菱鎂礦高效制備阻燃環(huán)保建筑材料技術

內容摘要

本項目通過自主研發(fā)與集成創(chuàng)新結合，實現了低品位菱鎂礦高效利用生產技術。通過中期試驗研制和開發(fā)出具有高純度、粒徑均勻的氫氧化鎂阻燃劑和白度高、具有一定長徑比的堿式硫酸鎂晶須。開發(fā)出木粉包覆技術保證植物纖維高填充量的前提下，確保木塑復合材料有好的加工流動性，樹脂與木粉之間的良好相容性，從而以較低的生產成本生產出具有較高使用性能的木塑制品。開發(fā)出無機阻燃劑和有機阻燃劑協效阻燃技術制備出無鹵阻燃木塑復合材料及產品，通過多種技術組合解決了木塑材料高阻燃、高強度、流動性、耐熱性之間難以平衡的技術難題。通過技術整合、集成和中試放大，形成具有自主知識產權的材料及產品生產工藝技術、優(yōu)化的工藝參數，批量生產出具有優(yōu)良質量的阻燃材料及產品。阻燃木塑復合材料力學性能優(yōu)越，加工性能好，耐腐蝕、耐潮濕，應用范圍更廣，與現有的木塑復合材料相比，該阻燃木塑復合材料的彎曲強度、沖擊強度、彈性模量都有一定的提高，解決了以往因為阻燃劑加入量大，增加了成本且材料的力學性能大大降低的缺點。 生產的產品經國家化學建筑材料測試中心的檢測已經滿足GB/T24508-2009標準要求，阻燃性能通過了國家防火建筑材料質量監(jiān)督檢測中心檢測達到GB8624-2012標準難燃B1（B—s1、t1）級要求，產品獲得遼寧省工程建設用產品推廣應用證書。 通過自主技術創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展解決了我國資源綜合利用和環(huán)境問題，在阻燃木塑復合材料制備與應用示范等方面取得突破，提升了我國無鹵阻燃材料的自主研發(fā)能力，提高了火災防控能力。項目符合《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中提出的堅持資源節(jié)約優(yōu)先、循環(huán)經濟的發(fā)展思路。

菱鎂礦概述

菱鎂礦是一種碳酸鎂礦物，它是鎂的主要來源。含有鎂的溶液作用于方解石后，會使方解石變成菱鎂礦，因此菱鎂礦也屬于方解石族。富含鎂的巖石也會變化成菱鎂礦。菱鎂礦中常常含有鐵，這是鐵或錳取代掉鎂的結果。菱鎂礦白色或灰白色，有玻璃光澤，含鐵的菱鎂礦會呈現出黃到褐色。如果呈現出晶體就是粒狀，如果不顯出晶體則是塊狀。菱鎂礦除提煉鎂外，還可用作耐火材料和制取鎂的化合物。

菱鎂礦晶體化學

理論組成(wB%)：MgO 47.81，CO₂ 52.19。MgCO₃—FeCO₃之間可形成完全類質同像，天然菱鎂礦的含FeO量一般<8%。含FeO約9%者稱鐵菱鎂礦；更富含Fe者稱菱鐵鎂礦。有時含Mn、Ca、Ni、Si等混入物。致密塊狀者常含有蛋白石、蛇紋石等雜質。

結構與形態(tài)：

三方晶系，菱面體晶胞：arh=0.566nm，α=48。10'；Z=2；六方晶胞：ah=0.462nm，ch=1.499nm；Z=6。方解石型結構。

復三方偏三角面體晶類，D3d-3m(L33L23PC)。晶體少見。主要單形：菱面體r、f，六方柱m、a，平行雙面c，復三方偏三角面體v。常呈顯晶粒狀或隱晶質致密塊體。在風化帶常呈隱晶質瓷狀。

菱鎂礦理化性質

白色或淺黃白、灰白色，有時帶淡紅色調，含鐵者呈黃至褐色、棕色；陶瓷狀者大都呈雪白色。玻璃光澤。具完全解理。瓷狀者呈貝殼狀斷口。硬度4~4.5。性脆。相對密度2.9~3.1。含鐵者密度和折射率均增大。隱晶質菱鎂礦呈致密塊狀，外觀似未上釉的瓷，故亦稱瓷狀菱鎂礦。

偏光鏡下：一軸晶(-)，折射率及重折率隨鐵含量增高而變大，具有顯著雙反射。

鑒定特征：菱鎂礦以其帶粉紅灰色反射色，淡粉色內反射色，常見他形晶，不具有聚片雙晶，較易與其他碳酸鹽礦物區(qū)分。

菱鎂礦成因產狀

主要產于沉積變質及熱液交代礦床中，也可產于海相沉積礦床中。在超基性巖遭受風化作用于風化殼中也可形成菱鎂礦。

知識拓展

菱鎂礦的成因主要有二。其一，外生成因，產自沉積巖中：這些層狀的碎屑沉積巖大多帶有來自生物的有機組份－－例如（黑色）頁巖、煤層等，換言之，菱鎂礦是在低氧的情況下藉生物作用形成；其二，形成于中溫至低溫的熱液礦脈內：菱鎂礦常見于變質沉積巖中，是熱液堆積后形成的脈石礦物；此外，偉晶巖中亦可能出現菱鎂礦。其常見的共生礦物有：石英、黃鐵礦（pyrite）、褐鐵礦（limonite）、針鐵礦（goethite）、黃銅礦（chalcopyrite）、閃鋅礦（sphalerite）、冰晶石（cryolite）、方鉛礦（galena）、重晶石（barite）、方解石、白云石（dolomite）、螢石（fluorite）等。由于各礦物的結晶構造相似，因此它們具許多相似的物理性質，包括：屬于三方晶系，晶型多為菱面體或scalenohedron，有三組發(fā)育優(yōu)良的菱面體解理，透明菱面體結晶具有雙折射（doublerefraction）現象等。實際上，礦物組成中的陽離子之間，彼此可以完全地相互取代，形成一系列的固溶液（solidsolution），因此礦物之間的分辨可能變得較為困難。

菱鎂礦產自具有有機組份的沉積巖中，例如黑色頁巖、煤層中，不妨想像一下菱鎂礦的形成環(huán)境：一個古代的沼澤地區(qū)，許多植物的殘塊，舉凡木干、枝葉等散布其中，這是未來煤礦、煤炭形成的溫床，由于這個環(huán)境中有水、有溶解的鎂質，是個缺氧的環(huán)境，因此也適合菱鎂礦的形成，這就是含煤沉積巖中常見菱鎂礦的原因。

這些沉積巖中的菱鎂礦多以層狀或結核（nodule，concretion）產出，所謂的結核，是菱鎂礦晶體堆積、包覆著一個核心，然后再向外層層包覆、生長而形成，這個核心大多是其他礦物，例如：黃鐵礦、閃鋅礦、燧石（chert）等。