁。利用菱镁矿成功制备纳米氧化镁,不仅降低了生产所带来的成本,还有利于工业化,实现了从天然矿石到高端纳米材料的跨越。

  尽管我国在菱镁矿高值化利用方面已取得显著进展,但仍存在尾矿利用率低、高端产品产业化不足等问题,要想真正的完成产业升级,未来还应从以下几个方面努力:

  一是尾矿难题攻坚。如何高效、经济地利用堆积如山的低品位尾矿,是资源综合利用和环境保护的关键。

  二是推动技术落地。将实验室的研究成果尽快应用于大规模工业化生产,打破国外对高端产品的垄断。

  三是深耕纳米材料。继续开发低成本、高性能的纳米氧化镁制备技术,开拓其在新材料、新能源等前沿领域的应用。

  三类先进镁质材料的制备及研究,为菱镁矿高值化利用提供了参考路线,对提高我国镁资源综合利用率有借鉴意义。坚持菱镁资源有效、合理、高的附加价值利用,不仅关乎经济利益,还关乎我国的生态文明建设。随着我们国家材料科学技术的慢慢的提升,中国菱镁矿产业必将完成从卖原料到卖产品和卖技术的华丽蜕变。(中国冶金报)

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