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1、氢氧化镁资料氢氧化镁资料第一章 中国镁矿分布 21.1概述 21.2菱镁矿资源分布 21.3含镁白云岩 21.3.1热液型白云岩矿床 21.3.2沉积型白云岩矿床 31.4盐湖镁盐 3第二章 阻燃剂的应用 42.1概述 42.2阻燃剂的发展趋势 42.3氢氧化镁阻燃剂的特点 52.4氢氧化镁阻燃剂的应用 52.5氢氧化镁阻燃体系的抑烟性能 62.6氢氧化镁阻燃剂的用途 6第三章 氢氧化镁生产现状与展望 73.1氢氧化镁生产现状 73.2 氢氧化镁的应用领域 93.2.1 氢氧化镁在环保中的应用 93.2.2 高聚物无毒、无言、不滴优良阻燃剂 113.2.3 制造各种氧化镁优质、价廉、低能耗的原

2、料 113.2.4 其他用途的精细化、功能化产品 12第四章 氢氧化镁阻燃剂制备方法 134.1 以氯化镁为原料的制备方法 134.2 以菱镁矿为原料制备方法 144.3 膏状或浆状氢氧化镁产品 154.4存在问题 15第一章 中国镁矿分布1.1概述镁矿资源主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐以及海水等。我国是世界上镁矿资源最为丰富的国家之一，总储量占世界的22.5%，居世界第一。我国已探明菱镁矿储量34亿吨，居世界之首；含镁白云石资源储量达40亿吨以上；我国4大盐湖区蕴藏着丰富的镁盐资源，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镁盐资源储量60.03亿吨。1.2菱镁

3、矿资源分布我国菱镁矿资源丰富、质地优良，主要分布在河北、辽宁、安徽、山东、四川、西藏、甘肃、青海、新疆等9个省区，其中以辽宁省资源储量最大，占全国总储量的85.62%，其次是山东，占全国总储量的9.54%。储量稍大的还有西藏、新疆和甘肃等省区。我国菱镁矿以镁质碳酸盐地层中层控晶质菱镁矿类型为主，这种矿床规模大，质量优良，工业价值大。成矿时代较多，主要有太古宙、元古宙、泥盆纪和三叠纪，其中以元古宙成矿期最为重要。从大地构造位置上看，层控菱镁矿矿床主要分布于中朝准地台的胶辽台隆（辽宁省营口大古桥至海城一带、山东省掖县一带），其余为山西隆起（河北省邢台县）华北断坳（安徽省霍丘县），祁连山褶皱祁连山间

4、隆起带（甘肃省肃北县）、扬子准地台四川台坳（四川省甘洛汉源地区）、冈底斯-念青唐古拉褶皱系那曲褶皱带（西藏自治区类乌齐县）和天山褶皱系南天山冒地槽褶皱带（新疆维吾尔自治区和靖县）。1.3含镁白云岩含镁白云岩是以白云石为主要组份的碳酸盐岩，白云石含量约占95%，方解石含量小于5%。白云石成分中的Mg可被Fe、Mn、Co、Zn替代。白云石在自然界分布广泛，按成因分类，白云岩矿床主要有热液型和沉积型两种。1.3.1热液型白云岩矿床热液型白云岩矿床一般与前寒武系特别是元古宇镁质碳酸盐岩有关，少数为古生界，成矿时代具有多期多阶段性，一般在区域变质的基础上叠加多次热液作用。常见的矿床组合主要为白云岩+滑石

5、+菱镁矿组合，白云岩一般呈滑石矿、菱镁矿的顶底板或夹层产出，由于该地区菱镁矿矿石质优量大，因此，并没有把白云岩看作矿床。此类组合包括了我国绝大部分的大中型菱镁矿矿床和大部分的大中型滑石矿床，矿石质量好，开采容易。该组合矿床主要在辽东、胶东地区广泛发育。1.3.2沉积型白云岩矿床沉积型白云岩矿床是白云岩矿床的主要类型。成矿构造环境主要为聚敛板块边界上的陆缘海。矿床形成与分布主要受古地理、古气候、大地构造环境和沉积环境、物质来源、海水温度、溶解度、深度及生物的繁盛程度等因素控制，主要分布于山西、河南、湖南、湖北、广西、贵州、宁夏、吉林、青海、云南、四川等省区。形成时代以石炭系中产出较多，三叠系中也

