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中国镁质耐火原料的发展现状和展望


中国镁质耐火原料的发展现状和展望
魏同 陈庆明 2011.10.15 (中冶焦耐工程技术有限公司,鞍山 114002) Email:honestyming2008@163.com Tel:13998056068



要:本文介绍了中国立足于得天独厚的天然菱镁矿资源,生产镁质耐火原料主要产品:轻烧氧

化镁、烧结镁砂、电熔镁砂等的简要历程和生产现状,并对今后实现可持续发展提出建议。 关键词:菱镁矿 轻烧氧化镁 镁砂 合成砂 可持续发展

1 中国镁质原料的资源和开采加工
镁质原料是指可用于生产镁质耐火材料、镁质化工材料、金属镁等产品的含镁矿 物,主要分为固体矿物如菱镁矿、白云石、水镁石等和液体矿物如海水、盐湖卤水等。 菱镁矿是世界上最重要的耐火原料之一,菱镁矿石主要用于煅烧轻烧氧化镁(CCM) 、 烧结镁砂(DBM) 、电熔镁砂(FM)等耐火原料,是生产镁质耐火材料的基础材料。中 国是世界菱镁矿资源最为丰富的国家之一,菱镁矿资源主要分布在辽宁和山东等省,集 中在辽宁。据辽宁省地质资源厅 2011 年 1 月公布的数据,目前已查明了辽宁省菱镁矿 储量 34.13 亿 t,约占全国的 85%和世界的 20%。辽宁菱镁矿不仅储量,而且开采量及 镁质耐火材料生产量、出口量均居世界首位。目前辽宁已经地质勘查的矿区有 12 个, 现有矿山开采企业 121 家,年开采量约 1800 万 t(MgO≥44%的特一、二、三级矿石) , 全部供省内生产企业使用。应当指出,辽宁菱镁矿属于晶质矿,晶体颗粒大,难烧结。 行标 YB/T5208-2004 制定了 MgO 含量 33%~47%的天然菱镁石标准。 本文仅针对中国菱 镁矿加工为镁质耐火原料做一介绍,对于多年来盐湖“卤水提镁”及近年来发现的隐晶质 菱镁石开发将在以后另做介绍。 建国六十多年来,中国耐火材料工作者立足于本国菱镁矿资源特点,以自力更生 为主,积极开展国际交流合作,不断提高镁质原料的工艺装备和生产技术水平,基本解 决了优质镁质耐火原料的供应,保证了中国高温工业如钢铁、有色重金属冶炼、水泥、 玻璃等工业部门对镁质耐火材料的需求,并有一定量的出口。经过几十年的发展,辽宁 镁质耐火材料行业已涌现出一批技术力量和生产实力比较雄厚的企业集团如海城后英、 华宇、营口青花、金龙,辽宁中兴等公司,其产品产量及质量均居中国同行业前列,部
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分产品达到国际先进水平。 根据“辽宁省镁资源保护办公室” (以下简称省镁办)统计的数据,2007 年~2010 年辽宁省镁质耐火材料行业产量与出口情况见表 1、表 2。? 表1 产品名称 轻烧氧化镁 烧结镁砂 (含中档镁砂、 高纯镁砂) 电熔镁砂 镁质耐火砖 不定形及其它镁质制品* 其中 不定形镁质耐火材料 辽宁省镁质材料行业经济运行统计表 产量(万吨/年) 2007 年 413 465 140 216 328 112.4 110 2008 年 395 440 118 198 2009 年 322 390 136 254 2010 年 347.6 423.1 166.3 266.5 278.1

*其它镁质制品主要指转炉炼钢用溅渣护炉氧化镁球、镁建材等。?

