芒硝资源及利用情况

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十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）俗称芒硝，无水硫酸钠（Na2SO4）俗称无水芒硝，又称元明粉，它们常被笼统地称为芒硝。芒硝是一种天然矿产资源，也是许多工业产品如维生素c，人造丝，硼酸，铬盐等生产过程的副产品。无水芒硝广泛应用于化工、轻工、纺织、建材、医药等领域，是一种基本的无机化学品。我国芒硝资源十分丰富，资料显示，我国芒硝资源储量居世界首位，其探明储量比世界其它各国的总和还要多。此外，我国的芒硝矿产大多在西部地区，四个储量在十亿吨以上的超大型矿床全在西部地区。因此，大力加强芒硝的综合利用研究，探索将芒硝资源优势转化为经济优势的途径，对于西部大开发，发展国民经济，具有重要的战略意义和现实意义。
我国的芒硝资源及利用情况
我国的芒硝矿资源（不包括各种副产芒硝）主要有两类：盐湖芒硝和钙芒硝，其在全国芒硝总储量中各占近半，盐湖芒硝主要集中于青海、内蒙古、西藏、新疆四省区，钙芒硝主要集中于四川、青海、湖南、云南、湖北、江苏等省区，全国探明的Na2SO4储量约200亿吨，预计总储量300亿吨，居世界首位。全国已探明四个十亿吨以上的超大型矿床，分别是四川新津县金华矿区普查区，青海互助县硝沟钙芒硝矿，青海茫崖镇汗斯拉图芒硝矿，青海茫崖镇大浪滩矿田梁中矿。资料显示，我国的无水芒硝生产企业大大小小有几百家，生产能力数百万吨，近年来，全国Na2SO4的产量每年以7%-8%的速度增长。但是，据2001年美国地质调查局估计，全球Na2SO4总产量约550-600万吨，其中还有150-200万吨是副产硫酸钠。近年来，美国芒硝用量逐年下降，因此，Na2SO4市场前景不容乐观，大力开发芒硝资源新用途，迫切而重要。
国内外芒硝综合利用研究现状
芒硝制碱
尽管Na2SO4的用量有限，但全球纯碱和烧碱的需求量都很大，仅纯碱全球年用量就达3，000多万吨，因此，若能开发出经济可行的芒硝制碱法（纯碱或烧碱），将为芒硝的利用找到了广阔的出路。据文献记载，芒硝是最早用于化学制碱的原料，早在1764年，俄国化学家就开始用天然芒硝制纯碱供玻璃厂使用。曾经为化学工业做出重要贡献的路布兰制碱法也使用了芒硝，但它不是用天然芒硝。后来由于质量和经济的原因，路布兰制碱法被索尔维制碱法所取代，目前，索尔维制碱法仍然是全球最重要的化学制碱法。但是，索尔维制碱法也有其无法克服的缺点：原料利用率低，废液排放量大。因此，多年来，国内外研究人员都一直在探索芒硝制碱的新途径。据笔者粗略统计，仅国内近年来申请的芒硝制碱专利就达二三十份之多，但大多还集中于传统的方法。国外研究近年来主要集中于电化学方法，这大概是由于国内外电力成本及制膜技术上的差异所致。
芒硝制硫酸钾
我国有丰富的芒硝资源，也有丰富的钾资源，可硫酸钾却长期短缺，因此，研究将芒硝转化为硫酸钾很有意义。近年来，国内有多家科研单位从事芒硝转化生产硫酸钾的研究，并取得了积极成果，原化工部长沙化学矿山设计研究院开发的芒硝和KCl制硫酸钾工艺和中科院青海盐湖所开发的以芒硝和光卤石为原料制硫酸钾工艺均已通过万吨级工业规模试验。相信通过总结经验和不断完善，会是一条芒硝利用的好途径。
芒硝用作储热材料
随着社会的发展和进步，人们的环保意识越来越强，生态住宅、绿色环保建筑的概念已广为人们所接受，像太阳能这样的绿色可再生能源的利用受到人们的普遍关注，关键之一是要解决能量的储存问题。芒硝及无水芒硝作为一种价廉、高效、无毒、无腐蚀、使用寿命长、来源丰富的储能材料愈来愈受到人们的重视，具有广阔的应用前景。芒硝的熔点是32，138℃，熔化潜热约240kJ/kg，很适合作一般的储能材料，主要问题是解决其熔化过程中的分层现象，保证熔化和凝固过程中硫酸钠和水的均匀混合。无水芒硝具有较高的比热和密度，因此有较高的热容量，再加上它有较高的可逆晶型转变潜热和较高的熔点，很适合作为高温储能材。据称传热速率可达115×107kJ·m-3·h-1，床层空隙率30%时储能量可达117×106kJ/m3，最高使用温度可接近Na/S04的熔点温度（884℃），与欧洲成功使用的镁砖相比，单位体积储能量大25%，成本只有镁砖的四分之一或更低，在200-300℃之间，热容量比镁砖大72%。
芒硝制其它化学品
以芒硝为原料可以制其它多种含钠化学品，芒硝制硫化碱至今仍是其主要用途之一。前苏联早在20世纪40年代就有人研究过用芒硝、石灰和二氧化硫制亚硫酸氢钠以及用芒硝、石灰、二氧化硫和硫黄制硫代硫酸钠，若能将上述过程与烟气脱硫结合起来也许就有了现实意义。前苏联也研究过用芒硝与含钙的硼矿石反应制硼砂，国内也有人研究用芒硝分解硼镁矿制硼酸，若能将硼资源和芒硝资源综合利用结合起来，对于我国的西部大开发将具有重要的经济意义和现实意义。除此之外，还有人研究芒硝制硝酸钠、亚硫酸钠、柠檬酸钠等，以及将Na2SO4和H2O2做成复合材料，替代过碳酸钠、过硼酸钠等作为漂白剂或灭菌剂等。
总之，我国芒硝资源非常丰富，而硫酸钠的市场容量有限，因此，大力加强我国芒硝资源的综合利用研究意义重大目，大有前途。