鎂質(zhì)高溫材料的發(fā)展現(xiàn)狀與清潔生產(chǎn)

1優(yōu)勢資源2行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3大力發(fā)展新材料和新產(chǎn)品4重點開發(fā)新技術(shù)與新裝備5輕燒氧化鎂粉的清潔生產(chǎn)與節(jié)能

1優(yōu)勢資源

菱鎂礦是我國的優(yōu)勢資源之一，已探明儲量35.64億噸，占世界總儲量（124億噸）的28.7%，居世界首位。遼寧是我國菱鎂礦儲量最集中的地區(qū)，儲量30.52億噸，占全國總儲量的85.6%。據(jù)預(yù)測，遼寧省菱鎂礦的遠(yuǎn)景儲量可達80億噸左右。

白云石儲量40億噸，資源遍及各省區(qū)如山西，寧夏，河南吉林，青海，貴州等。水鎂石儲量約2500萬噸，主要分布在陜西黑木林，遼寧丹東，吉林吉安等。鹽湖鎂資源49.15億噸，其中氯化鎂32.42億噸，硫酸鎂16.73億噸，主要分布在青海，內(nèi)蒙古，西藏，新疆等。地區(qū)礦區(qū)數(shù)儲量/萬噸占全國總量百分比/%遼寧12305215.785.63山東434828.99.77西藏15709.91.6河北23265.30.92新疆131100.87甘肅23080.20.86四川3716.60.20安徽1332.90.09青海1186.90.05合計27356446.4中國菱鎂礦儲量及分布

21世紀(jì)以來，國際上已經(jīng)基本完成耐火材料生產(chǎn)的資產(chǎn)重組和結(jié)構(gòu)調(diào)整。形成了以資產(chǎn)為紐帶，組建大型跨國公司，實現(xiàn)專業(yè)化分工和有限資源的合理配置，我國已從耐火材料資源大國發(fā)展為生產(chǎn)大國，消費大國，出口大國。據(jù)中國耐火材料行業(yè)協(xié)會不完全統(tǒng)計，2009年全國耐火材料產(chǎn)量約2454萬噸，其中：致密定型耐火制品1559萬噸，隔熱耐火制品54萬噸，不定形耐火材料841萬噸。若堿性耐火材料占總量的35%計，堿性耐火材料年產(chǎn)量約在850萬噸左右。2行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

估計2010年全國生鐵生產(chǎn)達到6億噸，鋼6億噸，水泥16億噸，平板玻璃5.5億重箱。隨著耐火材料質(zhì)量的穩(wěn)步提高，耐火材料的單耗減少，未來幾年全世界范圍的鋼鐵、建材、化工等行業(yè)的一定增長將帶動耐火材料行業(yè)略呈增長。

3重點發(fā)展新材料和新產(chǎn)品鎂質(zhì)高溫材料是高溫工業(yè)的重要基礎(chǔ)材料。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，潔凈鋼需求量的增加，對耐火材料質(zhì)量要求越來越高，如高效長壽、節(jié)能環(huán)保、冶金功能化。

特別是低碳鋼、高氧鋼、不銹鋼以及純凈鋼生產(chǎn)，煉鋼過程的耐火材料最好全部堿性化，因此對高鈣MgO-CaO系耐火材料、尖晶石材料、低碳、無碳堿性耐火材料的需求將迅速增加；水泥工業(yè)的無鉻化環(huán)保要求，使得優(yōu)質(zhì)鎂鋁尖晶石、鎂鋁鐵尖晶石等制品將有更大的發(fā)展；隨著玻璃爐窯的大型化，對蓄熱室用堿性耐火材料有著更高的要求。新型堿性耐火制品的不斷開發(fā)，將推動優(yōu)質(zhì)堿性合成原料的飛躍發(fā)展。

“十二五”期間重點發(fā)展如下鎂質(zhì)新材料和優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品。