表2 产品名称 轻烧氧化镁

辽宁省镁质材料出口统计表 出口量(万吨/年) 2007 年 23.2 96.7 36.3 64.3 73.4 2008 年 15.8 63.8 37.4 68.8 82.2 268 2009 年 18.8 17.0 4.5 30.7 4.5 75.5 2010 年 20.8 74.3 46.6 80.2 10.7 232.6

烧结镁砂 (含中档镁砂、 高纯镁砂) 电熔镁砂 镁质耐火砖 其它氧化镁 小 计

293.9

近 5 年来,中国镁砂的国际市场价格见表 3。显而易见,市场恢复到 2006~2008 年的 鼎盛状态尚需时日,但相对于 2009 年的情况,未来已愈发光明。 ? 表3 2006 烧结镁砂 Mg 90%,块状
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中国镁砂的国际市场价格 2007 240
2

2008 550~575

2009 320~360

2010 460~490

132~135

2006 Mg 92%,块状 Mg 94%~95%, 块状 Mg 97.5%,块状 Mg 90%~92 电熔镁砂 MgO 96%,块状 MgO 97%,块状 MgO 98%,块状 130~135 137~140 172~175

2007 175 260 350 150~155

2008 435~450 485~610 630~660 435

2009 370~400 400~430 430~460 330~350 550~580 620~650 750~800

2010 480~520 520~580 560~640 块状,370~480 650~750 770~860 900~1020

注:该价格主要为大连港离岸价,以$为单位。该价格信息来源于《Industrial Minerals》 。

2 中国镁质耐火原料主要产品及生产现状
2.1 轻烧氧化镁 目前,中国以菱镁石为原料,通过反射炉轻烧加工为轻烧氧化镁粉(CCM) ,数量 大、用途广。它是一种十分重要的镁质基础原料,根据其不同的化学成分、粒度和性能 分别应用于:压球煅烧各种品位的烧结镁砂(DBM) ,与 Al2O3、CaO 等不同含量的原 料合成镁铝尖晶石砂、镁钙砂等复合材料,生产电熔镁砂(FM,耐火级或电工级) ,生 产转炉溅渣护炉镁球等。上述产品主要做为耐火材料工业原料的原料。此外,它还是镁 化工产品如轻质 MgO、轻质 MgCO3,镁肥、镁建材、饲料添加剂等原料。 2.1.1 反射炉特点 采用的反射炉生产轻烧氧化镁历经 70~80 年生存发展而不被淘汰,是有其突出特 点。 1)工艺简单、实用 入炉为原矿石(30~200mm) ,辽宁菱镁矿大都采用“机械剥岩,人工采矿”,块矿率 (>30mm)可达 70~80%,相当时间内块矿供应有保证。 2)投资小,上马快,易操作 目前, 在辽南地区“砌”一座产量~30t/d, 年产量~1 万 t 的反射炉 (连同简易煤气炉) 还不到几十万元,且建设周期短,生产容易操作。因此,从表面看反射炉的性价比是其 它轻烧设备不可企及的。 3)适合辽南地区菱镁石特点 辽南地区菱镁矿按结晶程度多为晶粒矿,加热分解中热强度低;菱镁石纯度越高, 晶粒大,在加热分解过程越易爆裂。中冶焦耐耐火所曾做过试验, :对海城某矿体取不
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同矿段的菱镁石在实验室模拟带竖式预热器回转窑在预热器内加热制度做炸裂性试验, 矿样 A#肉眼看到大晶粒,B#未见,其化学成份见表 4。 表4 检验项目 MgO CaO SiO Fe2O3 Al2O3 IL % % % % % % 矿样化学成份 矿样编号及实测 A# 47.01 0.56 0.55 0.30 0.09 51.47 B# 46.55 0.42 3.76 0.25 0.18 48.53