6、有产出。1.4盐湖镁盐我国的盐湖镁盐主要分布于西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地，柴达木盆地内的镁盐储量占全国已查明镁盐总量的99%，居全国第一位。镁盐与钾盐等密切共生，有氯化镁、硫酸镁两种类型。目前，氯化镁、硫酸镁累计查明资源储量60.03亿吨，其中基础储量31.37亿吨。盆地内的镁盐主要分布在察尔汗、一里坪、东、西台吉乃尔湖、大浪滩、昆特依、马海等盐湖。察尔汗、一里坪、东、西台吉乃尔湖为氯化镁，大浪滩、昆特依、马海、大柴旦等矿区氯化镁、硫酸镁均有，两种类型的镁储量基本相当，其中：氯化镁累计查明资源储量42.81亿吨，其中基础储量19.08亿吨；保有资源储量40.70亿吨，其中基础储量17.

7、98亿吨。硫酸镁累计查明资源储量17.22亿吨，其中基础储量12.29亿吨。第二章 阻燃剂的应用2.1概述随着高分子材料工业的发展，塑料、橡胶、纤维等合成材料越来越广泛地用于建筑、化工、军事及交通等领域。由于高分子材料的易燃性，因此，其阻燃技术受到全球性的关注。随着各国环保意识的增强及阻燃法规的相继颁布，阻燃剂市场发展很快。目前广泛应用的阻燃剂有卤系(主要为氯系和溴系)、磷系(包括卤-磷系)和无机类阻燃剂主要为Mg(OH)2和Al(OH)3。卤系阻燃剂(特别是溴系)、磷系阻燃剂的阻燃效果好，但价格昂贵，且有环保问题，因此使用受到限制。因而高效、抑烟性能强、无毒无害的氢氧化镁和氢氧化铝等无机类阻

8、燃剂越来越受到用户的青睐。2.2阻燃剂的发展趋势阻燃剂的工业化生产和应用，始于60年代的美国，从此，阻燃剂的用量持续增长。美国的阻燃剂用量约为全球的50%，1972年美国用于塑料的阻燃剂为5.4 万吨，至1996年就达25.3万吨，其中无机类阻燃剂，从1972年的1.8万吨增至1996年的13.1万吨，所占市场份额也越来越大。阻燃剂用量增长的原因主要是在这一时期美国颁布了一些阻燃法规，给阻燃剂市场提供了巨大推动力。而无机类阻燃剂市场份额增长的主要原因为：近年来，西方各国由于几起重大火灾、焚烧塑料造成的二次污染、二噁英问题(Dioxin issue)的出现，以及对环境保护的日趋严格，迫使塑料工业

9、转向使用无毒、无公害、抑烟的无机阻燃剂，而占市场份额较大的溴系阻燃剂逐渐受到限制；1997年在美国召开了第八届世界阻燃剂会议，会议指出今后阻燃剂的发展方向集中为高效、低毒、低烟的阻燃剂，会议报告中有相当一部分内容涉及到氢氧化镁阻燃剂和氢氧化铝阻燃剂，这都表明无机类阻燃剂(特别是氢氧化镁和氢氧化铝具有广阔的发展空间。我国阻燃剂的研制虽也起步于60年代中期，但发展较为缓慢。1993年阻燃剂的总产量约为5万吨，其中无机类仅为0.12万吨。1995年我国市场需求约9万吨。2000年我国约需阻燃剂1112万吨，其中无机类约需1.51.7万吨，占市场份额的15%以上。无机类阻燃剂主要为氢氧化镁和氢氧化铝。

10、由于氢氧化铝问世早，目前世界上氢氧化铝阻燃剂的消费量达3047.5万吨，而氢氧化镁仅为1.5万吨。但氢氧化镁阻燃剂的主要性能均优于氢氧化铝阻燃剂，因此它有进一步取代氢氧化铝的趋势。我国近年来合成高分子材料发展迅速，2007年塑料产量超过3300万吨。按照发达国家经验估计，塑料阻燃剂年用量将达到200万吨以上，若其中无机阻燃剂占50，而氢氧化镁阻燃剂占无机阻燃剂30左右，则每年需要氢氧化镁阻燃剂就达60万吨多，可见我国氢氧化镁发展潜力巨大。2.3氢氧化镁阻燃剂的特点除对环境的影响相当外，氢氧化镁和氢氧化铝相比，在热反应、分解温度、适用的聚合物、阻燃能力、抑烟能力、对酸的稳定性等几方面，氢氧化镁阻

