中國鎂質耐火原料主要產品、生產現狀以及存在的問題

我國是菱鎂資源最為富足的國家，不僅總量大，而且品類繁多。從1950年開始，我們國家就逐漸開始了對菱鎂資源的開發和利用，但是由於當時的技術水平低下，在開發和利用方面並沒有得到很好的發展。到了20世紀70、80年代，我們國家的菱鎂資源的開發和利用又有了進展性的突破。因為這一時期，我國鋼鐵產業正進入嶄新的階段，對耐火材料的需求量比較大，所以菱鎂礦的消費也隨之增加。到了1990年左右，我國成立了菱鎂礦行業協會，使得一直以來雜亂無章的產業得到了有效的管理，我們的菱鎂行業逐漸走向正軌。不僅在產業水平方面有了很大的提高，而且產品的質量也得到了升級，與此同時也開發了新的生產工藝和技術，可以說從根本上推動了這個行業的發展和綜合利用。以下是中國鎂質耐火原料主要產品、生產現狀以及存在的問題

菱鎂礦

1、輕燒氧化鎂

目前，中國以菱鎂石為原料，透過反射爐輕燒加工為輕燒氧化鎂粉（CCM）。輕燒氧化鎂的數量大，用途廣，是一種十分重要的鎂質基礎原料。根據其不同的化學組成、粒度和效能，分別應用於：經壓球煅燒成各種品位的燒結鎂砂（DBM），與含Al2O3、CaO等的原料合成鎂鋁尖晶石砂、鎂鈣砂等複合材料，生產電熔鎂砂（FM，耐火級或電工級），生產轉爐濺渣護爐鎂球等。上述產品主要作為耐火材料製品的原料。此外，它還是鎂化工產品如輕質Mgo、輕質MsCO，、鎂肥、鎂建材、飼料新增劑等的原料。

傳統的輕燒氧化鎂是用菱鎂石在反射爐中焙燒而成的。採用反射爐生產輕燒氧化鎂歷經七八十年的生存發展還未淘汰，是因為該窯爐有其突出特點：1）工藝簡單、實用；2）投資小，上馬快，易操作；3）適合遼南地區菱鎂石特點。

近十幾年來，對反射爐的生產工藝也進行了較大改進，主要表現在：

（1）改用清潔燃料，將原直接燒煙煤改為以簡易煤氣發生爐生產的煤氣作燃料進行焙燒，避免燃料灰分對輕燒氧化鎂汙染；基本解決了黑煙排放對環境的汙染，並提高了熱效率。

（2）對窯型進行改造，增大窯的容積，提高了產量，降低燃料單耗。早期反射爐僅7。8 m3，產量10 t·d-1；以後擴大為18 m3，產量20 t·d-1。經不斷改進窯型和蓖板材質，目前反射爐單爐產量可達約30 t·d-1，燃耗相應不斷下降。

但是，中國以菱鎂石經反射爐焙燒生產輕燒氧化鎂粉目前仍存在以下問題：（1）採礦活動簡單，人工分採；（2）人工操作，窯溫穩定性差，能耗高；（3）人窯用塊礦，碎礦棄之，料耗高；（4）煙氣未經處理，汙染環境；（5）冷卻敞開式，勞動條件差，導致目前招工難；（6）研磨裝置簡單，粒度控制差，最終產品品質低，波動大。

因此，中國輕燒氧化鎂生產必須實行採礦一成品一包裝全過程控制，按使用者要求生產，並研究和推廣先進輕燒氧化鎂焙燒技術和爐窯。推薦將大型懸浮窯、多層爐（耗式爐MHK）用於輕燒和高效輕燒氧化鎂。

2、燒結鎂砂

國標GB/T 2273——2007規定了Mgo質量分數為83%一98%的適用於生產耐火材料用的各種燒結鎂砂的理化效能。從歷史沿革看，燒結鎂砂被稱為冶金砂、重燒鎂砂、中檔鎂砂、高純鎂砂。