矿样 20~60mm。电阻炉升温到 250℃,保温 1 小时,把矿样放入炉内,再继续升温, 用 2 小时升到 900℃,打开炉门,观察矿样 A#炸裂碎料(0~10mm)>40%、B#样炸裂碎 料(0~10mm)仅占 2%。A#、B#样在 900℃焙烧后测灼减分别为 5.67%、 2.51%。 从实验可以看出,在模拟带竖式预热器回转窑菱镁石在予热器内加热制度条件下, A#样炸裂严重,因此选用带竖式予热器回转窑焙烧是不合适的。而反射炉内物料是堆积 在蓖板上,加热过程菱镁石表面爆裂、脱皮,均可以从蓖板间隙落下,不影响到反射炉 生产。 辽南菱镁石中 SiO2 若以滑石存在,在加热过程菱镁石分解强度大大降低,而滑石强 度反而增加, 因此可以通过对出窑轻烧镁的筛选和风选降硅提纯, 一般可降低 SiO2 0.2~ 0.3%,称之为“热选” ,而反射炉焙烧块料正适合发挥热选功能。 2.1.2 反射炉的改进及存在问题 传统的轻烧氧化镁是用原矿石在反射炉中焙烧加工而成的。 其生产工艺近十几年有 了较大改进,主要表现在:? 1)将原直接烧烟煤改为以简易煤气发生炉生产的煤气作燃料进行焙烧,避免燃料 灰分对轻烧氧化镁污染;基本解决了黑烟排放对环境的污染,并提高了热效率。 2008 年辽宁某公司为 12 座反射炉建集中煤气站,以二段煤气炉生产的热煤气为燃 料。运行 2 年来,反射炉产量提高了 10%、燃耗降低 10%、操作平稳,产品质量稳定; 并可回收煤焦油外售,1 年即可回收投资;煤气炉污染问题得以解决。现已在辽南地区 得到推广。
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2) 对窑型进行改造,增大窑的容积,提高了产量,降低燃料单耗。早期反射炉仅 7.8m3,产量 10t/d;以后扩大为 18m3,产量 20t/d。经不断改进窑型和蓖板材质,目前 单炉产量可达~30 t/d,相应燃耗不断下降。 辽宁省公布实施了《镁质耐火材料及制品单位产品能源消耗限额》标准 (DB21/1642-2008) (以下简称《限额》标准)。其轻烧氧化镁限额见表 5,燃耗明显偏 , 高。 表5 镁质耐火原料可比单位产品综合能耗限额 单位产品电耗

产品名称

可比单位 产品综合 实物值 折合标煤 实物值 折合标煤 能耗 (kg/t) (kgbm/t) (kg/t) (kgbm/t) (kgbm/t) 单位产品燃料消耗 300 280 250 237 221 198 30 30 30 12 12 12 249 233 210

备注

轻 CBM94A 烧 CBM94B 氧 化 镁 CBM90 CBM92

燃料: 铁法洗 中煤 原料:矿石 产品粒度: 325 目

注:1)铁法(洗中块)煤:22999 千焦耳/千克(5500 千卡/千克) ,折合 0.79 千克标煤/千克; 2)本标准以每度电折扣 0.404 千克标准煤作为电力折算标准煤系数,如按 0.1229 千克标准 煤/kWh 应另行计算。

中国以菱镁石在反射炉焙烧,生产轻烧粉还存在以下问题: 1)采矿活动简单,人工分采。 2)窑人工操作,窑温稳定性差,能耗高。 3)入窑用块矿,碎矿弃之,料耗高。 4)烟气未经处理,污染环境。 5)冷却敞开式,劳动条件差,导致目前招工难。 6)研磨设备简单,粒度控制差,最终产品质量低,波动大。 近年来,辽宁省重点抓了反射炉的节能减排,从回收出炉料热量,降低热耗着手。 由于难度大,改造投入相对于新建反射炉显得高而举步不前。 因此中国轻烧氧化镁生产必须实行从采矿-成品-包装全过程控制, 按用户要求生产; 研究和推广先进轻烧氧化镁焙烧技术和炉窑,推荐悬浮窑、多层炉(耗式炉 MHK)用 于轻烧。
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2.2

烧结镁砂 中国国标 GB/T2273-2007 规定了 MgO 含量 83%~98%的适用于生产耐火材料用的各

种烧结镁砂的理化性能。从历史沿革看,称为冶金砂、重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂。 2.2.1 冶金砂

