肖景波，陈居玲
（南阳东方应用化工研究所，河南南阳，473000）
【摘要】: 蛇纹石是一种含有多种有价元素的矿产资源，具有一定的开发与应用价值。本文介绍了目前我国蛇纹石资源综合利用的应用、研究与产业化现状，并就研究与产业化过程存在的一些问题提出了建议。
【关键词】: 蛇纹石；研究；产业化；现状；
1、概述：
蛇纹石是镁的一种含水富镁硅酸盐矿物,化学组成为3MgO·2SiO2·2H2O或MgO[Si4O10](OH)8，其中含氧化镁（MgO）43.0%，二氧化硅（SiO2）44.1%，水（H2O）12.9%。常见的混入物有氧化亚铁（FeO）、三氧化二铁（Fe2O3）和氧化镍（NiO）等。
我国蛇纹石资源储量十分丰富，已探明的蛇纹石总储量超过50亿吨，居世界第三位。矿点遍布全国十几个省区[1]。
蛇纹石矿含有镁、硅、铁、镍、钴等有价元素，同时具有耐热、抗腐蚀、耐磨、隔热、隔音等性能，具有一定的开发利用价值。我国对蛇纹石资源的综合利用始于上个世界七十年代，主要利用途径有制造化肥、用作耐火材料、生产铸石或用作岩棉的辅助材料、用于制备镁、硅化合物、提取铁、镍化合物等。
2、蛇纹石综合利用研究现状：
上个世纪90年代以来，国内对蛇纹石综合利用途径及相关技术的研究较为活跃。研究方向多集中在采用湿法冶金工艺综合利用其中的各种有价元素方面。
于少明等[2]在对现有蛇纹石综合利用工艺流程所存在的问题进行分析的基础上，研究了蛇纹石短流程加工工艺。研究结果表明，采用活化酸浸新技术和镁的新的回收方法，可以明显提高蛇纹石矿中各有价元素的利用率，缩短工艺流程，降低生产成本。
胡章文等[3]提出以硫酸酸浸蛇纹石，在对浸出液进行净化及表面活性剂存在的条件下，采用氨化法工艺制备针状纳米氢氧化镁的方法。实验结果证明，在优化工艺条件下，产物晶型发育完整，呈针状，粒径在5～10nm之间，长径比为15～20，而且分散性能良好。
符剑刚等[4]研究了硫酸二段逆流法从镍蛇纹石中浸出Ni，Mg新工艺。在优化工艺条件下， Ni ，Mg浸出率分别可达到97.8%和99.3%，而且浸出液中游离态硫酸的质量浓度较低，可降至1～5g/l，从而使浸出液的PH值保持在1.0～2.0之间，便于进行下一步净化除杂，同时也降低了反应过程中硫酸用量。
戴元宁[5]提出了一种蛇纹石矿的全湿法综合处理工艺。该工艺以蛇纹石为原料，采用湿法冶金工艺制取气相白炭黑、透明碳酸镁、活性氧化镁、硫酸镍，并且回收铁、铬为精矿。工艺过程中用采硫酸为浸取剂，卤化物为活化剂，使蛇纹石中的硅以气相分解逸出，再经过铵化氧化制得气相法白炭黑产品；镁、铁、镍、铬以硫酸盐形式进入溶液，经一级碱化沉淀制得铬精矿，二级碱化沉淀脱杂制得铁精矿，三次硫化沉淀制得硫化镍，四次碳化沉淀转化制备透明碳酸镁以及活性氧化镁；硫化沉镍过程放出的硫化氢以烧碱吸收为硫化钠返回沉镍步骤循环使用；碳化沉镁所得的母液浓缩结晶收得副产品硫酸铵。
宋彬等[6]研究了以蛇纹石尾矿制备高纯氧化镁的新工艺，并考虑了粗硫酸镁溶液净化终点PH值的变化对氧化镁产品纯度的影响。通过正交实验确定反应的最佳工艺条件为：反应温度为40℃，硫酸镁与碳酸钠计量摩尔比为1:1.4，反应时间为30min，陈化时间为30min；在此条件下，所得样品WMgO≥99.16%，WCaO≤0.08%。
陈虹等[7]研究了以蛇纹石酸浸残渣为原料制取白炭黑的工艺过程，并对白炭黑产品的形貌和质量进行了分析。结果表明，制备白炭黑过程中SiO2总回收率为88.37%，白炭黑产品结构为无定型结构，形貌近似球状，平均粒径1.28um，化学成分达到HG/T 3061-1999的要求。
朱萍[8]公开了一种从蛇纹石中制备纳米SiO2的方法。该方法以蛇纹石矿粉为原料，采取浓盐酸回流浸取的方法，将蛇纹石中的可溶性元素浸出，剩下的固体残渣主要成分是多孔SiO2，然后采用盐酸沉淀硅酸钠法制取纳米SiO2，从而实现低成本、工艺简便地制取纳米SiO2。