（1）鎂質(zhì)高溫材料1）MgO≥97.5%、CaO/SiO2≥2、體積密度≥3.4g/cm3高純鎂砂；2）MgO-Al2O3系、MgO-CaO系、MgO-ZrO2系、MgO-Fe2O3系、MgO-CaO-Fe2O3系、MgO-Al2O3-ZrO系、MgO-CaO-ZrO系、MgO-Al2O3-Fe2O3系等優(yōu)質(zhì)合成鎂質(zhì)原料；3）氧化鎂和非氧化物等復(fù)合耐火材料；4）優(yōu)質(zhì)鎂磚、鎂鋁尖晶石磚、鎂鋁鋯磚、鎂鋁鐵磚等；5）優(yōu)質(zhì)鎂鈣磚、鎂鈣鋯磚等；6）優(yōu)質(zhì)無碳、低碳鎂質(zhì)不燒耐火制品；7）冶金用優(yōu)質(zhì)鎂質(zhì)功能材料；8）高性能鎂質(zhì)不定形耐火材料；9）鎂質(zhì)蓄熱材料；10）鎂質(zhì)隔熱材料；11）堿性超高溫坩堝、容器及涂料等。（2）鎂質(zhì)建筑材料1）玻美板；2）鎂水泥及其制品（3）鎂化工材料與產(chǎn)品1）改性水鎂石及氫氧化鎂阻燃劑；2）硅鋼生產(chǎn)、電工、電子、橡膠、醫(yī)藥等領(lǐng)域用系列氧化鎂產(chǎn)品；3）鎂鹽晶須及其復(fù)合材料；4）醫(yī)藥、試劑用碳酸鎂；5）優(yōu)質(zhì)硫酸鎂、硼鎂、硝酸鎂等農(nóng)用肥料；

6）氯氧鎂基復(fù)合材料；7）高效鎂質(zhì)煙氣脫硫劑；8）高效鎂質(zhì)污水處理劑；9）環(huán)保型鎂質(zhì)除雪劑。（4）鎂質(zhì)功能材料1）高性能鎂質(zhì)光學(xué)晶體及光電子材料；2）高性能鎂質(zhì)功能陶瓷材料；3）鎂質(zhì)納米材料。4大力開發(fā)新技術(shù)與新裝備

生產(chǎn)過程的機械化、自動化程度以及裝備水平是行業(yè)科技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。因此應(yīng)大力開發(fā)和推廣發(fā)展如下新技術(shù)與新裝備。（1）鎂質(zhì)礦物、材料微粉、超細(xì)粉及納米粉的制備和改性技術(shù)及設(shè)備；（2）大功率高效、節(jié)能、環(huán)保交流及直流電熔爐，連續(xù)電熔技術(shù)及設(shè)備；（3）高活性、高純度輕燒氧化鎂制備技術(shù)及新型高效、節(jié)能、環(huán)保的菱鎂石焙燒窯爐；（4）高效、節(jié)能、環(huán)保鎂質(zhì)原料高溫煅燒技術(shù)及窯爐；

（5）高效、精確的制品成型設(shè)備；（6）高效、節(jié)能制品燒成設(shè)備；（7）高效、節(jié)能、環(huán)保磚坯干燥設(shè)備；（8）鼓勵煅燒工藝、標(biāo)普型產(chǎn)品、不定形產(chǎn)品等企業(yè)，全線采用可編程序控制器（PLC）或集散系統(tǒng)（DCS）自動化生產(chǎn)控制技術(shù)及設(shè)備。（9）利用菱鎂石、水鎂石生產(chǎn)鎂化工產(chǎn)品的先進技術(shù)；（10）鎂質(zhì)材料行業(yè)節(jié)約資源和能源的技術(shù)；（11）先進的檢測技術(shù)與設(shè)備儀器；（12）菱鎂礦熱選、浮選技術(shù)與設(shè)備；（13）清潔生產(chǎn)的新技術(shù)。

5輕燒氧化鎂粉的清潔生產(chǎn)與節(jié)能輕燒氧化鎂粉是一種十分重要的鎂質(zhì)基礎(chǔ)原料。目前輕燒氧化鎂粉主要采用反射窯生產(chǎn)，反射窯已有70、80年歷史，上世紀(jì)70、80年代建設(shè)的反射窯主要規(guī)格和技術(shù)性能為：有效容積7.8m3或18m3，每座窯日產(chǎn)量在~10t/d和~15t/d，噸產(chǎn)品消耗標(biāo)煤250~300kg。反射窯投資小，上馬快，技術(shù)簡單，上世紀(jì)80年代以來在遼寧已遍地開花，據(jù)遼寧省鎂資源保護辦公室統(tǒng)計已達1500余座，生產(chǎn)輕燒鎂粉500余萬噸。

近幾年某些廠家對反射爐做了多次技術(shù)改造：

（1）對窯型進行了適當(dāng)改造，增大窯的容積，窯的有效容積擴大到近30m3，每座窯日產(chǎn)量可達30t/d。噸產(chǎn)品能耗降至200~250kg標(biāo)煤。提高了產(chǎn)量，降低燃料單耗。（2）加大窯下儲料倉，降低出料溫度。

但是，使用反射窯生產(chǎn)輕燒氧化鎂存在的主要問題是產(chǎn)品質(zhì)量不均，能耗偏高，爐頂煙塵還沒充分治理。然而，急待解決的應(yīng)當(dāng)是出料的勞動條件和出料場的粉塵問題。反射窯出料溫度很高，甚至出紅料，接料小車將輕燒氧化鎂粉（塊）推到料場傾倒落地自然冷卻。反射窯生產(chǎn)中的出窯、倒運、晾料、篩分、加工等一系列過程在開放環(huán)境下作業(yè)，揚塵特別嚴(yán)重，也浪費大量的熱能。見圖1。圖1生產(chǎn)現(xiàn)狀

