自然界中白雲石分布廣泛，很多國家和地區都有分布，我國白雲石主要分布在東北、湖北、西南等地區。白雲石具有表面吸附作用、可提供鎂鈣源、耐火度高、較大的比表面積、良好的隔熱和保溫效果等特征，被廣泛應用于冶金、建材、農業、林業、玻璃、陶瓷、化工和環保等領域。

01環保領域

白雲石具有表面吸附作用、孔道的過濾性作用、礦層間的離子交換作用等基本性能，可作為環境礦物材料應用于吸附劑領域，具有成本低廉且無二次污染等優點。

（1）重金屬

重金屬污染是當今世界最嚴重的環境污染之一，具有易累積和毒性大等特點，且不能被生物降解，嚴重威脅着人類的健康和生存環境，因此研究重金屬離子的吸附具有現實意義。

陳淼等研究了白雲石吸附廢水中的Cd2 ，指出白雲石對初始濃度為3.2mg/L的Cd2 的去除率為95.42%，且吸附率随初始濃度的增加而減小，酸性條件下Cd2 的去除率較低，最大吸附量為10.546mg/g。不同解吸劑對白雲石吸附的Cd2 解吸率均較低，說明Cd2 能被白雲石穩固地吸附，不易重新釋放到環境中。

（2）磷

磷污染主要來自含磷的農藥化肥和洗滌劑等，磷可加速湖泊特别是近郊湖泊的水體富營養化的進程。

梅翔等采用以白雲石為填料的鈣鎂溶出系統，研究了其從污泥厭氧消化液中回收磷的工藝，指出在最佳條件下厭氧消化液磷的回收率達97.35%、氨氮回收率為12.97%。該法原理是利用白雲石緩慢溶于冷稀鹽酸的特性，在鹽酸酸化厭氧消化液降低碳酸鹽的同時，使白雲石中的鈣鎂緩慢溶出，用于從厭氧消化液中回收磷。

（3）硼

硼污染主要來自硼工業生産排放的廢水及殘渣，不僅污染環境，而且對人畜可造成神經系統、上呼吸道和消化器官中毒，還會對農作物的生長和産量造成影響，因此研究廢水中硼的去除具有重要意義。

魏尊莉等采用輕燒白雲石吸附廢水中的硼，在最佳條件下白雲石對廢水中硼的去除率大于90%，處理後廢水中硼濃度達到生活飲用水标準。溶液的pH值對吸附有重要影響，當溶液的pH＜9.2時，白雲石對硼的吸附作用甚微;當9.2＜pH＜12時，B(OH)4－被吸附到白雲石表面，吸附機理為外層絡合模式，且硼是以硼氧四面體的絡合結構形式吸附于白雲石表面;當pH＞12時，白雲石表面帶負電，無靜電吸附作用。

（4）印染廢水

印染廢水是加工棉、麻、化學纖維及其混紡産品為主的印染廠排出的廢水，具有有機污染物含量高、堿性大和水質變化大等特點。在處理低C/N廢水時，傳統的異養反硝化工藝需要外加碳源，造成成本增加和二次污染等問題。

對此，潘永月等采用硫/白雲石(質量比1∶1)自養反硝化脫氮工藝對實際工業印染廢水處理廠二級出水進行處理，該法在溫度為25～30℃時對濃度為7～20mg/L的TN的去除率為43.8%。該法具有成本低、無需外加碳源和污泥産量少等優點。

02原料制備領域

白雲石中CaO和MgO的含量高，CaO的理論質量分數為30.4%，MgO的理論質量分數為21.7%，因此白雲石成為重要的鎂源和鈣源，可作為生産含鎂或鈣物質的原料。

（1）MgO的制備

高純MgO是指MgO含量大于98%(w)的産品，具有導熱性好、熱膨脹系數大、光透過性好、高溫下耐堿性和電絕緣性好等特點。以往，高純MgO的生産多以菱鎂礦為原料，但由于多年的過度開采導緻礦石品位不斷下降，已很難生産出純度大于98%的産品。目前，以白雲石為原料生産MgO的方法有碳化法、酸浸法、铵浸法。納米MgO有着不同于非納米材料的光、電、熱、磁和化學性能，納米MgO在陶瓷、耐火材料、環境淨化、醫藥和催化等領域均具有廣泛的應用。

