CN106477920B - 一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料及其制备方法和应用，其特征在于：将白云岩在650～1000℃煅烧分解；然后将分解产物在含CO2的气流中碳化，使游离氧化钙转变为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；或将分解产物在含CO2和H2O的气流中碳化和部分水化，使游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。本发明的纳米结构化复合材料，具有较大的比表面积和反应活性，可以用于处理含磷废水、处理含重金属废水、中和处理酸性废水、河流湖泊底泥磷的原位钝化、重金属污染土壤中重金属的原位钝化。

Description

一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于非金属矿产资源利用技术领域，涉及环境污染控制材料。
背景技术
白云岩是指以白云石(CaMg[CO3]2)为主要组分的碳酸盐类岩石。除白云石外，其还含有少量的方解石CaCO3、铁氧化物、石英以及黏土矿物。白云岩广泛用于冶金、建材、陶瓷、焊接、橡胶、造纸、塑料等工业中。另外，白云岩在农业、环保、节能、药用及保健等领域也得到了应用。
在冶金工业中白云岩主要用做熔剂、耐火材料、提炼金属镁。白云岩作为炼铁和炼钢的熔剂，具有中和酸性炉渣的作用，可以提高炉渣的碱度、降低炉渣中FeO的活度，以减轻炉渣对炉衬的侵蚀作用。轻烧白云石主要用于炼钢，可提高钢渣的流动性，发挥造渣使用，不仅可延长转炉的寿命，提高炉渣的流动性，并可促进钢水脱硫、脱磷反应的进行，还可节省大量萤石。生产1t钢需消耗170kg白云岩。而在炼铁时加入白云石可稀释炉渣，降低炉渣熔点，降低燃料的消耗，提高生铁质量。
白云岩作为碱性耐火材料，主要用于炼钢的马丁炉、托马氏回转炉的炉衬，也用作为碱性平炉炉底和炉坡材料及冶炼过程中的补炉材料。在冶炼优质铁锰合金、硅铁合金时，白云岩常为专用的炉料。同时在炼钢造渣过程中，加入适量的轻烧白云岩或生白云岩，以取代一部分生石灰，从而抑制炉衬中的MgO向渣中溶解。加入白云岩可促使早期化渣，使渣中MgO达到饱和状态，以提高渣的粘性，对炉衬有较好的粘附性，起到保护炉衬的作用。
利用白云岩生产金属镁，其生产工艺为电解法或高温冶金法。电解法是通过煅烧白云岩与海水作用析出氢氧化镁，然后与盐酸反应转变为氯化镁，最后干燥的氯化镁和氯化钠、氯化钙一起在外加热电解池熔融并电解生产金属镁。高温冶金法是将白云岩与硅铁做成球团，在小直径真空炉中，于1100℃下熔融，形成硅酸钙炉渣，而镁变成蒸气，再用凝聚法回收。利用同样方法，可生产氧化镁、氢氧化镁。氧化镁是良好的耐火材料，而氢氧化镁用作生产一系列其它有用的镁化合物和用做塑料填料。
白云岩在建材工业上也有广泛利用。白云岩经适当煅烧后，可加工制成白云灰，它具有洁白、强粘着力、强凝固力及良好的耐火、隔热性能，适于做内外墙涂料。将白云岩煅烧后，可用作氯化镁水泥和硫化镁水泥，因其具良好的抗压强度、抗挠曲强度，且能防火、防虫蛀的优良性能，在添加其它填料后可起到很好的防水作用，故可作地板材料，而且价格低廉。白云岩粉可用于裂隙处理和作路面铺料。水泥中加入40％白云岩可加快水泥水化的速度。白云岩还可直接用来作建筑材料。此外，白云岩在建筑行业中用做水泥以及玻璃、陶瓷的配料，它能增加玻璃的强度和光泽。
在化学工业白云石主要用于生产硫酸镁、轻质碳酸镁等化工原料。30％的稀硫酸和白云岩按一定比例混合、反应、分离浓缩，在温升条件下使硫酸钙沉析，所获硫酸镁溶液冷却结晶，即得硫酸镁(MgSO4·7H2O)。从海水中提取Mg(OH)2，当用煅烧白云岩作沉淀剂时，也同时回收了白云石中的MgO，使产量增加。白云岩经煅烧、消化、碳化、过滤分离，得重镁水，再加热分解过滤，得轻质碳酸镁。轻质碳酸镁分解得轻质氧化镁，用它可烧制高纯镁砂。