在中国第一个五年计划(1952-1957)期间,原苏联援建的中国第一个生产碱性耐火 材料工厂——鞍山钢铁公司大石桥镁砖厂一期工程投产,制砂车间采用了矿石细磨、成 球盘、炉篦机、回转窑的半干法工艺,生产冶金砂用于平炉烧结炉底和修补。随着炼钢 平炉改为转炉,该产品在上世纪 90 年代被淘汰。 2.2.2 重烧镁砂

目前,中国烧结镁砂总产量~400 万 t/a,烧结镁砂大体上可分为重烧镁砂、中档镁 砂、高纯镁砂。 二十世纪八十年代之前,在长达 30 多年期间,全国烧结镁砂的生产主要由原鞍钢 大石桥镁矿承担,先后采用 25m3、32 m3、40 m3、47 m3、55 m3 的竖窑,以焦炭为燃料, 块状菱镁石为原料,采取一步煅烧和人工出料生产 MgO 含量 92(W)%的重烧镁砂, 为全国的炼钢平炉用砖提供原料。该工艺缺陷是:①矿石利用率低:细颗粒矿石不能 利用;②杂质含量高:焦炭中的灰分会对镁砂造成污染,使镁砂的 SiO2、Al2O3 含量增 加,最高 MgO 含量仅能保证 92(w)%;③连续操作程度差:大块菱镁石矿受热分解 产生小颗粒矿粘附于窑壁,产生“沾窑” ;窑内物料易发生“结坨” ,这都造成窑内料流 及热工制度的改变频繁,导致停运事故无法实现机械化操作;④镁砂的致密度低:菱 镁矿在窑内预热带分解,放出 CO2,变成轻烧 MgO,但其 MgCO3“母盐假象”依然存 在,不利于镁砂的进一步致密化,烧结镁砂的体积密度仅仅介于 3.0~3.1g/cm3 之间;⑤ 污染环境严重: 菱镁矿分解出大量的 CO2 和燃烧的烟气夹杂着细小焦炭粒子及轻烧粉尘 飞出窑外,污染环境。 目前中国重烧镁砂仍以二、三级矿石在固体燃料竖窑煅烧,镁砂 MgO90~92%,体 积密度~3.10g/cm3,重烧镁砂是生产普通镁质烧成砖及不定形耐火材料的主要原料。辽 宁省现有重烧窑 400 座左右,年产量估计 250 万 t,由于可以利用三级矿,产品价格低 且有市场,目前难以淘汰。 2.2.3 中档镁砂 为了提高镁砂的致密度和纯度, 中国耐火材料界开展了二步煅烧镁砂的工艺研究和 工业试验。采用适合国情的新工艺、新流程,促进了烧结镁砂生产的技术进步。上世纪 八十年代初期,海城镁矿利用优质菱镁矿石在反射炉轻烧,雷蒙磨细磨,半干法二段压
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球,焦炭竖窑煅烧,生产出 MgO 含量≥95(w)%,体积密度≥3.15g/cm3 的中档镁砂,成 果迅速推广,形成年产几十万 t 规模效益。此后该工艺被推广用于生产合成镁钙砂等合 成砂产品。 目前中档砂可分为 94、95 二个牌号,体积密度 3.20~3.25g/cm3。中档镁砂是镁砂的 重要品种,主要应用于中档镁砖,直接结合镁砖和镁尖晶石砖以及一些镁质不定形耐火 材料。 2.2.4 高纯镁砂 1980 年, 原冶金部矿山司组织实施 “天然菱镁矿制取优质高纯镁砂新工艺技术及高 温竖窑”课题,在海城镁矿建年产 0.7 万 t 高纯镁砂中试生产线,针对大结晶菱镁石难 烧结特点,开发了菱镁石轻烧、磨细、高压压球和死烧的“二步煅烧”新工艺,经数年 攻关,达到攻关目标:高纯镁砂 MgO≥98%,体积密度 3.30g/cm3。立足利用粉矿,采 用了浮选工艺,又从欧洲引进 5 万 t/a 高纯镁砂生产线的关键设备:悬浮焙烧炉、辊式 磨、高压压球机、高温油竖窑等设备,自主攻关结合引进结束了我国没有高纯镁砂的历 史。我国宝钢和天津无缝钢管厂等重大项目的建设促进中外技术交流,大大提升了我国 镁质耐火材料的水平,也带动了镁质原料的开发与应用。 2006~2010 年,大石桥金鼎公司(原鞍钢大石桥镁矿)同奥镁公司(RHI)合作建 成 10 万 t/a 高纯镁砂项目, 其中烧结与电熔砂各为 5 万 t/a: 采用菱镁石级外碎矿浮选工 艺提高镁石纯度, 其中 5 万 t/a 烧结镁砂生产线用多层炉轻烧, 轻烧 MgO 用球磨机细磨, 经高压压球机成球,以液化天然气为燃料的高温竖窑煅烧,生产 MgO 含量 98(w)%, 体积密度为 3.40g/cm3、CaO/SiO2>2 的高质量烧结镁砂,达到国际先进水平。 立足我国国情,现在高纯镁砂的生产工艺大都为:选用优质菱镁矿,以在煤气作为 燃料的反射窑轻烧,将轻烧粉用雷蒙机细磨,用高压压机干法压球,最后在高温油竖窑 进行煅烧,生产 MgO 含量 97(w)%,体积密度介于 3.25~3.30g/cm3 高纯镁砂。该工艺 装备完全国产化,产品满足了我国大部分高档镁质耐火材料所需镁砂的要求。并一定量 出口。 高纯砂中 97、98 两个牌号,目前在中国市场上其实并没有稳定供应的产品,在辽 宁仅少数几家企业能生产供应 MgO(w)≥97.5%,C/S≥2,体积密度≥3.30g/cm3 的优 级高纯镁砂,如后英集团和岫岩万成集团,其价格在`2000 元/t,且供不应求。 辽宁省中档竖窑和高纯油竖窑有近 200 座,年产量 150 多万 t。

