镁质高温材料的发展现状与清洁生产

1优势资源2行业发展现状3大力发展新材料和新产品4重点开发新技术与新装备5轻烧氧化镁粉的清洁生产与节能

1优势资源

菱镁矿是我国的优势资源之一，已探明储量35.64亿吨，占世界总储量（124亿吨）的28.7%，居世界首位。辽宁是我国菱镁矿储量最集中的地区，储量30.52亿吨，占全国总储量的85.6%。据预测，辽宁省菱镁矿的远景储量可达80亿吨左右。

白云石储量40亿吨，资源遍及各省区如山西，宁夏，河南吉林，青海，贵州等。水镁石储量约2500万吨，主要分布在陕西黑木林，辽宁丹东，吉林吉安等。盐湖镁资源49.15亿吨，其中氯化镁32.42亿吨，硫酸镁16.73亿吨，主要分布在青海，内蒙古，西藏，新疆等。地区矿区数储量/万吨占全国总量百分比/%辽宁12305215.785.63山东434828.99.77西藏15709.91.6河北23265.30.92新疆131100.87甘肃23080.20.86四川3716.60.20安徽1332.90.09青海1186.90.05合计27356446.4中国菱镁矿储量及分布

21世纪以来，国际上已经基本完成耐火材料生产的资产重组和结构调整。形成了以资产为纽带，组建大型跨国公司，实现专业化分工和有限资源的合理配置，我国已从耐火材料资源大国发展为生产大国，消费大国，出口大国。据中国耐火材料行业协会不完全统计，2009年全国耐火材料产量约2454万吨，其中：致密定型耐火制品1559万吨，隔热耐火制品54万吨，不定形耐火材料841万吨。若碱性耐火材料占总量的35%计，碱性耐火材料年产量约在850万吨左右。2行业发展现状

估计2010年全国生铁生产达到6亿吨，钢6亿吨，水泥16亿吨，平板玻璃5.5亿重箱。随着耐火材料质量的稳步提高，耐火材料的单耗减少，未来几年全世界范围的钢铁、建材、化工等行业的一定增长将带动耐火材料行业略呈增长。

3重点发展新材料和新产品镁质高温材料是高温工业的重要基础材料。随着冶金技术的发展，洁净钢需求量的增加，对耐火材料质量要求越来越高，如高效长寿、节能环保、冶金功能化。

特别是低碳钢、高氧钢、不锈钢以及纯净钢生产，炼钢过程的耐火材料最好全部碱性化，因此对高钙MgO-CaO系耐火材料、尖晶石材料、低碳、无碳碱性耐火材料的需求将迅速增加；水泥工业的无铬化环保要求，使得优质镁铝尖晶石、镁铝铁尖晶石等制品将有更大的发展；随着玻璃炉窑的大型化，对蓄热室用碱性耐火材料有着更高的要求。新型碱性耐火制品的不断开发，将推动优质碱性合成原料的飞跃发展。

“十二五”期间重点发展如下镁质新材料和优质新产品。

（1）镁质高温材料1）MgO≥97.5%、CaO/SiO2≥2、体积密度≥3.4g/cm3高纯镁砂；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系等优质合成镁质原料；3）氧化镁和非氧化物等复合耐火材料；4）优质镁砖、镁铝尖晶石砖、镁铝锆砖、镁铝铁砖等；5）优质镁钙砖、镁钙锆砖等；6）优质无碳、低碳镁质不烧耐火制品；7）冶金用优质镁质功能材料；8）高性能镁质不定形耐火材料；9）镁质蓄热材料；10）镁质隔热材料；11）碱性超高温坩埚、容器及涂料等。（2）镁质建筑材料1）玻美板；2）镁水泥及其制品（3）镁化工材料与产品1）改性水镁石及氢氧化镁阻燃剂；2）硅钢生产、电工、电子、橡胶、医药等领域用系列氧化镁产品；3）镁盐晶须及其复合材料；4）医药、试剂用碳酸镁；5）优质硫酸镁、硼镁、硝酸镁等农用肥料；

6）氯氧镁基复合材料；7）高效镁质烟气脱硫剂；8）高效镁质污水处理剂；9）环保型镁质除雪剂。（4）镁质功能材料1）高性能镁质光学晶体及光电子材料；2）高性能镁质功能陶瓷材料；3）镁质纳米材料。4大力开发新技术与新装备

生产过程的机械化、自动化程度以及装备水平是行业科技术水平的重要标志之一。因此应大力开发和推广发展如下新技术与新装备。（1）镁质矿物、材料微粉、超细粉及纳米粉的制备和改性技术及设备；（2）大功率高效、节能、环保交流及直流电熔炉，连续电熔技术及设备；（3）高活性、高纯度轻烧氧化镁制备技术及新型高效、节能、环保的菱镁石焙烧窑炉；（4）高效、节能、环保镁质原料高温煅烧技术及窑炉；

（5）高效、精确的制品成型设备；（6）高效、节能制品烧成设备；（7）高效、节能、环保砖坯干燥设备；（8）鼓励煅烧工艺、标普型产品、不定形产品等企业，全线采用可编程序控制器（PLC）或集散系统（DCS）自动化生产控制技术及设备。（9）利用菱镁石、水镁石生产镁化工产品的先进技术；（10）镁质材料行业节约资源和能源的技术；（11）先进的检测技术与设备仪器；（12）菱镁矿热选、浮选技术与设备；（13）清洁生产的新技术。

