化工原料-鎂質耐火原料知多少？

　　我國擁有得天獨厚的天然菱鎂礦化工原料資源，尤其在遼甯省，不僅菱鎂礦儲量、開采量全球第一，而且鎂質耐火材料生産量、出口量均居世界首手工皂材料位。而依托資源優勢，我國企業生産鎂質耐火原料的主要産品包括輕燒氧化鎂、燒結鎂砂、電熔鎂砂等。在此文中，筆者就鎂質耐火原料及産品的開發曆程和生産現狀、存在問題進行了介紹和分析。

　　鎂質原料的資源和開采

　　鎂質原料是指可用于生産鎂質耐火材料、鎂質化工材料、金屬鎂等産品的含鎂礦物，主要分爲固體礦物如菱鎂礦、白雲石、水鎂石等和液體礦物如海水、鹽湖鹵水等。菱鎂礦是世界上最重要的耐火原料之一，主要用于煅燒輕燒氧化鎂（CCM）、燒結鎂砂（DBM）、電熔鎂砂（FM）等耐火原料，是生産鎂質耐火材料的基礎材料。

　　我國是世界菱鎂礦資源最爲豐富的國家之一，主要分布在遼甯和山東等省，集中在遼甯省。目前遼甯省已查明的菱鎂礦儲量爲34。13億噸，約占全國的85%和世界的20%。遼甯菱鎂礦儲量、開采量，以及鎂質耐火材料生産量、出口量均居世界首位。目前，遼甯已經地質勘查的礦區有12個，年開采MgO含量≥44%的特、一、二、三級礦石約1600萬噸，主要供省內生産企業使用。遼甯菱鎂礦屬于晶質礦，晶體顆粒大、難燒結。行標YB/T 5208-2004制定了MgO含量爲33%~47%的天然菱鎂石標准。

　　鎂質耐火原料主要産品及現狀

　　輕燒氧化鎂。目前，我國以菱鎂石爲原料，通過反射爐輕燒加工爲輕燒氧化鎂粉（CCM），數量大、用途廣。輕燒氧化鎂粉是一種十分重要的鎂質基礎原料，根據其不同的化學組成、粒度和性能分別應用于：壓球煅燒各種品位的燒結鎂砂（DBM），與Al2O3、CaO等不同含量的原料合成鎂鋁尖晶石砂、鎂鈣砂等複合材料，生産電熔鎂砂（FM，耐火級或電工級）、轉爐濺渣護爐鎂球等。上述産品主要用作耐火材料制品的原料。此外，這些産品還是鎂化工産品如輕質MgO、輕質MgCO3、鎂肥、鎂建材、飼料添加劑等的原料。

　　傳統的輕燒氧化鎂是用原礦石在反射爐中焙燒加工而成。采用反射爐生産輕燒氧化鎂曆經70年～80年的生存發展還未被淘汰，是因爲該窯爐有其突出特點：工藝簡單、實用；投資少，上馬快，易操作；適合遼南地區菱鎂石特點。近十幾年來，該窯型生産工藝也進行了較大改進，主要表現在：改用清潔燃料，將原直接燒煙煤改爲以簡易煤氣發生爐生産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；對窯型進行改造，增大窯的容積，提高了産量，降低燃料單耗。

　　但是，我國以菱鎂石在反射爐焙燒生産輕燒氧化鎂粉仍存在以下問題：采礦活動簡單，人工分玻璃陶瓷原料采；窯由人工操作，窯溫穩定性差，能耗高；入窯用塊礦，碎礦棄之，料耗高；煙氣未經處理，汙染環境；冷卻敞開式，勞動條件差，導致目前招工難；研磨設備落後，粒度控制差，最終産品質量低、波動大。

　　因此，我國輕燒氧化鎂生産必須實行從采礦-成品-包裝全過程控制，按用戶要求生産，研究和推廣先進輕燒氧化鎂焙燒技術和爐窯，推薦大型懸浮窯、多層爐（耗式爐MHK）用于輕燒和高效輕燒氧化鎂細磨設備。

　　燒結鎂砂。國標GB/T2273-2007規定了MgO含量83%~98%的適用于生産耐火材料用的各種燒結鎂砂的理化性能。從曆史發展看，燒結鎂砂還被稱爲冶金砂、重燒鎂砂、中檔鎂砂、高純鎂砂。

　　冶金砂。在我國第一個五年計劃（1952年~1957年）期間，前蘇聯援建的我國第一個生産堿性耐火材料工廠———鞍山鋼鐵大石橋鎂磚廠一期工程投産，制砂車間采用了礦石細磨、成球盤、爐箅機、回轉窯的半幹法工藝，生産冶金砂用于平爐燒結爐底和修補。隨著煉鋼平爐改爲轉爐，該産品在上世紀90年代被淘汰。

　　重燒鎂砂。目前，我國燒結鎂砂總産量每年爲400萬~450萬噸。沿襲行業習慣，燒結鎂砂大體可分爲重燒鎂砂、中檔鎂砂、高純鎂砂。

　　20世紀80年代之前，在長達30多年的時間內，全國燒結鎂砂的生産主要由原鞍鋼大石橋鎂礦承擔，先後采用25立方米、32立方米、40立方米、47立方米和55立方米的豎窯，以焦炭爲燃料，以塊狀菱鎂石爲原料，采取一步煅燒和人工出料生産MgO含量92%的重燒鎂砂，爲全國的煉鋼平爐用磚提供原料。

　　該工藝的缺陷是：礦石利用率低，細顆粒礦石不能利用；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含量僅能保證在92%；連續操作性差，大塊菱鎂石礦受熱分解産生小顆粒礦黏附于窯壁，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；鎂砂的致密度低，菱鎂礦在窯內預熱帶分解，釋放出CO2變成輕燒MgO，但其MgCO3“母鹽假象”依然存在，不利于鎂砂的進一步致密化，燒結鎂砂的體積密度僅僅介于每立方厘米3。0克~3。1克之間；汙染環境嚴重，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，高溫煙氣治理困難。

　　目前我國重燒鎂砂仍以二、三級礦石在固體燃料豎窯煅燒，鎂砂MgO含量90%~92%、體積密度每立方厘米在3。10克以上。重燒鎂砂是生産普通鎂質燒成磚及不定形耐火材料的主要原料，遼甯省目前年産量估計250萬噸；由于可以利用三級礦，産品價格低且有市場，目前難以淘汰。

　　中檔鎂砂。爲了提高鎂砂的致密度和純度，我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。采用適合國情的新工藝、新流程，促進了燒結鎂砂生産的技術進步。20世紀80年代初期，海城鎂礦利用優質菱鎂礦石在反射爐輕燒，用雷蒙磨細磨，半幹法二段壓球，焦炭豎窯煅燒，生産出MgO含量≥95%、體積密度≥每立方厘米3。20克的中檔鎂砂。這一成果迅速推廣，形成年産幾十萬噸規模效益。此後該工藝被推廣用于生産合成鎂鈣砂等合成砂産品。

　　高純鎂砂。1980年，組織實施“天然菱鎂礦制取優質高純鎂砂新工藝技術及高溫豎窯”課題，在海城鎂礦建設了年産0。7萬噸高純鎂砂中試生産線，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，達到了高純鎂砂MgO含量≥98%、體積密度每立方厘米3。30克的攻關目標。他們立足利用粉礦，采用了浮選工藝，又從歐洲引進年産5萬噸高純鎂砂生産線的關鍵設備：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曆史。