3 电熔镁砂
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电熔镁砂的发展是伴随 MgO-C 砖生产技术发展而迅速发展的。 优质 MgO-C 砖要求 镁砂不仅要有较高的纯度和密度,而且要有较大的晶粒尺寸,而这种镁砂通常由电熔工 艺获得。电熔镁砂以菱镁矿(制备普通电熔镁砂)或轻烧 MgO(制备大结晶电熔镁砂) 为原料在电熔炉熔融和缓慢冷却而制得。其中低铁(Fe2O3)大结晶电熔镁砂又是电器 元件中良好的填充绝缘材料。但由于生产电熔镁砂消耗大量电能,属于国家能源政策限 制发展的产业,其发展将受到实施分类电价政策的冲击。 辽宁省《限额》标准中规定了烧结镁砂、电熔镁砂可比单位产品综合能耗限额见表 6。显然电熔镁砂综合能耗是烧结砂的数倍。 表6
产品名称

烧结镁砂、电熔镁砂可比单位产品综合能耗限额
单位产品电耗 实物值 (kWh/t) 折合标煤 (kgbm/t) 可比单位 产品综合能耗 (kg bm/t)
燃料:燃料油

单位产品燃料消耗 实物值 (kg/t) 折合标煤 (kgbm/t)

备注

烧结 镁砂

MS97 50 MS95 MS94 MS92 MS90 电熔 镁砂 电熔 镁砂 (大结 晶) 注:1)燃料油:39725kJ(9500Kcal)/千克,折合 1.36 千克标煤/千克; 太西煤:29271kJ(7000Kcal)/千克,折合 1.00 千克标煤/千克。 2)本标准以每度电折 0.404 千克标准煤作为电力折算标准煤系数, 如按 0.1229 千克标准煤/kwh 应另行计算。 2800 1131 1131 200 200 80 32 232 68 150 61 129