在农业上白云岩可以用作土壤酸度的中和剂，亦可中和因使用尿素一类肥料而造成的酸性，使农作物增产。白云岩主要用作酸性土壤的中和剂，使用它能补偿由于农作物吸收而带来的土壤中钙和镁的损失，施用白云岩可使农作物增产15-40％。方解石质白云岩经处理后的农用石灰，可作为农药来防冶害虫。
白云岩可用于橡胶、造纸的填料。优质的白云岩粉可作昂贵的二氧化钛填料的代用品，用作一些制品的填料，可改善制品的色度、耐风化能力，提高机械稳定性，减少收缩性和内部张力，降低吸水、吸油能力及裂缝的扩张，这类制品主要包括粘合剂、密封塑料、油漆、洗涤剂和化妆品等。
白云岩是最主要的两种碳酸盐岩石之一，并且经常与石灰岩共生。特别是在前寒武纪的碳酸盐地层中白云岩占据主导地位。虽然白云岩有上述广泛的用途，但是相比于石灰岩在建材行业的大规模利用还存在很多限制。例如，白云岩会与水泥水化产生的氢氧化钙发生去白云石化反应，影响混凝土的耐久性，从限制了其作为混凝土骨料的应用。水泥中氧化镁缓慢水化会引起混凝土的安定性，使得硅酸盐水泥原料对氧化镁含量有严格限制。
随着我国经济发展，环保问题十分突出。无论是废水处理、河流湖泊水环境保护，或者大气污染控制、土壤生态修复，都需要廉价而且功能化的环保材料。
发明内容
本发明提供一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料及其制备方法和应用，旨在为白云岩资源利用提供新的技术，为环境保护提供廉价的矿物材料。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料的方法，其特点是：将白云石含量不低于50％的白云岩在650～1000℃煅烧分解，使未分解残余白云石的含量不大于10％，获得包括方镁石和游离氧化钙或包括方镁石、游离氧化钙和方解石的分解产物；
将所述分解产物在含CO2的气流中碳化，使游离氧化钙转变为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；在所述纳米结构化复合材料中纳米方镁石的含量在20～30％，纳米方解石的含量在40～70％，且未转变游离氧化钙的含量不大于10％；
或将所述分解产物在含CO2和H2O的气流中碳化和部分水化，使游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料；在所述纳米结构化复合材料中纳米方镁石的含量在5～25％、纳米方解石的含量在40～60％、纳米水镁石的的含量在1～35％，且未转变游离氧化钙的含量不大于10％。
所述白云岩为古生代、前寒武纪沉积地层中的白云岩，或中生代、新生代粘土质白云岩，或凹凸棒石矿床中的白云岩。
具体的，上述制备方法可为以下几种中的任意一种：
(1)、选择白云石含量不低于90％的白云岩，加工成过200目的粉体，并利用水泥行业石灰石分解炉在900～1000℃流态化热分解，获得包括方镁石和游离氧化钙的悬浮颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；当分解产物降温至600～700℃时，其中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，即获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料。
200目的粉体容易流态化，并且颗粒小分解快，在900～1000℃的高温下数秒之内就完全分解，热分解产物孔隙率高、方镁石结晶度小、最终产物反应活性高。适合于以粉体形式投加用于处理含重金属废水、中和处理酸性废水以及酸液泄露应急处置的药剂。碳化实验表明，在几乎不含水的CO2气流中氧化钙碳化需要较高的温度，最佳温度范围大约为600～700℃，方镁石基本保持原来的状态不变。
(2)、将白云岩加工成过200目的粉体，然后利用流化床锅炉在900～1000℃热分解，获得包括方镁石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；当分解产物经锅炉换热系统冷却到350℃及以下时，加水增湿至含水量不低于15％，继续降温到150℃及以下，在水蒸气存在下热分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。