劉寶樹等首次以白雲石為原料，采用碳化法制得分散性好、粒度分布均勻、一次粒子平均粒徑≤100nm的球形納米MgO。

（2）Mg(OH)2的制備

Mg(OH)2可作為一種無機阻燃劑産品，具有阻燃性好和環保等特點，與其他無機阻燃劑相比，具有成本低、熱穩定性好、生産和使用過程中不産生有毒物質、能中和燃燒過程中産生的酸性物質等特性，在高分子材料等領域得到越來越多的應用。針對傳統工藝制備Mg(OH)2中存在的産物純度低、工藝過程複雜、難以實現工業化等不足。常江等以白雲石為原料，采用鹵水沉澱法，制得純度大于98%的片狀Mg(OH)2，可用作添加型阻燃劑。該法與傳統的鹵水法相比，具有成本低、工藝簡單、參數容易控制、環境友好、産品雜質含量較低等特點，具有一定的工業化應用價值。

（3）堿式碳酸鎂的制備

堿式碳酸鎂是一種多用途的無機化工産品，可作為高純鎂砂和鎂鹽系列産品的原料，也可作為橡膠、絕緣材料、高級玻璃、藥物和食品等的添加劑和改良劑。葛鶴松等以白雲石為原料制備出堿式碳酸鎂，反應原理如式(1～4)，通過試驗得出合理的碳化工藝條件。

（4）金屬Mg和Ca的制備

金屬Mg的制備方法主要有電解法和熱還原法，但都存在能耗大、成本高和污染嚴重等問題。為了提高熱還原制Mg的還原率，降低生産成本，簡化工藝，利于環保，汪浩以白雲石為原料，以廉價的碳為還原劑，采用真空碳熱還原法，研究了一種新的金屬Mg的制備方法。結果表明:在10～100Pa的系統壓強下，白雲石與碳分解時，MgCO3和CaCO3的分解溫度比常壓下單純MgCO3和CaCO3的分解溫度分别低85℃和412℃，該法與白雲石傳統高溫煅燒工藝相比具有明顯的經濟優勢。提高溫度、延長時間、減小壓強、添加CaF2等均能提高還原反應速度和還原率，還原率可達83.7%，制得的金屬Mg呈片狀和針杆狀等，其中片狀鎂的Mg含量約95%，為較好冷凝條件下核生長，針杆狀鎂的Mg含量為44.33%，表層被氧化。

（5）CaCO3的制備

随着CaCO3的超細化、結構的複雜化及表面改性技術的發展，納米超細碳酸鈣作為一種新型超細固體材料得到廣泛的應用。童孟良以白雲石為原料，采用二次碳化法制備出平均直徑約150nm、平均長度1μm、平均長徑比為6～8的CaCO3納米棒，最佳二次碳化工藝為:二次碳化溫度20℃、w(Ca(OH)2)=6%、w(晶型控制劑)=2%、選用聚乙烯醇作為分散劑。

（6）CaSO4(石膏)的制備

此外，陳洋等對以白雲石為原料，采用硫酸铵水溶液法制備Mg(OH)2過程中得到的濾渣(主要成分為CaSO4)加以回收利用，将其制備成建築石膏。該法工藝簡單、成本低、洗滌水不含有害物質、不造成二次環境污染;産品質量好，可替代天然石膏。