宋宁等[9]提出了一种含镍蛇纹石活化酸浸制备氢氧化镁纳米粉体的工艺。该工艺以含镍蛇纹石为原料，以硫酸为浸出剂，采用黄钠铁矾法沉铁、硫化法沉重金属、NaOH中和法沉镍、氧化剂和氨水调节PH值陈化法沉锰，溶液净化后以氨水或氢氧化钠溶液为沉淀剂，以无水乙醇为稳定剂和脱水剂，在30-50℃温度下反应，保温陈化一段时间后经离心分离、洗涤、微波干燥后制得粒径为20-50nm的氢氧化镁纳米粉体，粉体颗粒分布均匀。
潘继红[10]发明了一种蛇纹石中氧化镍硫酸浸出提取的方法。该方法是一种硫酸浸出提取蛇纹石中低品位氧化镍的方法，在常压下加温浸取，浸出液用固体沉淀剂沉淀镍，产出镍精矿品位达到20-50%，不仅适用于蛇纹石中氧化镍的提取，而且也适用于其它低品位矿石中氧化镍的提取。
苑占永等[11]提出了一种用蛇纹石矿物真空碳热还原制备金属镁及副产品的方法。该方法以蛇纹石矿粉为原料，按照蛇纹石中的硅酸镁被完全还原所需碳的理论量的1～2倍加入碳质还原剂，并且添加催化剂，混合均匀后压制成球状或块状的球团，干燥。将干燥后的球团装入真空炉中，控制炉内真空度在10～500Pa，温度控制在500～700℃，保温反应20～60min；保持炉内真空度，升温1200～1500℃，恒温还原30～60min用以还原硅酸镁及金属铁、镍的氧化物。还原出的镁蒸气在镁冷凝器上冷凝为结晶镁，炉渣中的金属铁和金属镍经过磁选回收，经过磁选的炉渣经过脱碳提纯后得到碳化硅。
南阳东方应用化工研究所开发出了以蛇纹石制备碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁，高分散轮胎专用白炭黑，电池级草酸亚铁及氧化铁红工业颜料、软磁氧体用高纯氧化铁、聚合硫酸铁，镍钴精矿新工艺。在优化工艺条件下，氧化镁分解率在98.5%以上，收率85%以上；铁分解率86%，收率75%；镍分解率90%，收率76%；钴分解率95.3%，收率92%；工艺过程所获得的酸解残渣含二氧化硅97.3%-99.2%；酸解残渣碱分解率98%；白炭黑制备过程二氧化硅回收率90%。产品质量达到预期标准。同时，还配套开发出了工艺废水综合利用技术，实现了工艺废水的零排放。
3、产业化现状：
对蛇纹石资源的初级利用，如用于制造化肥、滤料、耐火材料、用作炼钢溶剂等在我国早已进入工业化。但由于产品附加值较低，生产企业效益不佳。近年来，有关院校、科研院所、相关企业对蛇纹石新的综合利用途径和工艺进行了广泛研究，取得了一些进展。发表了不少文章，产生了不少专利。但由于大部分研究活动和研究成果的理论色彩较浓，与工业实践有较大的距离，因此均未实现产业化。也就是说，我国目前对蛇纹石资源综合利用新工艺的研究多处于理论和教学层面。这是我国蛇纹石资源综合利用的局限性。近几年来，一些单位虽然也进行了蛇纹石综合利用技术产业化的尝试，但却遇到了种种技术性障碍。工业实践结果与实验室研究结果有较大出入，产业化进程并不顺利。
2007年，山西某公司建设了一套以蛇纹石生产高纯氧化镁生产装置，生产规模按氧化镁计为150t/年；2008年，四川会理建设了一套从富镍蛇纹石矿中提取镍精矿生产装置；同年，甘肃阿克塞县建设了一套以石棉尾矿制备超细高纯Mg（OH）2和超细高纯高比表面积SiO2装置；2011年，云南昆明开工建设一条以蛇纹石制备气相法白炭黑、碳酸镁、硫酸镍和铁、铬精矿的中试装置；2012年，内蒙古某公司在突泉县开工建设一套年处理能力为2万吨原矿的蛇纹石综合利用装置，该项目的产品方向为超细氢氧化镁、氧化镁、多孔二氧化硅、镍铁混合物和元明粉。上述工业化尝试由于多方面的原因至今未见后续报道。