碳化实验表明在水含量超过15％的CO2气流中，煅烧白云岩中游离氧化钙在较低的温度下快速碳化转变为纳米方解石，方镁石部分水化为水镁石。该方法制备的材料适合于以粉体形式投加，用于处理含重金属废水、中和处理酸性废水以及酸液泄露应急处置的药剂。
(3)将白云岩破碎筛分成为0.5～1mm、1～3mm或3～6mm的颗粒，在回转窑中650～750℃煅烧0.5～2h，获得由包括方镁石、方解石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；
再于另一回转窑中将分解产物于550～600℃含所述CO2气体的尾气中碳化，使其中的游离氧化钙转化为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；
或将分解产物冷却到200℃以下，然后铺放在底部释放CO2气体的管路上，管路输送部分回转窑尾气加水增湿、降温到100℃以下，分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料；
或将分解产物堆存在防雨棚中自然通风碳化和水化，使分解产物中的游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。
白云岩热分解过程和产物受到破碎颗粒粒径、煅烧温度和煅烧时间制约。细颗粒分解快，达到热分解所需的时间短，粗颗粒分解慢，达到热分解所需的时间长。为了控制颗粒物在回转窑中分解过程比较一致，把白云岩破碎后筛分成粒径分布比较窄的粒级，不同粒级的颗粒物分别控制最佳的煅烧温度和时间。白云石在回转窑中于650～750℃缓慢煅烧可实现白云石的分步分解，并基本停留在半分解阶段。
CaMg(CO3)2→CaCO3+MgO+CO2
这样既保证了白云石完全分解，又保证获得主要包括方镁石、方解石的产物，减少游离氧化钙的生成，既降低了煅烧能耗，又可以减少碳化的难度。
白云岩煅烧产物中游离氧化钙与CO2的碳化反应受温度和含水量控制，在几乎无水的气流中碳化需要较高的温度，一般需要550℃以上才能快速碳化；而在含水15％以上的气流中碳化可以在200℃以下反应完全。也可以在环境温度下吸收空气中的CO2和水完成水化和碳化。
所制备的材料适合于作为具有反应活性的滤料，用于以过滤方式处理含重金属废水、处理酸性废水、含磷废水，其优点是避免了水处理过程中的固液分离，大幅度降低水处理的成本。也可以颗粒状适用于土壤重金属污染修复，河流、湖泊底泥磷的原位钝化。由于碳化后消除了煅烧白云岩中的游离氧化钙，使用过程中对人体健康更安全，也减少对生物的危害。
(4)将白云岩破碎成为不大于2mm的粉体，在第一个回转窑中650～700℃煅烧0.5～2h，获得包括方镁石、方解石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；
将分解产物引入第二个回转窑，同时将第一个回转窑的尾气加湿后在第二个回转窑中与分解产物逆流接触，分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。该方法制备的复合材料适用于重金属污染土壤的钝化，也可以投入富营养化严重的河流、湖泊底泥磷的原位钝化。
本发明进一步公开了基于上述制备方法所制备的纳米结构化复合材料及其应用。其应用包括以下几方面：
(1)用于处理含磷废水
具体应用方法是：把所述的纳米结构化复合材料颗粒装填到滤池中，以过滤方式处理含磷废水，磷以羟基磷灰石沉淀方式去除。
(2)用于处理含重金属废水
具体应用方法是：把所述的纳米结构化复合材料颗粒装填到滤池中，以过滤方式处理含重金属废水，或者把所述的纳米结构化复合材料粉体投加到搅拌中和池中，重金属以氢氧化物、双氢氧化物、碱式碳酸盐沉淀方式去除。
(3)用于中和处理酸性废水
具体应用方法是：把所述的纳米结构化复合材料颗粒装填到滤池或者搅拌中和池中，中和酸性物质，并沉淀其中的污染物。
