取之不尽的金属镁自然资源

镁是10种常用有色金属之一,其蕴藏量极其丰富,在地壳中的含量达到2.1%,在所有元素中排第八位,在有色金属中是仅次于铝、铁、钙、钠、钾居第六位的元素。镁在自然界主要以液体矿和固体矿的形式存在。其中液体矿主要包括来自海水、天然盐湖水、地下卤水;固体矿主要包括来自菱镁矿、白云石、蛇纹石、水镁石和橄榄石、滑石等。据估计,全世界的菱镁矿资源量约为130亿吨,白云石储量约为 200亿吨,蛇纹石上百亿吨,水镁石几百万吨等,而海水中的镁含量达到海水重量的0.13%高达6×108亿吨,另外还有大量的橄榄石,滑石和盐湖镁资源等,真可谓取之不尽。
　　我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一,目前世界上公认的具有最大镁矿储量的前八个国家分别是澳大利亚、中国、波兰、俄罗斯、美国、印度、希腊、加拿大。我国镁资源矿石类型全、分布广、总储量占世界的22.5%,居世界第一:菱镁矿储量居世界首位,已探明菱镁矿储量34亿吨,占世界菱镁矿总储量的28.3%;原镁产量居于世界第一位,占世界总产量的80%多;白云石矿产丰富,资源遍及我国各省区,特别是山西、宁夏、河南、吉林、青海、贵州等省区,现已探明储量70亿吨以上;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;青海察尔汗盐湖的氯化镁储量高达1615亿吨。
　　镁以化合物形态存在,在1500种矿物中含镁矿石占200多种,但能作为提炼金属镁原料的镁矿就不多了,表1列出了适合提炼镁的镁矿名称及其特性。
　　目前具有工业应用价值的镁矿资源主要为菱镁矿、白云石、蛇纹石、水氯镁石(浓缩的海水、卤水或MgCl2·6H2O)、光卤石5种。
　　(1)菱镁矿菱镁矿(MgCO3)是碳酸盐矿物,理论上MgO含量为47.82%,CO2为52.18%,矿物有结晶形与无定形两种。结晶形菱镁矿属于六方晶系,有玻璃光泽,而无定形菱镁矿则没有光泽,并有角质断口。菱镁矿外观色泽为白色或淡黄色,由于常含有碳酸钙、碳酸铁、碳酸锰、二氧化硅等杂质,因此其颜色各种各样。
　　菱镁矿许多国家都有,如中国、前苏联、印度、意大利等。世界上储量最大、质量最好的菱镁矿矿床是在我国的辽宁省大石桥。我国山东掖县、河北邢台等地也有菱镁矿,但其质量不如大石桥。菱镁矿可作为电解法炼镁的原料,也可作为硅热法炼镁的原料。能作为炼镁原料的菱镁矿,其品位为 MgO45%~46%,CaO0.8%~1.0%,SiO20.5%~1.0%。
　　(2)白云石白云石(CaCO3·MgCO3)是碳酸镁与碳酸钙的复盐。理论上含21.8%的MgO,30.4%的CaO,47.68%的CO2。CaO与MgO的质量比为1.394,物质的量比为1.0。大多数天然白云石中CaO与MgO的质量比为1.4~1.7。白云石有结晶形与无定形两种。白云石因含有不同的杂质,而具有不同的颜色。白云石分布很广,任何国家、地区都有。白云石主要作为硅热法炼镁的原料,但是也可以先提取MgO,再成球氯化为MgCl2,用电解法生产金属镁。能作为硅热法炼镁的白云石品位为:MgO19%~21%,CaO30%~33%,Fe2O3+Al2O3<1.0%,SiO2<0.5%,Na2O+K2O<0.01%,Mn<0.0005%, 烧损率为46.5%~47.5%。
　　(3)蛇纹石蛇纹石矿是具有层状结构的含水镁硅酸盐,纯净的蛇纹石矿物组成为 6MgO·4SiO2·4H2O,各成分理论含量为:4.3%MgO,44.1%SiO2,12.9%H2O。自然界中的蛇纹石矿常因为含有Fe、Mn、 Ni、F、Cu、Cr等元素,这些元素除F取代OH外,其他元素主要以类质同象混入。蛇纹石矿物属于单斜晶体,晶格为层状构造,层内为离子键,层间为分子键,产出形式常为隐晶致密块状集合体,具有蛇纹装的黑绿、灰绿、黄绿色斑纹。蛇纹石相对硬度为2.5~4,相对密度为2.2~3.6。
　　蛇纹石在我国分布广泛,江苏、四川、江西、福建、河南、山东、湖北、辽宁等都有分布。在工业上可以作为耐火材料、水泥原料、作Ca-Mg-P矿物肥料,也可以作为提炼金属镁的原材料,作为提炼金属镁原材料的蛇纹石品位为:MgO38%~44%,SiO242%~45%,Al2O3<1.6%,S<0.26%,Ni<0.5,P<0.05%,CaO<0.5%。
　　(4)水氯镁石及光卤石水氯镁石(MgCl2·6H2O)与光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)是两种含水的氯盐。这两种原料必须经过彻底脱水后成为无水MgCl2或无水光卤石(KCl·MgCl2)后才能按电解法来生产金属镁。
　　MgCl2·6H2O与KCl·MgCl2·6H2O在我国青海省盐湖中占有很大的比例是极为丰富的资源,其组分:30.75%的MgCl2,24.98%的KCl,0.77%的NaCl,34.55%的H2O。