2。1冶金砂

在中國第一個五年計劃（1952——1957年）期間，原蘇聯援建的中國第一個生產鹼性耐火材料工廠——鞍山鋼鐵公司大石橋鎂磚廠一期工程投產，制砂車間採用了礦石細磨、成球盤、爐篦機、迴轉窯的半乾法工藝，生產冶金砂用於平爐燒結爐底和修補。隨著鍊鋼平爐改為轉爐，該產品在20世紀90年代被淘汰。

2。2重燒鎂砂

目前，中國燒結鎂砂總產量每年為400萬~450萬t，沿襲行業習慣，將燒結鎂砂大體分為重燒鎂砂、中檔鎂砂、高純鎂砂。

重燒鎂砂

20世紀80年代之前，在長達30多年期間，全國燒結鎂砂的生產主要由原鞍鋼大石橋鎂礦承擔，先後採用25、32、40、47和55 m3的豎窯，以焦炭為燃料，塊狀菱鎂石為原料，採取一步煅燒和人工出料生產w（MgO）≈92%的重燒鎂砂，為全國的鍊鋼平爐用磚提供原料。該工藝缺陷是：

（1）礦石利用率低。細顆粒礦石不能利用。

（2）雜質含量高。焦炭中的灰分會對鎂砂造成汙染，使鎂砂的SiO2、Al2O3含量增加，最高Mgo含量（w）僅能保證92%。

（3）連續操作程度差。大塊菱鎂石礦受熱分解產生小顆粒礦粘附於窯壁，產生“粘窯”，窯內物料易發生“結坨”，這都造成窯內料流及熱工制度的改變頻繁，導致停運事故，無法實現機械化操作。

（4）鎂砂的緻密度低。菱鎂礦在窯內預熱帶分解，放出CO2變成輕燒MgO，但其MgCO3母鹽假象依然存在，不利於鎂砂的進一步緻密化，導致燒結鎂砂的體積密度僅為3。0~3。1 g·cm-3。

（5）環境汙染嚴重。菱鎂礦分解出大量的CO2和燃燒的煙氣夾雜著細小焦炭粒子及輕燒粉塵飛出窯外，汙染環境，且高溫煙氣治理困難。

目前中國重燒鎂砂仍採用二、三級礦石在固體燃料豎窯中煅燒生產。重燒鎂砂的w（MgO）=90%~92%，體積密度約3。10 g·cm-3。重燒鎂砂是生產普通鎂質燒成磚及不定形耐火材料的主要原料，遼寧省目前年產量估計250萬t。由於可以利用三級礦，產品價格低且有市場，目前難以淘汰。

2。3中檔鎂砂

為了提高鎂砂的緻密度和純度，中國耐火材料界開展了二步煅燒鎂砂的工藝研究和工業試驗。採用適合國情的新工藝、新流程，促進了燒結鎂砂生產的技術進步。20世紀80年代初期，海城鎂礦利用優質菱鎂礦石經反射爐輕燒，雷蒙磨細磨，半乾法二段壓球，焦炭豎窯煅燒，生產出了w（MgO）≥95%、體積密度≥3。20 g·cm-3的中檔鎂砂。該成果迅速被推廣，形成了年產幾十萬噸的規模。此後該工藝還被推廣用於生產合成鎂鈣砂等合成砂產品。

中檔鎂砂

目前中檔鎂砂可分為94、95兩個牌號，體積密度為3。20~3。25 g·cm-3。中檔鎂砂是鎂砂的重要品種，主要用於生產中檔鎂磚、直接結合鎂磚、鎂尖晶石磚以及一些鎂質不定形耐火材料。

2。4高純鎂砂

1980年，原冶金部礦山司組織實施《天然菱鎂礦製取優質高純鎂砂新工藝技術及高溫豎窯》課題，在海城鎂礦建年產0。7萬t高純鎂砂中試生產線，針對大結晶菱鎂石難燒結特點，開發了菱鎂石輕燒、磨細、高壓壓球和死燒的“二步煅燒”新工藝，經數年攻關，製成了w（MgO）≥98%、體積密度為3。30 g·cm-3的高純鎂砂，達到了攻關目標。立足利用粉礦，採用了浮選工藝，又從歐洲引進年產5萬t高純鎂砂生產線的關鍵裝置（懸浮焙燒爐、輥式磨、高壓壓球機、高溫油豎窯等），自主攻關結合引進結束了我國沒有高純鎂砂的歷史。