(4)用于河流、湖泊底泥磷的原位钝化
具体应用方法是：把所述的纳米结构化复合材料颗粒按照100～500g/m2均匀撒入所需要处理的河流和湖泊，颗粒物依靠自身的重力沉入沉积底泥中，促使底泥中的不稳定的钙磷、铝磷、铁磷转化为稳定的羟基磷灰石，阻止底泥中的磷向水体释放。
(5)用于重金属污染土壤中重金属的原位钝化
具体应用方法是：把所述的纳米结构化复合材料按照每亩0.2～2吨的使用量均匀撒入所需要处理土壤中，土壤中的重金属在复合材料颗粒物内部固定，降低了重金属的活性和生物可获取性，降低农产品中的重金属含量。
本发明的有益效果体现在：
1、白云石的分解起始温度和完全分解温度都比方解石低大约100℃，因此选择白云岩煅烧生产白云灰材料比利用石灰石生产石灰具有更低的能耗，这对于节能环保具有重要意义。
2、石灰中CaO很容易水化为氢氧化钙、碳化为方解石，而白云灰中的MgO水化和碳化速度都很慢。氢氧化钙在水中溶解度大，溶解饱和后溶液的pH值接近13；而氢氧化镁的溶解度比氢氧化钙的溶解度低很多，氢氧化镁溶解平衡后溶液的pH值接近10.6。石灰和氢氧化钙的存在对环保利用都存在一定不利因素，石灰应用于环境容易导致土壤、底泥、处理出水pH过高，对生态环境产生危害。通过本发明的热分解+碳化技术控制产物为纳米方镁石、水镁石、方解石，消除了石灰的存在，应用于水处理和生态环境修复具有更好的安全性和效果的持久性。
3、通过控制适当的煅烧温度，使白云石仅发生半分解，控制白云石煅烧产物为MgO、CaCO3，减少了氧化钙的生成，既降低能耗和二氧化碳排放量，又减轻了碳化负担。
4、白云岩经历煅烧热分解、氧化钙的碳化、氧化镁水化，获得了由纳米氧化镁、水镁石、方解石构成的复合材料。其中的MgO、Mg(OH)2、CaCO3混合物相构成难溶解固体的pH缓冲体系，在水中接近溶解平衡状态可以维持体系pH在9左右。刚好满足重金属离子完全水解沉淀和羟基磷灰石形成的最佳pH值。
5、由纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料，可以成为不同粒径的颗粒，满足不同污染治理场合对材料粒径的要求。较大的粒径有利于颗粒依靠自身重力沉入松软的底泥中一定深度。较大的粒径也可以增大氢氧根离子扩散路径，减缓材料释放氢氧根离子的速度，控制出水pH值在排放的要求以内，或者在固定和钝化河流、湖泊底泥中可释放磷酸盐的同时，维持pH在生态环境许可范围内。
6、通过固体热分解和CO2的释放使所制备的复合材料形成了多孔结构，具有较大的比表面积，施用于土壤中，重金属离子可以在材料颗粒内部固定，提高重金属离子的稳定性，降低了土壤中重金属的生物可获取性。
7、本发明材料处理废水的优点是出水pH稳定，不需要固液分离，材料具有中和诱导重金属离子、磷酸盐沉淀反应活性，固定重金属和磷的容量大，产物含水率低，便于沉淀污泥的处置。本发明材料用于底泥磷的钝化和土壤重金属钝化，其优点是pH稳定、钝化效果好、持续时间长。
附图说明
图1为白云岩热重和差重曲线，显示在白云岩热分解的温度区间为600-820℃，峰值温度为798℃，失重47％。
图2为不同温度煅烧白云岩产物的XRD图谱显示，600℃煅烧1h白云石分解产物为方镁石、方解石和游离氧化钙，残留很少量的白云石；700℃煅烧1h白云石分解产物为方镁石和石灰，白云石及中间产物方解石完全分解。
图3为850℃煅烧1h白云石分解产物TEM图像，显示其热分解产物方镁石、氧化钙，粒径20-90nm。
图4为煅烧白云岩在空气中碳化5d后的XRD图谱。A碳化后样品，表明其中的游离氧化钙已经转化成为方解石；B煅烧白云岩样品，吸收空气中水分发生了部分氧化钙的水化，显示主要由氧化钙、氢氧化钙、方镁石组成。
图5为煅烧白云岩在无水CO2气体中不同温度下碳化产物的XRD图谱，表明煅烧白云石在无水CO2气流中碳化，在500～700℃碳化反应速度较快，碳化程度高。
图6为煅烧白云岩在饱和水的CO2气体中不同温度下碳化产物的XRD图谱，表明煅烧白云石在饱和水CO2气流中碳化，在50～100℃碳化反应速度较快，碳化程度高。