5轻烧氧化镁粉的清洁生产与节能轻烧氧化镁粉是一种十分重要的镁质基础原料。目前轻烧氧化镁粉主要采用反射窑生产，反射窑已有70、80年历史，上世纪70、80年代建设的反射窑主要规格和技术性能为：有效容积7.8m3或18m3，每座窑日产量在~10t/d和~15t/d，吨产品消耗标煤250~300kg。反射窑投资小，上马快，技术简单，上世纪80年代以来在辽宁已遍地开花，据辽宁省镁资源保护办公室统计已达1500余座，生产轻烧镁粉500余万吨。

近几年某些厂家对反射炉做了多次技术改造：

（1）对窑型进行了适当改造，增大窑的容积，窑的有效容积扩大到近30m3，每座窑日产量可达30t/d。吨产品能耗降至200~250kg标煤。提高了产量，降低燃料单耗。（2）加大窑下储料仓，降低出料温度。

但是，使用反射窑生产轻烧氧化镁存在的主要问题是产品质量不均，能耗偏高，炉顶烟尘还没充分治理。然而，急待解决的应当是出料的劳动条件和出料场的粉尘问题。反射窑出料温度很高，甚至出红料，接料小车将轻烧氧化镁粉（块）推到料场倾倒落地自然冷却。反射窑生产中的出窑、倒运、晾料、筛分、加工等一系列过程在开放环境下作业，扬尘特别严重，也浪费大量的热能。见图1。图1生产现状

轻烧氧化镁生产技术发展方向（1）轻烧氧化镁的集中大型化生产如果采用分散采矿，集中加工生产轻烧氧化镁的产业化生产模式，可以实现轻烧氧化镁生产的集中大型化。大型化生产以后，装备先进，机械化、自动化程度高，产量大，产品质量稳定；行业管理规范，有利于资源综合利用，节能、降耗和发展循环经济；有利于工业污染的综合治理，创造良好的生态环境。（2）研究和推广先进的轻烧氧化镁焙烧技术采用先进的悬浮炉、沸腾炉、流态化炉、多层竖炉等。这些炉窑装备先进，机械化、自动化程度高，产量大，产品质量高且稳定，如果具有一定规模，能耗较低，综合成本较合理。目前存在的不足是，设备投资大，操作管理技术要求高，设备维护复杂。这些先进设备的工作原理、结构及操作条件都需深入研究。（3）现行反射窑改造

现推荐两种集热选、余热回收利用、连续加工、包装仓储的清洁生产的工艺流程方案。

提高产品质量，节能减排，改善劳动条件和作业场环境，厂区环境无粉尘污染而清结。轻烧氧化镁的清洁生产与节能改造

1）技术改造方案

改造方案（一）的工艺流程，设备布置示意图见下图2~4，主要设备与投资估算见表1。改造方案（一）的工艺流程，设备布置示意图见下图5~7，主要设备与投资估算见表2。图2方案（一）流程图图3方案（一）平面图方案（一）剖面示意图图4方案（一）剖面图方案（一）主要设备及投资名称规格数量/台套电功率/kVA单价/万元总价/万元备注振动输送机非标12120．56装载车3t13030叉车2t110热选筛非标11538螺旋输送机φ300180.2/m2余热回收设备非标11510脉冲袋式除尘器36袋1151515储库200m318材料费及建设费15其他156合计80110表1图5方案（二）流程图图6方案（二）平面图方案（二）剖面示意图图7方案（二）剖面图方案（二）主要设备及投资估算名称规格数量/台电功率kVA单价万元总价/万元备注振动输送机非标12120．56耐热板式输送机非标2151/m50平板耐热板式输送机非标1151.5/m25斗板热选筛非标11588螺旋输送机φ300180.2/m2余热回收设备非标11510脉冲袋式除尘器36袋2301530储库200m38材料费及建设费15其他159合计125165表2

①热选目前对菱镁矿的提纯主要是浮选法和化学法，浮选法存在的缺点为白云石、方解石等碳酸盐矿物分离有较大的难度，以类质同象存在的氧化铁、氧化钙等很难分离；化学法存在的缺点主要是工艺流程复杂，技术参数难于控制，成本很高。菱镁矿矿种不同，所含杂质的种类和含量也不同。菱镁矿中主要存在的杂质是白云石、滑石、绿泥石和绢云母。2）技术改造特点菱镁矿、白云石、滑石加热后耐压强度变化表3图8A矿热分析曲线图图9模拟风选后各物质含量菱镁矿在810℃下焙烧后热选效果热选法去除的杂质主要是二氧化硅，还有部分的氧化钙和氧化铝，对去除杂质氧化铁的效果不明显。热选法的特点是简单实用、经济高效。表4②节能余热回收系统利用固-气热交换器轻烧氧化镁物料平均温度500℃，经固-气热交换器热空气温度150~250℃。吨产品生成热空气1500m3，用作助燃空气可以节省燃料15%~25%。折