03耐火材料領域

由于白雲石經1500℃煅燒時，氧化鎂成為方鎂石，氧化鈣轉變為結晶α－氧化鈣，結構緻密、耐火性強，耐火度高達2300℃，因此白雲石常作為耐火材料的原料使用。

（1）鎂鈣磚

鎂鉻磚因在使用時産生鉻污染，其已逐漸被其他耐火材料所替代。MgO－CaO耐火材料具有耐火度高、抗渣性和抗熱震性好等優點，可作為易污染環境的MgO-Cr2O3耐火材料的替代品。同時，MgO-CaO耐火材料中的遊離CaO可與鋼水中含P、S和Al等夾雜物發生反應，起到淨化鋼水的作用。但MgO－CaO耐火材料因具有難燒結和CaO易水化等問題，在一定程度上限制了其應用。對此，許富強等以白雲石為原料，通過添加石英粉，制備出MgO-CaO-SiO2耐火材料，指出提高材料的煅燒溫度有利于增強材料的抗水化性，這是由于随着溫度的升高，内部逐漸增多的液相包圍在遊離的CaO周圍，阻礙了水化;同時，材料處于高溫下的時間也更長，SiO2與CaO的反應更充分，CaO與MgO間的固溶度更高，這些均利于提高材料的抗水化性。CaO雖然與SiO2反應生成了3CaO·SiO2，但材料中仍存在遊離CaO，可繼續起到淨化鋼水的作用。

（2）鎂鈣碳磚

高心魁指出以白雲石砂、鎂鈣砂、鎂砂和石墨為原料制備的不燒MgO－CaO－C磚除了具有MgO－CaO磚的特性外，與MgO－C磚相比還具有更好的真空穩定性和抗熱震性。MgO－CaO－C磚中CaO含量越高，耐火磚的抗剝落性越好，淨化鋼水的效果越好;C含量越高，抗渣侵蝕和抗剝落性越強。當應用于VOD爐時，耐用性優于MgO-Cr2O3磚。

（3）鎂鈣砂

鎂鈣砂是一種堿性耐火原料，可用于制造鎂鈣磚等耐火材料。張汪年等以白雲石為原料，采用二步煅燒法制備出鎂鈣砂，并研究了消化工藝條件和成型壓力對鎂鈣砂的燒結性能和抗水化性能的影響，指出随着消化時間的延長，鎂鈣砂的體積密度減小、氣孔率增加、抗水化性能變差，最佳的消化時間為1h，消化水用量為3∶1，成型壓力對鎂鈣砂的燒結性能和抗水化性能的影響不大。

（4）尖晶石－鋁酸鈣耐火材料

尖晶石具有熔點高、熱膨脹小、抗化學侵蝕性好等特點，被廣泛應用于鋼鐵、水泥、玻璃等行業。印度的研究人員以白雲石廢料和煅燒氧化鋁為原料制備合成料，再以新合成料制備鋁工業用尖晶石－鋁酸鈣耐火磚，該磚具有熱導率低、不被潤濕的優點，可以替代現有的磷酸鹽結合的矽酸鋁磚。

04陶瓷領域

白雲石不僅可用于傳統陶瓷的生産，用作坯料和釉料的原料，還可以用來制備新型結構陶瓷和功能陶瓷。

（1）多孔陶瓷球

白雲石是生物質熱裂解過程中常見的一種催化劑，具有催化效率高、不易結焦、成本低等優點，但同時存在機械強度低和容易破碎等缺點。

對此，畢冬梅等以白雲石和石英砂為骨料，碳粉為造孔劑，硼酸鋅為助溶劑，羧甲基纖維素為黏結劑，采用添加造孔劑法制備出生物質催化熱裂解用的多孔陶瓷球，研究發現具有催化活性的白雲石分散在多孔陶瓷球的外表面及孔隙内表面上，使之具有很大的比表面積;以白雲石和石英砂為骨料的陶瓷骨架耐高溫、耐沖擊、耐磨損，熱膨脹系數小，保證了多孔陶瓷球在高溫生物質熱裂解氣流中能承受較強的沖擊和長期的振動。

（2）無機陶瓷膜

無機陶瓷膜具有耐酸堿腐蝕、機械強度高、壽命長等優點，但也存在脆性大、成本高、材質單一等缺點。

為了開發低成本和性能好的陶瓷膜，Liu等以白雲石和工業廢棄物粉煤灰為原料，通過原位反應燒結工藝制備出鈣長石－堇青石基多孔陶瓷膜，研究指出白雲石不僅能在煅燒過程中産生大量CO2，同時可抑制粉煤灰的燒結，合成出具有良好熱性能的鈣長石和堇青石。當添加量w(白雲石)=28.43%時，陶瓷膜的相組成為w(鈣長石)=84%、w(堇青石)=16%，平均孔徑為1.1μm，開孔隙率為(38.8±0.8)%。

