芒硝資源及利用情況

十水硫酸鈉（Na2SO4·10H2O）俗稱芒硝，無水硫酸鈉（Na2SO4）俗稱無水芒硝，又稱元明粉，它們常被籠統(tǒng)地稱為芒硝。芒硝是一種天然礦產(chǎn)資源，也是許多工業(yè)產(chǎn)品如維生素c，人造絲，硼酸，鉻鹽等生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品。無水芒硝廣泛應(yīng)用于化工、輕工、紡織、建材、醫(yī)藥等領(lǐng)域，是一種基本的無機化學(xué)品。我國芒硝資源十分豐富，資料顯示，我國芒硝資源儲量居世界首位，其探明儲量比世界其它各國的總和還要多。此外，我國的芒硝礦產(chǎn)大多在西部地區(qū)，四個儲量在十億噸以上的超大型礦床全在西部地區(qū)。因此，大力加強芒硝的綜合利用研究，探索將芒硝資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢的途徑，對于西部大開發(fā)，發(fā)展國民經(jīng)濟，具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。

我國的芒硝資源及利用情況

我國的芒硝礦資源（不包括各種副產(chǎn)芒硝）主要有兩類：鹽湖芒硝和鈣芒硝，其在全國芒硝總儲量中各占近半，鹽湖芒硝主要集中于青海、內(nèi)蒙古、西藏、新疆四省區(qū)，鈣芒硝主要集中于四川、青海、湖南、云南、湖北、江蘇等省區(qū)，全國探明的Na2SO4儲量約200億噸，預(yù)計總儲量300億噸，居世界首位。全國已探明四個十億噸以上的超大型礦床，分別是四川新津縣金華礦區(qū)普查區(qū)，青海互助縣硝溝鈣芒硝礦，青海茫崖鎮(zhèn)汗斯拉圖芒硝礦，青海茫崖鎮(zhèn)大浪灘礦田梁中礦。資料顯示，我國的無水芒硝生產(chǎn)企業(yè)大大小小有幾百家，生產(chǎn)能力數(shù)百萬噸，近年來，全國Na2SO4的產(chǎn)量每年以7%-8%的速度增長。但是，據(jù)2001年美國地質(zhì)調(diào)查局估計，全球Na2SO4總產(chǎn)量約550-600萬噸，其中還有150-200萬噸是副產(chǎn)硫酸鈉。近年來，美國芒硝用量逐年下降，因此，Na2SO4市場前景不容樂觀，大力開發(fā)芒硝資源新用途，迫切而重要。

國內(nèi)外芒硝綜合利用研究現(xiàn)狀

芒硝制堿

盡管Na2SO4的用量有限，但全球純堿和燒堿的需求量都很大，僅純堿全球年用量就達3，000多萬噸，因此，若能開發(fā)出經(jīng)濟可行的芒硝制堿法（純堿或燒堿），將為芒硝的利用找到了廣闊的出路。據(jù)文獻記載，芒硝是最早用于化學(xué)制堿的原料，早在1764年，俄國化學(xué)家就開始用天然芒硝制純堿供玻璃廠使用。曾經(jīng)為化學(xué)工業(yè)做出重要貢獻的路布蘭制堿法也使用了芒硝，但它不是用天然芒硝。后來由于質(zhì)量和經(jīng)濟的原因，路布蘭制堿法被索爾維制堿法所取代，目前，索爾維制堿法仍然是全球最重要的化學(xué)制堿法。但是，索爾維制堿法也有其無法克服的缺點：原料利用率低，廢液排放量大。因此，多年來，國內(nèi)外研究人員都一直在探索芒硝制堿的新途徑。據(jù)筆者粗略統(tǒng)計，僅國內(nèi)近年來申請的芒硝制堿專利就達二三十份之多，但大多還集中于傳統(tǒng)的方法。國外研究近年來主要集中于電化學(xué)方法，這大概是由于國內(nèi)外電力成本及制膜技術(shù)上的差異所致。

芒硝制硫酸鉀

我國有豐富的芒硝資源，也有豐富的鉀資源，可硫酸鉀卻長期短缺，因此，研究將芒硝轉(zhuǎn)化為硫酸鉀很有意義。近年來，國內(nèi)有多家科研單位從事芒硝轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硫酸鉀的研究，并取得了積極成果，原化工部長沙化學(xué)礦山設(shè)計研究院開發(fā)的芒硝和KCl制硫酸鉀工藝和中科院青海鹽湖所開發(fā)的以芒硝和光鹵石為原料制硫酸鉀工藝均已通過萬噸級工業(yè)規(guī)模試驗。相信通過總結(jié)經(jīng)驗和不斷完善，會是一條芒硝利用的好途徑。

芒硝用作儲熱材料

隨著社會的發(fā)展和進步，人們的環(huán)保意識越來越強，生態(tài)住宅、綠色環(huán)保建筑的概念已廣為人們所接受，像太陽能這樣的綠色可再生能源的利用受到人們的普遍關(guān)注，關(guān)鍵之一是要解決能量的儲存問題。芒硝及無水芒硝作為一種價廉、高效、無毒、無腐蝕、使用壽命長、來源豐富的儲能材料愈來愈受到人們的重視，具有廣闊的應(yīng)用前景。芒硝的熔點是32，138℃，熔化潛熱約240kJ/kg，很適合作一般的儲能材料，主要問題是解決其熔化過程中的分層現(xiàn)象，保證熔化和凝固過程中硫酸鈉和水的均勻混合。無水芒硝具有較高的比熱和密度，因此有較高的熱容量，再加上它有較高的可逆晶型轉(zhuǎn)變潛熱和較高的熔點，很適合作為高溫儲能材。據(jù)稱傳熱速率可達115×107kJ·m-3·h-1，床層空隙率30%時儲能量可達117×106kJ/m3，最高使用溫度可接近Na/S04的熔點溫度（884℃），與歐洲成功使用的鎂磚相比，單位體積儲能量大25%，成本只有鎂磚的四分之一或更低，在200-300℃之間，熱容量比鎂磚大72%。

芒硝制其它化學(xué)品

以芒硝為原料可以制其它多種含鈉化學(xué)品，芒硝制硫化堿至今仍是其主要用途之一。前蘇聯(lián)早在20世紀40年代就有人研究過用芒硝、石灰和二氧化硫制亞硫酸氫鈉以及用芒硝、石灰、二氧化硫和硫黃制硫代硫酸鈉，若能將上述過程與煙氣脫硫結(jié)合起來也許就有了現(xiàn)實意義。前蘇聯(lián)也研究過用芒硝與含鈣的硼礦石反應(yīng)制硼砂，國內(nèi)也有人研究用芒硝分解硼鎂礦制硼酸，若能將硼資源和芒硝資源綜合利用結(jié)合起來，對于我國的西部大開發(fā)將具有重要的經(jīng)濟意義和現(xiàn)實意義。除此之外，還有人研究芒硝制硝酸鈉、亞硫酸鈉、檸檬酸鈉等，以及將Na2SO4和H2O2做成復(fù)合材料，替代過碳酸鈉、過硼酸鈉等作為漂白劑或滅菌劑等。

總之，我國芒硝資源非常豐富，而硫酸鈉的市場容量有限，因此，大力加強我國芒硝資源的綜合利用研究意義重大目，大有前途。