具体实施方式
本发明的非限定性实施步骤如下：
实施例1
选择灯影组白云岩块状矿石，破碎筛分成为1-2mm的颗粒，在马弗炉中670℃煅烧2h，把颗粒物在空气中吸收CO2碳化5d，经XRD和TEM分析检验，所得产物是主要物相为纳米方镁石和纳米方解石的混合颗粒材料。
把该混合颗粒材料加入到Ф20mm高500mm的实验柱中，铺设30cm厚；本实施例配制含Cu2+50mg/L的水溶液，调整废水的pH值为4～4.5，作为模拟重金属废水；
把配制的模拟废水用蠕动泵输送按照水力停留时间30min自下而上流过颗粒层，定期取样检测出水的pH和Cu浓度，结果表明在运行的10天内出水pH和Cu浓度都满足排放要求，铜离子在实验柱中形成绿色碱式碳酸铜沉淀(孔雀石)。
实施例2
选择灯影组白云岩块状矿石，破碎、研磨、过筛获得0.5-1mm的颗粒，在马弗炉中850℃煅烧10min，取出冷却到室温，再分散到玻璃平板上成为薄层在室内放置10天，吸收空气中的水分和CO2完成部分碳化和水化，获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。
把该混合颗粒材料加入到Ф20mm高500mm的实验柱中，铺设30cm厚；本实施例配制含Pb2+50mg/L的水溶液，调整废水的pH值为4左右，作为模拟重金属废水；把配制的模拟废水用蠕动泵输送按照水力停留时间20min自下而上流过颗粒层，定期取样检测出水的pH和Pb浓度，结果表明在运行的20天内出水pH和Pb浓度都满足排放要求。
实施例3
选择灯影组白云岩块状矿石，破碎、研磨、筛分获得0.1～5mm颗粒物，在马弗炉中800℃煅烧10min，取出冷却到室温，再放入管式炉的固定床层中，控制炉温600℃，用纯CO2气瓶作为气源，用注射泵加入水，获得CO2和水1:1的混合气，用小型质谱仪在线监测CO2浓度变化，质谱曲线出现CO2穿透即为碳化反应基本完全，获得纳米方镁石、纳米方解石组成的复合材料。
把该颗粒材料0.5g加入到300mL烧杯中；配制含Cu2+50mg/L的水溶液，调整pH值为4左右，取250mL加入到烧杯中，搅拌反应20min，取20mL悬浮液离心，检测水的pH和Cu浓度，结果表明水的pH和Cu浓度都满足排放要求。
实施例4
选择灯影组白云岩块状矿石，破碎、研磨、筛分获得0.1‐0.5mm颗粒物，在马弗炉中800℃煅烧10min，取出冷却到室温，再放入管式炉的固定床层中，控制炉温650℃，用纯CO2气瓶作为气源，用注射泵加入水，获得CO2和水1:1的混合气，用小型质谱仪在线监测CO2浓度变化，质谱曲线出现CO2穿透即为碳化反应基本完全，获得纳米方镁石、纳米方解石组成的复合材料。
把该颗粒材料0.5g加入到300mL烧杯中；用磷酸二氢钾配制含磷5mg/L的水溶液，取250mL加入到烧杯中，搅拌反应30min，取20mL悬浮液离心，检测水的pH和磷浓度，结果表明反应后水的pH为8.9，磷浓度小于0.2mg/L。
实施例5
选择灯影组白云岩块状矿石，破碎、研磨、过筛获得1-2mm的颗粒，在马弗炉中850℃煅烧10min，取出冷却到室温，再放入管式炉的固定床层中，控制炉温650℃，用纯CO2气瓶作为气源碳化，用小型质谱仪在线监测CO2浓度变化，质谱曲线出现CO2穿透即为碳化反应基本完全，获得纳米氧化镁、纳米方解石组成的复合材料。
把该混合颗粒材料加入到Ф20mm高500mm的实验柱中，铺设30cm厚；用磷酸二氢钾配制含磷5mg/L的水溶液；
把配制的模拟含磷废水用蠕动泵输送，按照水力停留时间15min自下而上流过颗粒层，定期取样检测出水的pH和磷浓度，结果表明在运行的20天内出水pH稳定在9-9.5，磷浓度小于0.1mg/L。

Claims (7)

1.一种利用白云岩制备纳米结构化复合材料的方法，其特征是：
所述白云岩为古生代、前寒武纪沉积地层中的白云岩；
将白云石含量不低于50％的白云岩在650～1000℃煅烧分解，使未分解残余白云石的含量不大于10％，获得包括方镁石和游离氧化钙或包括方镁石、游离氧化钙和方解石的分解产物；