（3）紅柱石基陶瓷

目前，塔式太陽能熱發電系統中主要采用低合金耐熱鋼管輸送熱流，但合金材料在使用過程中存在使用壽命低、成本高等問題，阻礙了太陽能熱發電高效規模化發展。

對此，徐瑜以紅柱石、氧化锆、蘇州土為原料制備了紅柱石基太陽能熱發電陶瓷輸熱管，在此基礎了通過引入白雲石降低了紅柱石基陶瓷的燒結溫度，其機理為白雲石的分解産物由于具有活性易與蘇州土中的Al2O3和SiO2生成鈣長石和印度石，加速了燒結過程。當燒結溫度大于1000℃時，随着熔體的增加，CaO和MgO作為助溶劑可使熔體産生缺位，導緻熔體的黏度減低，有利于蘇州土分解産物的熔解和莫來石晶體的生長和發育，因此降低了燒結溫度。

05催化領域

白雲石具有較大的比表面積，不僅自身可以作為催化劑，而且還是一種較好的催化劑載體。生物質快速催化熱解制取生物油是一種有價值的熱化學轉化技術，可将能量密度低的生物質轉化為能量密度相對較高的生物油，但生物油成分複雜，具有熱值低、腐蝕性較強、酸度和黏度大等不足，需采用催化劑對生物質熱解蒸汽進行在線處理，以降低生物油的含氧量，并有助于改變生物油中各組分的含量。

許美麗等以玉米稭稈粉為原料，以白雲石作為堿性催化劑，原料與催化劑的比例為2∶1(質量比)，研究了白雲石對生物油的産率和成分的影響，指出白雲石對生物油起到了降酸的作用，并且有利于酚類物質的生成。反應後催化劑有新的物質CaCO3生成，這是催化熱解的生物油中酮類物質增加的主要原因，白雲石對生物油的産率、含水率和熱值影響不明顯。

06密封傳壓介質領域

白雲石具有良好的隔熱、保溫效果。與葉蠟石或高嶺石相比，白雲石不含結晶水，在高溫高壓下可保持物相的穩定，沒有碳酸鹽類物質的分解，因此白雲石适合作為密封傳壓介質材料。但由于白雲石的内摩擦系數較小，不宜做密封材料，可作為傳壓材料套在密封材料内部。白雲石的熱膨脹率高于葉蠟石的，在高溫高壓下可以彌補合成腔内由于葉蠟石相變體積收縮産生的壓降。葉蠟石作為傳壓介質材料因具有良好的傳壓、密封、隔熱和絕緣等性能，已在高溫高壓合成中得到廣泛的應用。但是，在高溫高壓合成過程中，葉蠟石不斷脫水，且葉蠟石中的二氧化矽變成柯石英，産生體積收縮，密度變大，導緻在葉蠟石塊的内部形成相變層，呈“鼓狀”。随着時間的延長，穩定的物理環境遭到破壞，降低了晶體的質量。對此，常采用複合塊技術，即相變層采用白雲石管代替，由于白雲石在高溫高壓下具有較好的穩定性，可在一定程度上阻礙相變層的産生。

07其他應用

除了上述應用領域外，白雲石還可應用于造紙、農業、化工、冶金、建材和玻璃等行業。

（1）造紙填料

白雲石礦經揀選、破碎和磨細後可制得白雲石粉，對其進行表面改性後可作為填料應用于造紙行業。

車元勳等以白雲石為原料制備出造紙填料，指出采用濕法研磨工藝制備的白雲石粒徑分布均勻，粒徑小于2μm的微粒達66.2%，滿足造紙填料的要求。劉銀等研究了納米包覆白雲石在造紙中的應用，通過在Ca(OH)2－H2O－CO2體系中加入一定量的1000目白雲石超細粉體，采用納米包覆技術實現表面改性。研究發現白雲石經納米包覆後，其顆粒棱角鈍化、分散均勻，表面性能得到改善，納米包覆的白雲石粉體能夠提高紙張的物理性能，起到提高紙張的抗張指數、耐破指數、撕裂指數、耐折度和留着率等。采用白雲石替代碳酸鈣作為造紙填料，不僅可以改善紙張性能，而且能降低成本。