高純鎂砂

2006-2010年，大石橋金鼎公司（原鞍鋼大石橋鎂礦）同奧鎂公司（RHI）合作建成年產10萬t高純鎂砂專案，其中燒結砂與電熔砂各為年產5萬t。採用菱鎂石級外碎礦浮選工藝提高菱鎂石純度，採用多層爐（MHK）輕燒。其燒結鎂砂生產線的輕燒氧化鎂用球磨一選粉機制粉，經高壓壓球機成球、以液化石油氣為燃料的高溫豎窯煅燒後生產出了w（MgO）=98%，體積密度為3。40 g·cm-3、m（CaO）/m（SiO2）>2的高質量燒結鎂砂，達到國際先進水平。

立足我國國情，現在高純鎂砂的生產工藝大都為：選用優質菱鎂礦，在以煤氣為燃料的反射窯中輕燒，將輕燒粉用雷蒙機細磨，用高壓壓機幹法壓球，最後在高溫油豎窯中進行煅燒，最終生產出塒（MgO）=97%，體積密度為3。25~3。30 g·cm-3的高純鎂砂。該工藝的裝備完全國產化，產品滿足了我國大部分高檔鎂質耐火材料所需鎂砂的要求，並有一定量出口。

高純鎂砂有97、98兩個牌號，目前在中國市場上其實並沒有穩定供應的產品，在遼寧僅少數幾家企業能生產供應加（MgO）≥97。5%、m（CaO）/m（SiO2）≥2，體積密度≥3。30 g·cm-3的優級高純鎂砂，如後英集團和岫巖萬成集團，且供不應求。目前，遼寧省中檔鎂砂與高純鎂砂年產量約200萬t。

3、電熔鎂砂

電熔鎂砂的發展是伴隨MgO-C磚生產技術的發展而迅速發展的。優質MgO-C磚要求鎂砂不僅要有較高的純度和密度，而且要有較大的晶粒尺寸，因此這種鎂砂通常由電熔工藝獲得。電熔鎂砂以菱鎂礦（製備普通電熔鎂砂）或輕燒Mgo（製備大結晶電熔鎂砂）為原料在電熔爐中經熔融和緩慢冷卻而製得。但由於生產電熔鎂砂要消耗大量電能，屬於國家能源政策限制發展的產業，其發展將受到分類電價政策實施的衝擊。

3。1 電熔鎂砂的技術開發

電熔鎂砂生產企業技術開發的重點是節能、提高菱鎂礦資源綜合利用和煙塵治理。主要技術措施有：

（1）開展製備電熔鎂砂綜合節能技術研究。20世紀90年代以前，我國的電熔鎂砂爐的容量大都為300~600 kVA。為了製得晶粒更大的電熔鎂砂和節約電能，不斷提高電爐功率，現在大部分電熔爐容量在1 400 kVA以上，合資企業達3 500 kVA，國家863技術攻關開發的大電爐達到5 000 kVA；對電熔鎂砂爐實行節能供電，節能智慧控制並研製新型節能電熔鎂爐。

（2）煙塵治理，餘熱回收。遼寧省正採取相應的治理措施，總結經驗以解決電熔爐生產的煙塵汙染和鎂砂熔砣冷卻的餘熱回收。

3。2電熔鎂砂生產的資源問題

目前遼南地區電熔鎂砂產品主要分為：普通電熔鎂砂、二鈣砂、大結晶砂三大類。遼寧省目前電熔鎂砂年產量近170萬t。遼南地區電熔鎂砂目前以w（MgO）>47%的菱鎂石為原料，由於目前菱鎂礦品位下降，98（MgO的質量分數）品級電熔鎂砂僅達97。2%。因此，採用浮選工藝，以精礦粉與輕燒氧化鎂壓球配礦石入爐電熔，不僅可大幅降低電熔鎂砂的單位電耗，且高品位電熔鎂砂收穫率也相應提高。