原料:轻烧氧化镁 粉干压球 燃料:太西煤 原料:轻烧氧化镁 粉湿压球 燃料:太西煤

310

310

39 2900

16 1172

326 1172

原料:矿石 原料:矿石 产品:不含皮砂 原料:轻烧氧化镁 颗粒 产品:不含皮砂

电熔 镁砂

3.1 电熔镁砂的技术开发 电熔镁砂生产企业技术开发的重点是节能、提高菱镁矿资源综合利用和烟尘治理。
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主要技术措施有: 1)开展制备电熔镁砂综合节能技术研究 ①大功率。二十世纪 90 年代以前,我国的电熔镁砂炉的容量大都在 300~600KVA。 为了制得晶粒更大的电熔镁砂和节约电能,不断提高了电炉功率,现在大部分电熔炉容 量在 1600KVA 以上,合资企业达 3500KVA,引进的大电炉达到 5000KVA。 ②电熔镁炉节能供电。 ③研究电熔镁炉节能智能控制,研制控制装置。 ④研制新型节能电熔镁炉。 ⑤电熔镁生产过程优化。 2)烟尘治理,余热回收 辽宁省正采取相应的治理措施, 总结经验以解决电熔炉生产的烟尘污染和镁砂熔砣 冷却的余热回收。 3)开发生产电熔合成砂 为适应钢的二次精炼、有色重金属冶炼、玻璃、水泥等多个工业部门的特定要求, 我国还相继开发了电熔合成镁质原料:电熔镁铬砂、电熔镁铝尖晶石砂、电熔镁钙砂、 电熔镁锆砂等,满足了我国生产高档 MgO-C 砖、电熔再结合镁铬砖、电熔镁尖晶石砖、 电熔镁钙砖、电熔镁锆砖、电熔镁砖等高档碱性耐火材料所需原料的需求。国标 ZB D52001-90 规定了 MgO 含量为 96%~98%的各种电熔镁砂的理化性能。 3.2 电熔镁砂生产的资源问题 目前辽南地区电熔镁砂产品主要分为:普通电熔镁砂、二钙砂、大结晶三大类,其 对入炉原料和电熔砣冷却后砸开人工产品分级比例见表 7(以某电熔镁砂厂为例) 。 表7 电熔镁砂入炉原料和产品分级 二钙砂 MgO>47.2 特级矿 其中 CaO<0.6 SiO2<0.3 大结晶 特级轻烧粉 粒状 SiO2<0.6

普通电熔镁砂 入炉原料 MgO≥47 一级矿石 其中 CaO<1 SiO2<0.7 产品分级比例,% MgO 98
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30
9

40

MgO 99、98.5、98

MgO 97 MgO 96 单位产品电耗 kWh/t

40 30 2900

30 30 2900

97.8、97.5 、97

2800

辽南地区电熔镁砂目前以 MgO>47%矿石为原料,低品位矿只能生产 MgO94~95 的低档电熔砂,卖价低只能给小厂做低档产品。面对菱镁矿品位下降,市场对 MgO98 电熔镁砂认可为 MgO97.2。因此只有采用浮选工艺,以精矿粉与轻烧 MgO 合成球配矿 石入炉电熔,不仅大幅降低电熔镁砂单位电耗,且高品位电熔镁砂收获率也相应提高。 辽宁省现有电熔镁砂炉 1100 多座,产量近 170 万 t/a。