11、燃剂均优于氢氧化铝阻燃剂，也优于传统的卤系、磷系阻燃剂。具体表现在：(1)二者的阻燃机理相似。氢氧化镁和氢氧化铝的热分解过程为：热分解生成的气态水可覆盖火焰，驱逐氧气，稀释可燃气体，而且在与火焰接触的塑料表面形成一绝热层，阻止可燃气体的流动，防止火焰的蔓延，这与磷系阻燃剂的炭化作用相似。这两种阻燃剂的分解产物都为无毒物质，产生矿物相，特别是MgO，与酸的中和能力比氢氧化铝强，可较快地中和塑料燃烧过程中产生的酸性及腐蚀性气体(SO2、NO2、CO2等)；(2)氢氧化镁的热分解温度为330C，比氢氧化铝高出100C，因此填加氢氧化镁阻燃剂的塑料能承受更高的加工温度，因为在塑料加工的过程中提高加工温

12、度有利于加快挤塑速度，缩短模塑时间；(3)氢氧化镁的分解能(1.37kJ/g)比氢氧化铝的分解能(1.17kJ/g)高，热容也高17%，这有助于提高阻燃效率；(4)氢氧化镁的炭化作用强，炭化量大，因而提高了阻燃效率，减少了产烟量；(5)氢氧化镁的抑烟能力强于氢氧化铝，在EPDM树脂中，混合填加75%的氢氧化镁阻燃剂和25%的氢氧化铝阻燃剂与填加氢氧化铝单一阻燃剂相比，前者的产烟量明显减少；(6)氢氧化镁粒子的硬度比氢氧化铝小，因此对设备的摩擦小，有利于延长生产设备的寿命；(7)随着生产工艺的改进，以苦卤为原料生产氢氧化镁阻燃剂的技术日臻成熟，其生产成本将大幅度降低。由此，氢氧化镁阻燃剂的优点显

13、而易见，有取代氢氧化铝的趋势。2.4氢氧化镁阻燃剂的应用目前，氢氧化镁阻燃剂的市场价格较高，而且它在塑料中的加填量较大(一般为4070%)。由此限制了它的应用，仅用于一些特殊要求的塑料工业领域，如用在电线、电缆的包复用树脂中。实例说明如下：在100份LDPE树脂中，加入100份5%油酸钠改性的纤维级氢氧化镁，结果显示氢氧化镁的比例增加，阻燃性能提高，硬度也增加，但其它性能却有所下降，可见氢氧化镁的填加量不宜过多。2.5氢氧化镁阻燃体系的抑烟性能氢氧化镁的消烟性优于氢氧化铝, 氢氧化镁的填加量达10%时就有明显的消烟作用。对氢氧化镁填加量为9%的聚苯乙烯树脂进行NBS烟箱试验，发现其最大烟密度由

14、2556降至375。2.6氢氧化镁阻燃剂的用途氢氧化镁阻燃剂广泛用于PE，PP，PVC，ABS，PS，HIPS，PA，PBT，不饱和聚酯，环氧树脂，橡胶，油漆的阻燃填充剂，化工，环保等工业领域；用于塑料、橡胶等高分子材料的优良阻燃剂和填充剂，在环保方面作为烟道气脱硫剂，可代替烧碱和石灰作为含酸废水的中和剂；用作油品添加剂，起到防腐和脱硫作用；用于电子行业、医药、砂糖的精制；用于保温材料以及制造其它镁盐产品。普通氢氧化镁：应用于橡胶、塑料、油漆、涂料、化工等行业。活性氢氧化镁：活性氢氧化镁阻燃剂，广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料（聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶）及电子、不饱和聚酯和油漆、