2011年，南阳东方应用化工研究所在桐柏投资建设了蛇纹石综合利用中试和工业化生产装置。2012年以来，先后与张掖、四川凉山、广东中山等地相关企业分别进行了蛇纹石综合利用技术的中试研究和工业化生产试验，获得全面成功，甴此确认了所开发工艺的成熟性、实用性和可靠性。2012年4月2日，我国第一套年处理能力为6万吨的蛇纹石综合利用工业化装置在甘肃省肃南县皂矾沟工业园奠基开工。根据规划，该项目将于2014年8月建成投产。至此，迈出了我国以湿法冶金工艺对蛇纹石进行综合利用产业化的第一步。
综上所述，我国拥有丰富的蛇纹石资源。长期以来一直被用于制造肥料、助滤剂、耐火材料等。以湿法冶金工艺综合利用其中的有价资源制备附加值较高的镁、硅、铁、镍、钴化合物，由于受技术实用性较低及产业化实践经验不足等因素的影响，产业化过程遇到了种种挫折。应用研究滞后，产业化经验匮泛是制约我国蛇纹石资源综合利用产业化的关键因素。也是投资蛇纹石综合利用项目的风险所在。
4、结语：
近年来，我国有关蛇纹石综合利用的研究取得了一系列进展，但产业化进程却不尽人意。究其原因，一是一些研究活动理论色彩过于浓厚，实际应用价值不高，由此造成了产业化过程的风险；二是大部分研究活动没有从根本上解决好镁、铁、镍、钴元素的有效分离问题，尤其是氧化水解法提铁工艺，其在蛇纹石综合利用过程中的应用有着明显的局限性。不仅会造成提铁过程镍、镁元素的大量流失，而且会使含铁沉淀物含有较多的杂质，无法应用于铁化合物的制备。这种现象在一些工业化尝试过程表现非常突出；三是一些研究活动所提出的产品方向及所制得产品的质量无法为生产企业带来经济效益。如以蛇纹石制备多孔二氧化硅吸附剂，以蛇纹石制备沉淀白炭黑，以氧化水解法沉铁并以此制备氧化铁红，以蛇纹石制备镍、铁混合物等。这些产品由于受工艺成熟性和市场需求的影响，要么产品质量难以达标而无人问津，要么产品附加值较低而效益有限。
针对上述情况，提出如下建议：
(1) 研究部门及科研人员在搞好基础理论研究的同时，应高度关注应用研究。以环保、有效、实用为宗旨，开发具有实用价值的蛇纹石综合利用新技术。要重视中试研究，开展验证性工业化试验，以成熟、可靠的技术服务于我国蛇纹石综合利用产业的发展。
(2) 研究工作要高度关注工艺思路的正确性，合理性和工艺过程的完整性，认真解决好蛇纹石中各种有价元素的综合利用问题，尤其是对各种有价元素实行有效分离的关键性技术问题。
(3) 瞄准市场需求，开发生产符合市场需要的、合格的蛇纹石综合利用产品。
【参考文献】：
[1] 杨茹杰等，由蛇纹石制取镁、硅系列产品的研究进展[J].化工矿物与加工2007（10）：25-28；
[2 ] 于少明等，蛇纹石短流程加工新工艺研究[J].非金属矿，1998(9)：37-39.
[3] 胡章文，蛇纹石酸浸滤液提镁制备针状纳米氢氧化镁[J].非金属矿，2005（11）.35-39；
[4] 符剑刚等，从镍蛇纹石矿石中浸出Ni，Mg的试验研究[J].湿法冶金，2008(6)：93-95；
[5] 戴元宁，蛇纹石矿的全湿法综合处理方法：中国.CN101250622A.2008-8-27；
[6] 宋彬等，蛇纹石尾矿制备高纯氧化镁工艺条件的研究[J].合肥工业大学学报，2008(1)：151-153；
[7] 陈虹等，由蛇纹石酸浸渣制取白炭黑工艺研究[J].化工矿物与加工，2010(4).20-23；
[8] 朱萍等，综合利用蛇纹石资源的方法：中国.CN1827804A；
[9] 宋宁等，含镍蛇纹石活性酸浸制备氢氧化镁纳米粉体的方法：中国CN101456565A；
[10] 潘继红，蛇纹石中氧化镍硫酸浸出提取法：中国.CN1552922A；
[11] 苑占永等，用蛇纹石矿物真空碳热还原制备金属镁及副产品的方法：中国.CN101560603A；