4 镁质耐火原料发展建议
4.1 加强菱镁矿供矿基地建设,保障优质原料供应 镁质耐火原料行业是典型的资源型产业。上世纪八十年代,中国改革开放以来,由 于镁质原料需求的迅猛增加, 初级原料加工准入门槛低, 菱镁矿的开发合理性遭到破坏。 由于经济原因:菱镁石特级矿售价为三级矿~5 倍。因此矿山开采粗放, “采富弃贫”严 重,很多在中国看来较低品位的矿石都未能利用,造成资源极大浪费。更为严重的是采 剥失调,笔者曾于 2005 年参加对辽宁 12 座重点菱镁矿山“点调” ,估算剥岩欠帐达 1 亿 t 以上,以后情况并未根本改变。现在“亡羊补牢”已为时晚了,造成优质矿石开采 困难。近年来,原来意义上的特级矿已十分罕见,一级矿紧缺,矿石质量滑坡导致镁砂 平均 MgO 下降 0.5%以上。 因此,为合理有效地利用有限资源,必须认真执行“行业发展指导目录“:①进一 步整合开采量 30 万 t/a 以上菱镁矿山和老矿山,实施规模开采,集约经营。②做好现有 矿区详查,按采矿设计开采,重点矿山弥补剥岩欠帐,延长矿山使用寿命。③推广选矿 技术,综合利用中低品矿石。当前相关企业已逐渐认识到仅依靠原矿生产原料,已不能 维持优质原料的生产;只有对原矿石进行选矿提纯才能生产出优质品位的初级原料,保 证原料生产的正常进行。继海城镁矿总厂成功启动浮选系统,华宇集团、合资企业奥鼎 公司建成浮选项目,其它企业也纷纷着手准备,最大有规划建设处理矿石 350 万 t/a 浮 选厂。同时浮选尾矿的综合利用也在研究之中。 今后 3~5 年之内, 菱镁矿浮选技术的推广与利用西藏隐晶质镁矿和青海 “盐湖提镁”
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生产的高纯 Mg(OH)2 后续加工,将为中国镁砂生产提供优质原料供应保障。 4.2 按国内外市场的需求,生产优质轻烧氧化镁(CCM) 根据对外交流资料,全球轻烧镁(CCM)用量约 1000 万 t/a,中国是世界轻烧镁第 一大生产国,产量约 350~400 万 t/a。日本、美国等国家将轻烧镁用于烧结镁砂与非耐火 材料的比例在 20 世纪 90 年代为 80:20,以后逐渐变为 70:30,现大致为 65:35。在 国外建设的大型轻烧厂产品品种多,用途广泛。因此,注重轻烧氧化镁(CCM)用途开 发,不仅应用于耐火材料,还应大力培育镁化工,镁建材等菱镁新型材料产业以调整轻 烧氧化镁产品结构,建立大型轻烧氧化镁集中生产基地,形成规模效应,才能有合理投 入从而采用先进焙烧技术和炉窑,从源头上解决节能减排,发展低碳经济和 CO2 回收等 工作。 从历史上看,中国辽南地区为配合采用“二步煅烧”工艺以生产高纯镁砂,不仅采 用传统反射炉轻烧菱镁石块矿;还引进了国外悬浮炉轻烧菱镁石浮选出的精矿粉;对菱 镁石碎矿先后用回转窑、沸腾炉、新型悬浮炉轻烧;奥鼎公司多层炉(MHK)的投产 以及借鉴有色金属工业焙烧 Al(OH)3 的大型沸腾焙烧炉和水泥工业窑外分解炉,都为 今后轻烧氧化镁“窑炉”选择提供了有利条件。 4.3 调整烧结镁砂产品结构,开发低成本高品位镁砂 一般认为, 全球高端耐火材料市场对高品位镁砂要求 MgO≥98%,烧结镁砂体积密 度≥3.40g/cm3,电熔镁砂体积密度≥3.5g/cm3。全球钢铁、水泥等高温工业部门对高品 位镁砂的用量约 100 万 t/a。 中国烧结镁砂总产量为~400 万 t/a,烧结镁砂大体上可分为重烧镁砂、中档镁砂、 高纯镁砂。1980 年前后廉价的中国天然镁砂出口量猛增,一直占据着国际中、低端镁砂 市场。目前市场上总体来说,中、低端镁砂供大于求,应控制这部分烧结镁砂产量,尤 其逐步减少重烧镁砂生产。由于矿石品位的下降和燃料、人工价格的上涨,中档镁砂、 高纯镁砂的质量明显下降。而今后二者的市场需求越来越多。中档砂向下替代重烧砂, 高纯砂向上取代部分电熔砂的趋势已很明显。 经过 30 多年无序开采,优质菱镁矿石减少,镁砂质量下降已是不争事实。当前相 关企业逐渐认识到矿石浮选提纯的重要性,推广选矿技术已是必然趋势。从选矿入手提 高矿石品位,以节能高效的轻烧设备生产高活性轻烧镁,通过干法高压干球和清洁燃料 高温煅烧等生产手段,提高高纯砂质量。更要探索镁砂生产新工艺、新流程,以求低成 本生产 MgO98,体积密度≥3.40g/cm3 的高品位烧结镁砂。建设集选矿和生产高纯镁砂
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为一体的大型生产厂符合今后发展方向, 而奥鼎公司高纯镁砂厂是中国国内生产高端产 品的示范厂,但目前生产 MgO≥98%,体积密度 3.35~3.40g/cm3 的镁砂价格很高,尚不 能为中国国内耐火制品生产厂家所接受。 4.4 改进电熔镁砂的生产技术设备 由于中国电熔镁砂极具竞争力的价格,导致西方海水镁砂生产企业大量倒闭。目前 中国占电熔镁砂 MgO>98.5%的世界市场 90%;MgO>98%的世界市场 60%,应用更加 广泛。但该产品耗能高,需用优级矿石,因此在电熔镁砂行业全面推广本文所述的改进 技术装备措施将有助于降低能耗和控制质量,这是今后发展的必然趋势。 4.5 重点开发合成原料 中国辽宁目前以氧化镁为基础的合成原料主要有电熔镁铬砂、烧结镁钙砂、烧结镁 铝尖晶石砂、烧结镁铝铁砂等,年产量超过 20 万 t。镁钙质耐火材料具有优异的使用性 能,但是由于氧化钙水化问题,使其应用受到限制。所以应着重研究镁钙质耐火材料防 止水化问题。应当指出镁钙系耐火材料由于有 fCaO 存在,在炼钢中才有脱除 S.P 杂质 作用,因为有 fCaO 存在,不水化是不可能,只有防其水化。 随着环保力度的加大,含铬耐火材料将很快退出市场,替代产品的研究和生产,势 在必行,应针对不同用途进一步开发 MgO-Al2O3 系、MgO-CaO 系、MgO-ZrO2 系、 MgO-SiO2 系、 MgO-Fe2O3 系、 MgO-CaO-Fe2O3 系、 MgO-Al2O3-ZrO2 系、 MgO-CaO-ZrO2 系、MgO-Al2O3-Fe2O3(FeO)系等优质合成镁质原料。