15、涂料等高分子材料中，特别是对矿用导风筒涂覆布、PVC整芯运输带、阻燃胶板、蓬布、PVC电线电缆料、矿用电缆护套、电缆附件的阻燃、消烟抗静电，可代替氢氧化铝，具有优良的阻燃效果。第三章 氢氧化镁生产现状与展望3.1氢氧化镁生产现状氢氧化镁是镁化合物工业产品中重要品种之一，属于弱碱性产品，具有极强的缓冲性能和高效化学吸附性能的碱剂。广泛应用于环境保护的中和剂、高聚物填充剂与阻燃剂、镁化学制品、药物、肥料等领域。其产品分为粉状、膏状和浆状产品。我国氢氧化镁生产原料主要有水镁石、轻烧粉、卤水和水氯镁石等。辽宁主要以水镁石为原料,采用机械粉碎和超细粉碎工艺制取氢氧化镁产品;辽宁、山东、河北等地采用轻烧粉

16、直接水化法制取重质氢氧化镁;河北、山东、江浙沿海地区采用卤水合成法制取氢氧化镁;山西、青海等地以盐湖卤水、水氯镁石为原料采用合成法制取氢氧化镁。国内化工、冶金、食品、医药等企业副产氯化镁采用合成法制取氢氧化镁。2006年世界氢氧化镁消耗量见表1，美国、日本生产量分别见表2、3及表4。世界主要国家氢氧化镁用途和消费量见表5，美国氢氧化镁供求情况见表6.表1 2006年世界氢氧化镁消耗量（kt，100%Mg(OH)2）地区用途北美中南美洲欧洲/独联体/非洲/中东日本中国其他亚洲地区/大洋洲总计废气/废水处理1420150350642镁砂-167167阻燃剂230121348化学制品3505-40药

17、物180.53-21.5肥料-1515纸浆和造纸130-13其他10032942总计2410.517357490301108.5表2 美国氢氧化镁产量（kt，100%Mg(OH)2）时间/年199519961997199819992000200120022003200420052006产量/kt340338307246233212268218217217218225以上数据为生产商运输和使用的氢氧化镁的量，估计接近产量。数据不包括其他镁盐化合物的中间原料。表3 日本利用海水或卤水生产氢氧化镁浆液（kt，100%Mg(OH)2）时间/年199519961997199819992000200120

18、022003200420052006产量/kt330309324293317370370370373393413433表4 日本氢氧化镁的生产量（kt，100%Mg(OH)2）1996年1999年2002年2006年从海水或卤水生产浆液309317370433从进口轻烧氧化镁生产浆液120167140128卤水生产粉末12121212总计441496522573表5 世界主要国家氢氧化镁用途和消费量（kt，100%Mg(OH)2）国别2006年消费量/kt2006-2011年增长率环保/%化学药品/%阻燃剂/%造纸纸浆/%医药其他/%洗涤剂/%制MgO/%美国2215-660169510-加拿

19、大7.2149-14307-墨西哥13.642-344-16-733-欧洲1732-386.5化工37.0-3.5-日本5748-961肥料2.623-5.0-29.1中国90表6 美国氢氧化镁供求情况（kt，100%Mg(OH)2）时间/年产量进口量出口量表观消费量2000212920.3200.720012686.920.8254.120022183.914.8207.120032175.214208.220042176.416207.420052186.213.8210.1200622510.314.2221.13.2 氢氧化镁的应用领域氢氧化镁广泛用于PE，PP，PVC，ABS，PS，

20、HIPS，PA，PBT，不饱和聚酯，环氧树脂，橡胶，油漆的阻燃填充剂，化工，环保等工业领域；用于塑料、橡胶等高分子材料的优良阻燃剂和填充剂，在环保方面作为烟道气脱硫剂，可代替烧碱和石灰作为含酸废水的中和剂；用作油品添加剂，起到防腐和脱硫作用；用于电子行业、医药、砂糖的精制；用于保温材料以及制造其它镁盐产品。3.2.1 氢氧化镁在环保中的应用由表1中美、日两国氢氧化镁消耗构成来看，在环境领域中的应用占了很大的比重，可以说，美、日两国氢氧化镁总产量的一半消耗在环境领域。可见环境领域是氢氧化镁消耗的主要部门，而所有这些都与氢氧化镁所具有的优越性能和有关环境立法的建立与完善有关。(1)排烟除硫首选脱硫