（2）農業

我國由于鉀肥産量無法滿足農業生産，每年需要進口大量的鉀肥。利用不溶性含鉀岩石生産鉀鈣肥是解決我國鉀肥短缺的一個重要途徑。劉陽等以鉀長石和低品質白雲石為原料制備出有效成分含量符合Q/XYF001—2005要求的鉀鈣肥，鉀長石與白雲石最佳的質量比為1∶1，K2O的轉化率為94%、MgO的轉化率為98%，該法實現了鉀長石與低品質白雲石的綜合利用。

（3）塗料

白雲石粉可作為顔料填充劑用于塗料工業中，具有改善塗料耐候性、吸油性和抗擦洗性等作用，但無機材料的白雲石粉與有機聚合物基質的表界面性質存在很大差異，直接填充時難以在聚合物基質中分散均勻，導緻複合材料的性能下降。徐燦校指出超細級白雲石粉體應用于塗料中具有抗沉降作用，可改善塗料的懸浮穩定性;應用于乙烯基塗料中，白雲石填料具有調節pH的作用，可以防止pH降低;白雲石充填的塗料對于金屬有防腐蝕作用。粉末塗料是一種不含溶劑、100%固體粉末狀的新型塗料，具有無溶劑、環保、可回收和塗膜機械強度高等優點。徐永華等研究指出，将以白雲石為原礦生産的重質CaCO3應用于聚酯粉末塗料中，塗料的加工性、漆膜光澤度、漆膜白度和對比率等性能明顯優于應用小方解石和大方解石為原礦生産的重質CaCO3的聚酯粉末塗料的性能。

（4）鋼鐵

目前，金屬鎂在鐵水爐外脫硫中具有廣泛的應用，但存在價格昂貴和蒸汽壓高等不足。對此，勾力争提出在鐵水高溫環境下用矽鐵還原白雲石原位生成鎂蒸汽脫硫劑進行鐵水原位脫硫的新工藝，研究發現白雲石基脫硫劑對鐵水最大脫硫率為95.21%，鐵水中硫含量最低為0.021‰。增加脫硫劑的加入量和脫硫時間均可提高脫硫率，但脫硫時間超過15min時出現嚴重的回硫現象，加入适量CaO覆蓋劑可有效抑制此現象。此法不僅能達到超深脫硫效果，而且還能降低脫硫劑成本，因此白雲石基脫硫劑有望在鐵水爐外脫硫中獲得推廣應用。

（5）水泥

謝曉麗等指出将一定煅燒溫度下制得的輕燒白雲石摻入矽酸鹽水泥後，其力學性能優于單摻活性氧化鎂和石灰石粉的矽酸鹽水泥。雖然輕燒白雲石的加入降低了水泥在3d齡期的強度，但在28d和90d齡期時，摻入輕燒白雲石膠凝材料強度增加迅速，與純水泥強度的差距逐漸縮小甚至超過純水泥。

（6）膠凝材料

鎂質膠凝材料主要采用菱苦土作為原料，為了解決在缺乏菱鎂礦的地區生産鎂質膠凝材料，羅道成等先以白雲石為原料煅燒加工成苛性白雲石膠凝材料，再在苛性白雲石膠凝材料中加入一定量的菱苦土制備出高強度的複合鎂質膠凝材料，以研制的複合鎂質膠凝材料可生産出優質的屋面波紋瓦和房屋内隔牆型材。采用白雲石替代50%～60%(w)的菱苦土制備鎂質膠凝材料不僅可以降低成本，還能解決部分地區菱苦土原料短缺的問題。