结束语
菱镁矿作为一种不可再生、不可缺少的战略资源,限制并减少开采,提高资源利用 率,是今后所有相关工作的重点。因此,国家应大幅度减少出口镁砂配额,限制低附加 值的原料和普通镁质制品出口。 鼓励有矿山资源,有条件的企业进行大规模的技术改造和设备更新,或原料分散开 采,集中建设若干大型原料基地。矿山剥岩,低品位矿石的提纯,大型轻烧、煅烧设备 的建设,新的制砂工艺产业化,需要大量资金和新技术支持,并且有一定风险。国家有 关部门应给予政策、资金、科技等方面的扶植。只有建立大型原料基地,采用系统先进 技术,形成规模效益,在国家强有力的政策、法规引导下,才有可能按市场经济原则, 淘汰不具备均衡开采条件的矿山和浪费能源,污染严重的原料生产企业,实现“淘汰落 后” 。中国作为世界上最大的镁质耐火原料生产基地,只有坚持菱镁矿资源有效、合理 利用,坚持低碳、低能耗、低排放、低污染、经济效益和资源,环保相统一的经营理念,
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坚持科技创新,调整产品结构,才能实现长期、稳定、可持续发展。

参考文献 1 魏同、陈庆明. 中国耐火材料工业 60 年(1949~2009) :中国耐火材料工业的起步 与发展.北京:冶金工业出版社,2011. 2 李志坚. 对辽宁省镁质耐火原料的思考,耐火材料信息,2011(13) :1~5

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