21、剂我国是燃煤大国,烟气中SO2含量较高;燃油排烟中含有硫化物及氮化物。据统计2005年全国总排放SO2量约2549.3万吨,其中火电厂排放SO2量约1111万吨,以此为基数减排20%计,全国减排SO2量约510万吨,其中火电厂减排SO2量约222. 2万t。经理论计算脱除1吨SO2需0. 91 tMg (OH) 2 ,副产MgSO41. 88t。如果减排SO2量全部用Mg(OH) 2 ,共需464. 1万吨,其中火电厂需202. 0万t。目前我国Mg(OH) 2总产量仅约10万吨,按此数计,5年的产量仅为50万吨,供火电厂使用仅满足1/4需求量,可见排烟脱硫中Mg(OH) 2的需求量之大。中国

22、排烟脱硫仍采用Ca (OH) 2 法,副产CaSO4造成二次污染。采用镁剂脱硫刚刚开始,道路漫长。不同碱剂性能比较见表7。使用不同碱剂对过滤周期、泥浆密度影响见表8。表7 氢氧化镁与氢氧化钙和氢氧化钠的性能比较性能50%NaOH30%Ca（OH）263%Mg（OH）2氢氧化镁/%（干基）42.545.958.3在水中溶解度420.1850.0009PH值1412.59凝固点573232干基中和因数（以氢氧化镁为1）1.371.271表8 使用不同碱剂对过滤周期、泥浆密度影响碱剂固体/%过滤周期/h泥浆密度烧85碱307980石灰357985氢氧化镁551.52100110由表7 、表8数据可知

23、,采用Ca(OH ) 2 (或CaO)与Mg(OH) 2(或MgO)为中和剂进行脱硫,钙剂在水中溶解度大, pH高,与SO2 反应速度快,生成CaSO4 结晶细小,不易过滤,副产品CaSO4 纯度低,应用面窄;镁剂在水中溶解度小, pH低,稳定在9左右,与SO2反应速度中等,MgSO4溶解在水中,方便与固形物杂质分离,可制备高纯度MgSO4 副产品,应用面广,效果好。采用Mg (OH) 2 (或MgO)排烟脱硫在我国应用前景广阔。(2)工业含酸废水优良的中和剂化工厂、化纤厂、金属酸洗厂、电镀厂、有色金属冶金、制酸、四酸等企业，工业废酸废水量大、来源广，选用氢氧化镁做中和剂，反应温和，生成可溶性

24、盐，可获得高纯度副产物，无毒并且不腐蚀水处理设备，易操作、效率高、除污彻底，不会造成二次污染，易回收综合利用。(3)含铅污染废水的优良吸附剂和去除剂蓄电池、油漆、印刷、颜料等企业均使用铅等重金属,其下水不仅含有酸、同时含有毒的铅,采用Mg(OH) 2为中和剂,既可中和酸、又能利用其吸附性能,沉淀铅,一并除去,使用安全,操作简单。实践证明除铅效果显著。印染企业废水量大,成分复杂,色度深,对环境污染大,采用Mg (OH) 2 脱色除杂,可利用其特性,形成带正电荷溶胶,强烈吸附带负电荷的阴离子染料而脱色。实践证明对电镀制革、造纸、高氟废水等处理效果均有效。对磷铵废水, 采用Mg (OH ) 2处理,

25、 可回收(NH4 ) 2HPO4 肥料,氨、磷去除率分别达到82%和97%。3.2.2 高聚物无毒、无言、不滴优良阻燃剂高聚物系指各种塑料、橡胶等大分子组成的物质,广泛应用于建材、织物、家俱、电线、电缆等诸多领域,与人们生活紧密相关。我国已于2007年3月1日正式实施公共场所阻燃标识明示制度。强制性国家标准GB20286 - 2006公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识规定了公共场所用阻燃制品及组件的定义和分类、燃烧性能要求和标识等内容。该标准将公共场所阻燃制品及组件分为六个大类: 阻燃建筑制品; 阻燃织物; 阻燃塑料/橡胶; 阻燃泡沫塑料; 阻燃家具及组件; 阻燃电线电缆。公共场所阻燃制