（7）玻璃

白雲石是生産玻璃的主要原料之一，而平闆玻璃對白雲石的要求極為嚴格。徐凱研究指出優質的白雲石是生産優質玻璃的前提，白雲石的顆粒度需在0.15～2mm範圍内，且白雲石的含鐵量需小于0.10%。

（8）塑料和熱塑性彈性體

在塑料和橡膠中加入填料不僅可以提高高聚物的性能，還能降低成本。賈建業等研制出一種活性白雲石粉，并将其應用于塑料和熱塑性彈性體中，通過測試拉伸強度、沖擊強度、扯斷強度、撕裂強度、疲勞強度、變形溫度、硬度、伸長率和磨耗性能等表明活性白雲石粉可替代輕鈣應用于塑料和橡膠制品，某些方面上，活性白雲石粉的性能超過輕鈣。

（9）反滲透海水淡化水

反滲透海水淡化水具有純度高和供給穩定的優點，可解決缺水地區淡水資源貧乏的問題，但反滲透海水屬于極軟水，硬度、堿度較低，缺乏鈣和鎂等對人體有益的礦物元素;同時淡化水在運輸過程中容易腐蝕管道，導緻管道中的有害物質溶出，造成某些水質指标嚴重超标。對此，李東洋等采用溶解白雲石法對反滲透海水淡化水進行礦化，研究指出反應塔出水鈣鎂離子含量随白雲石粒徑的減小而增大，NaHCO3比NaOH更适合作為白雲石法淡化水後處理水質參數調節劑，産水中Ca2 的濃度達82.75mg/L(以CaCO3計)、Mg2 的濃度達19.25mg/L，且水質穩定、不具腐蝕性。

白雲石在利用上存在的問題及今後的發展方向主要體現為：

(1)吸附劑領域:

許多研究是在室内靜态模拟試驗的基礎上得到的結果，尚未将研究成果應用于實際污水的處理。而實際廢水中通常含有多種污染物，有的污水甚至同時含有有機污染物和無機污染物，目前對單一污染物吸附效果較好的科研成果未必在實際污水治理中取得較好的成效，因為在有其他污染物存在的情況下可能會對目标污染物的吸附起到阻礙作用;吸附劑的再生和循環使用方面的研究仍存不足，吸附機理尚需進一步深入。

(2)原料制備領域:

與傳統工藝采用白雲石制備含鎂、鈣各原料相比，各新工藝具有降低能耗和成本、利于環保等優點，今後的研究重點是如何将這些新工藝從實驗室研究過渡到工業化應用，使其帶來經濟效益和社會價值。基礎研究方面，各新工藝的反應機理尚需深入;大部分的新工藝是以鎂或鈣的提取率作為最佳條件的選取依據，而為了控制制備原料的粒徑、提高制備原料的活性和分散性，可以在添加劑方面上加以研究。

(3)耐火材料領域:

以白雲石為原料制備的鎂鈣耐火材料存在易水化等問題，引入部分添加劑後雖可改善材料的抗水化性，但會在低溫下形成液相，影響耐火材料的高溫使用性能;部分添加劑或因提高材料的生産成本或因造成環境污染，不利于産業化推廣。因此，研究低成本、高性能、利環保的添加劑來提高鎂鈣耐火材料的抗水化性，仍是今後的一個研究方向。

(4)陶瓷領域:

傳統上，白雲石是作為生産白雲瓷的主要原料，今後應繼續拓寬白雲石在其它新型結構陶瓷和功能陶瓷的應用範圍。

(5)催化劑領域:

可以借鑒複合整體式催化劑的制備，将其它催化劑負載在白雲石催化劑載體上，同時發揮兩類催化劑的催化機理，可繼續提高活性;也可将多種助劑、活性組分同時負載在白雲石載體上，解決催化劑的多方面失活問題。

(6)白雲石納米化。

目前應用的白雲石微粉多是微米級的，而納米白雲石會因表現出表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特點使其産品也将表現出意想不到的性能，白雲石也将随之拓寬到更廣闊的應用領域。

來源：張巍，《白雲石的應用進展》，由中國非金屬礦信息平台整理

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