将所述分解产物在含CO2的气流中碳化，使游离氧化钙转变为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；在所述纳米结构化复合材料中纳米方镁石的含量在20～30％，纳米方解石的含量在40～70％，且未转变游离氧化钙的含量不大于10％；
或将所述分解产物在含CO2和H2O的气流中碳化和部分水化，使游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料；在所述纳米结构化复合材料中纳米方镁石的含量在5～25％、纳米方解石的含量在40～60％、纳米水镁石的含量在1～35％，且未转变游离氧化钙的含量不大于10％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：
选择白云石含量不低于90％的白云岩，加工成过200目的粉体，并利用水泥行业石灰石分解炉在900～1000℃流态化热分解，获得包括方镁石和游离氧化钙的悬浮颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；
当分解产物降温至600～700℃时，其中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，即获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：
将白云岩加工成过200目的粉体，然后利用流化床锅炉在900～1000℃热分解，获得包括方镁石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；
当分解产物经锅炉换热系统冷却到350℃及以下时，加水增湿至含水量不低于15％，继续降温到150℃及以下，在水蒸气存在下分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：
将白云岩破碎筛分成为0.5～1mm、1～3mm或3～6mm的颗粒，在回转窑中650～750℃煅烧0.5～2h，获得包括方镁石、方解石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；
再于另一回转窑中将分解产物于550～600℃含所述CO2气体的尾气中碳化，使其中的游离氧化钙转化为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；
或将分解产物冷却到200℃以下，然后铺放在底部释放CO2气体的管路上，管路输送部分回转窑尾气加水增湿、降温到100℃以下，分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料；
或将分解产物堆存在防雨棚中自然通风碳化和水化，使分解产物中的游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：
将白云岩破碎成为不大于2mm的粉体，在第一个回转窑中650～700℃煅烧0.5～2h，获得包括方镁石、方解石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO2气体；
将分解产物引入第二个回转窑，同时将第一个回转窑的尾气加湿后在第二个回转窑中与分解产物逆流接触，分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO2再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述制备方法所制备的纳米结构化复合材料。
7.一种权利要求6所述的纳米结构化复合材料的应用，其特征在于：用于处理含磷废水，或用于处理含重金属废水，或用于中和处理酸性废水，或用于河流、湖泊底泥磷的原位钝化，或用于重金属污染土壤中重金属的原位钝化。
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