26、品及组件按燃烧性能分为两个等级:阻燃1级、阻燃2级。各种高聚物应用于各类材料,需添加阻燃剂,达到阻燃要求,方可使用。阻燃剂分为有机阻燃剂和无机阻燃剂,而有机阻燃剂在发生火灾时,易释放出有毒卤素气体,加剧人员的伤害,故当今世界要求减少或不用含卤素有机阻燃剂,多使用无机阻燃剂,如氢氧化铝、氢氧化镁等。世界主要国家阻燃剂消费结构见表9。表9 阻燃剂消费结构阻燃剂种类美国/%西欧/%日本/%中国/%氯系阻燃剂1012584溴系阻燃剂1622214磷及卤化磷系阻燃剂1416104无机阻燃剂6050648目前国内外应用无机阻燃剂以Al (OH) 3 为主, 但随着工程塑料发展,塑料加工温度提高,Al (O

27、H) 3阻燃剂使用受到限制。Mg (OH) 2 分解温度比Al(OH) 3 高100 左右,Mg (OH) 2 应用面更广,发展前景更为广阔。总之,中国阻燃剂消费量与发达国差距较大,相当于美国16% 24%。阻燃剂消费结构相差更为悬殊,发达国家无机阻燃已占50%以上,而中国仍以有机阻燃剂为主,特别是氯系阻燃剂。由此可见,我国发展无机阻燃剂是当务之急,市场容量很大。业内人士预测当中国阻燃剂消费结构调整后,无机阻燃剂占50%,氯系阻燃剂占20%、溴系阻燃剂占20%、磷及卤化磷系阻燃剂占10%。3.2.3 制造各种氧化镁优质、价廉、低能耗的原料氧化镁系列产品包括工业氧化镁、活性氧化镁、电熔凝氧化镁、

28、电工级氧化镁、特种氧化镁:如磁性氧化镁、大结晶氧化镁、硅钢级氧化镁、荧光氧化镁等。氧化镁是镁盐中产量最大、用途最广、标志性产品。氧化镁生产原料包括非金属矿:菱镁矿、白云石、水镁石、蛇纹石;可溶性盐:卤水、水氯镁石、硫酸镁等。以上诸多原料中均以氢氧化镁煅烧制取各种氧化镁能耗最低,工艺最简单,设备投资最少,设备材质要求最低,国内几家效益最好,生产规模最大氧化镁厂均以氢氧化镁为主要原料。3.2.4 其他用途的精细化、功能化产品高纯氢氧化镁可用于油品添加剂(抑钒剂) 、电子元件或涂层专用氢氧化镁、电子陶瓷专用氢氧化镁、氢氧化镁晶须、纳米级氢氧化镁、医药用氢氧化镁等精细化、功能化产品。第四章 氢氧化镁阻

29、燃剂制备方法4.1 以氯化镁为原料的制备方法以氯化镁为原料生产氢氧化镁大致有四种方法:(1)石灰乳法以MgCl26H2O 为原料，与石灰乳反应，生成Mg(OH)2 沉淀。反应式为：MgCl2 + Ca(OH)2 CaCl2 +Mg(OH)2 此法的优点是石灰乳价廉易得，生产成本低，经济效益好；缺点是如果工艺过程安排不当，则会导致产品粒度细，甚至凝胶化，比表面积大而易吸附包裹大量杂质离子，使得其纯度偏低，过滤性能也差。此外，原料生石灰的水化活性也是此法的关键之一，不能使用高温烧制的生石灰。烧制生石灰的温度过高，或高温停留的时间过长都会导致生成的生石灰结晶完善，水化活性低。相反，如果原料生石灰的结构缺陷多，水化反应快则对此法有利。此法的反应终点一般控制在pH=10.4 左右。(2)氨法以MgCl2 为原料，以氨水为沉淀剂进行反应。反应式为：MgCl2+2NH3H2O Mg(OH)2 + 2NH4Cl此法的优点是合成出的氢氧化镁纯度高，缺点是收率偏低，粒径分布较宽，尤其是操作环境因氨水的强挥发性而比较恶劣，环境污染问题突出。为克服以上缺点，常在母液中添加氯化钙以提高氢氧化镁产率( 最高达80%) ；反应温度