輕燒氧化鎂生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向（1）輕燒氧化鎂的集中大型化生產(chǎn)如果采用分散采礦，集中加工生產(chǎn)輕燒氧化鎂的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)模式，可以實現(xiàn)輕燒氧化鎂生產(chǎn)的集中大型化。大型化生產(chǎn)以后，裝備先進，機械化、自動化程度高，產(chǎn)量大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；行業(yè)管理規(guī)范，有利于資源綜合利用，節(jié)能、降耗和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟；有利于工業(yè)污染的綜合治理，創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。（2）研究和推廣先進的輕燒氧化鎂焙燒技術(shù)采用先進的懸浮爐、沸騰爐、流態(tài)化爐、多層豎爐等。這些爐窯裝備先進，機械化、自動化程度高，產(chǎn)量大，產(chǎn)品質(zhì)量高且穩(wěn)定，如果具有一定規(guī)模，能耗較低，綜合成本較合理。目前存在的不足是，設(shè)備投資大，操作管理技術(shù)要求高，設(shè)備維護復(fù)雜。這些先進設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)及操作條件都需深入研究。（3）現(xiàn)行反射窯改造

現(xiàn)推薦兩種集熱選、余熱回收利用、連續(xù)加工、包裝倉儲的清潔生產(chǎn)的工藝流程方案。

提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能減排，改善勞動條件和作業(yè)場環(huán)境，廠區(qū)環(huán)境無粉塵污染而清結(jié)。輕燒氧化鎂的清潔生產(chǎn)與節(jié)能改造

1）技術(shù)改造方案

改造方案（一）的工藝流程，設(shè)備布置示意圖見下圖2~4，主要設(shè)備與投資估算見表1。改造方案（一）的工藝流程，設(shè)備布置示意圖見下圖5~7，主要設(shè)備與投資估算見表2。圖2方案（一）流程圖圖3方案（一）平面圖方案（一）剖面示意圖圖4方案（一）剖面圖方案（一）主要設(shè)備及投資名稱規(guī)格數(shù)量/臺套電功率/kVA單價/萬元總價/萬元備注振動輸送機非標(biāo)12120．56裝載車3t13030叉車2t110熱選篩非標(biāo)11538螺旋輸送機φ300180.2/m2余熱回收設(shè)備非標(biāo)11510脈沖袋式除塵器36袋1151515儲庫200m318材料費及建設(shè)費15其他156合計80110表1圖5方案（二）流程圖圖6方案（二）平面圖方案（二）剖面示意圖圖7方案（二）剖面圖方案（二）主要設(shè)備及投資估算名稱規(guī)格數(shù)量/臺電功率kVA單價萬元總價/萬元備注振動輸送機非標(biāo)12120．56耐熱板式輸送機非標(biāo)2151/m50平板耐熱板式輸送機非標(biāo)1151.5/m25斗板熱選篩非標(biāo)11588螺旋輸送機φ300180.2/m2余熱回收設(shè)備非標(biāo)11510脈沖袋式除塵器36袋2301530儲庫200m38材料費及建設(shè)費15其他159合計125165表2

①熱選目前對菱鎂礦的提純主要是浮選法和化學(xué)法，浮選法存在的缺點為白云石、方解石等碳酸鹽礦物分離有較大的難度，以類質(zhì)同象存在的氧化鐵、氧化鈣等很難分離；化學(xué)法存在的缺點主要是工藝流程復(fù)雜，技術(shù)參數(shù)難于控制，成本很高。菱鎂礦礦種不同，所含雜質(zhì)的種類和含量也不同。菱鎂礦中主要存在的雜質(zhì)是白云石、滑石、綠泥石和絹云母。2）技術(shù)改造特點菱鎂礦、白云石、滑石加熱后耐壓強度變化表3圖8A礦熱分析曲線圖圖9模擬風(fēng)選后各物質(zhì)含量菱鎂礦在810℃下焙燒后熱選效果熱選法去除的雜質(zhì)主要是二氧化硅，還有部分的氧化鈣和氧化鋁，對去除雜質(zhì)氧化鐵的效果不明顯。熱選法的特點是簡單實用、經(jīng)濟高效。表4②節(jié)能余熱回收系統(tǒng)利用固-氣熱交換器輕燒氧化鎂物料平均溫度500℃，經(jīng)固-氣熱交換器熱空氣溫度150~250℃。噸產(chǎn)品生成熱空氣1500m3，用作助燃空氣可以節(jié)省燃料15%~25%。折