菱鎂礦煅燒生產(chǎn)氧化鎂工藝

1、菱鎂礦生產(chǎn)氧化鎂工藝1.菱鎂礦概況菱鎂礦，又稱菱苦土，是我國(guó)優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源，也是重要的出口礦產(chǎn)品之一，分子式為MgCO3，屬三方晶系，是鎂的碳酸鹽礦物,理論成分為MgO占47.81%、CO2占52.19%，常有鐵、錳替代鎂，但天然菱鎂礦的含鐵量一般不高，是制造堿性鎂質(zhì)耐火材料和提取金屬鎂的主要原料。菱鎂礦形成于含鎂熱液交代沉積形成的碳酸鹽地層或富含鎂的超基性火成巖經(jīng)熱液蝕變的地層中,在多期變質(zhì)和多期形變的作用下形成變質(zhì)層狀菱鎂礦礦床和熱液交代滑石礦床,菱鎂礦受應(yīng)力作用生成滑石礦,在區(qū)域性熱動(dòng)力作用下形成兩礦床相間分布的狀態(tài),因此在含鎂熱液交代沉積形成的菱鎂礦中常含有一定量的滑石。因其成礦條件的不

2、同分為:晶質(zhì)菱鎂礦和非晶質(zhì)菱鎂礦,見(jiàn)表1。晶質(zhì)菱鎂石按結(jié)晶顆粒大小分為：粗結(jié)晶(大于5mm)、中晶質(zhì)(l-5mm)、細(xì)晶質(zhì)(小于1mm)。隱晶質(zhì)鎂石的成分一般較純，是由0.001mm的晶粒組成的。表1 菱鎂礦的物理性質(zhì)種類密度(g·cm-3)莫氏硬度光澤條痕顏色形狀晶質(zhì)2.90-3.123.5-4.5玻璃光澤白色白、灰粒狀非晶質(zhì)2.90-3.004-6暗淡或土狀白色乳白塊狀非晶質(zhì)菱鎂礦在中國(guó)儲(chǔ)量極少,大石橋地區(qū)的菱鎂礦主要是結(jié)晶質(zhì)的。屬于方解石族、三方晶系、解理完全、具有玻璃光澤、呈粒狀或致密塊狀集合體,礦物中常見(jiàn)的雜質(zhì)有與MgCO3類質(zhì)同象的鐵和猛的碳酸鹽,硅酸鹽礦物,如滑石(3M

3、gO4SiO2·H2O)、蛇紋石(3MgO·2SiO2·2H2O)和石英(SiO2)及硅酸鹽銀質(zhì)礦物。由于雜質(zhì)的存在,使結(jié)晶質(zhì)鎂石的顏色呈灰白色、微帶淺黃色、青灰色、灰褐色及肉紅色等。Ca2+和Mg2+由于陽(yáng)離子半徑相差過(guò)大，不能相互代替,但組成了復(fù)化合物CaMg(CO3)2，在其晶體結(jié)構(gòu)中Ca2+和Mg2+相間排列,秩序井然，具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，形成白云石，菱鎂礦的主要礦物及脈石礦物組成。2.遼寧菱鎂礦資源現(xiàn)狀菱鎂礦是世界上最重要的耐火原料之一。遼寧菱鎂礦石的儲(chǔ)量、產(chǎn)量及鎂質(zhì)耐火材料生產(chǎn)量、出口量均居世界首位。遼寧菱鎂礦資源主要分布在海城、大石橋、岫巖、鳳城、寬

4、甸、撫順等地區(qū)，目前已經(jīng)地質(zhì)勘查的礦區(qū)有12個(gè)，保有儲(chǔ)量25.77億t，約占全國(guó)總儲(chǔ)量的85%，約占世界總儲(chǔ)量的20%。遼寧菱鎂礦品位高，雜質(zhì)少，工業(yè)利用價(jià)值高。在已探明的總保有儲(chǔ)量中，LM-46、LM-45品級(jí)菱鎂礦儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的一半以上，其中LM-46品級(jí)以上的菱鎂礦占總儲(chǔ)量的40%左右。此外，遼寧省菱鎂礦資源集中，礦床巨大，如海城-大石橋菱鎂礦帶的礦體長(zhǎng)50km，寬26km，而且埋藏淺，極適合露天大規(guī)模機(jī)械化開(kāi)采；另外, 礦帶處于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的遼南地區(qū)的丘陵地帶, 公路、鐵路運(yùn)輸十分方便。這些有利條件使遼寧的菱鎂礦采礦業(yè)迅速發(fā)展, 并逐漸形成中國(guó)乃至世界的菱鎂礦石生產(chǎn)、供應(yīng)基地。遼寧現(xiàn)有礦山

5、開(kāi)采企業(yè)121家，年開(kāi)采量約1200萬(wàn)1500萬(wàn)t, 全部供省內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)使用。目前已開(kāi)采的菱鎂礦山中，大型菱鎂礦山(儲(chǔ)量5 000萬(wàn)t)有4座，中型菱鎂礦山(儲(chǔ)量在1000萬(wàn)5000萬(wàn)t)有9座；從分布情況看，海城地區(qū)33座，大石橋地區(qū)有27座，岫巖地區(qū)有22座，鳳城地區(qū)有10座，寬甸地區(qū)有10座，撫順地區(qū)3座，其他地區(qū)零星分布16座小礦山。3.遼寧地區(qū)菱鎂礦主要產(chǎn)品及生產(chǎn)現(xiàn)狀菱鎂礦石主要用于煅燒輕燒氧化鎂、燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂等耐火原料。遼寧現(xiàn)有各類用于生產(chǎn)耐火原料的煅燒爐窯2771座，其中輕燒窯1367座，重?zé)G454座，電熔爐950座。2008年共生產(chǎn)輕燒氧化鎂395萬(wàn)t，其中出口15.8

6、萬(wàn)t；生產(chǎn)燒結(jié)鎂砂(含中檔鎂砂、高純鎂砂)452萬(wàn)t；其中出口63.8萬(wàn)t；生產(chǎn)電熔鎂砂128萬(wàn)t，其中出口37.4萬(wàn)t；生產(chǎn)合成鎂砂14萬(wàn)t，其中出口4萬(wàn)t。3.1輕燒氧化鎂輕燒氧化鎂是一種十分重要的基礎(chǔ)鎂質(zhì)原料, 所有鎂質(zhì)深加工產(chǎn)品都必須以它為基礎(chǔ)原料。根據(jù)其化學(xué)成分及形狀不同分別應(yīng)用于壓球制造各種品位的高純鎂砂和中檔鎂砂;與含Al2O3 原料合成尖晶石等復(fù)合材料;生產(chǎn)電熔鎂砂(耐火級(jí)或電工級(jí));作轉(zhuǎn)爐脫硫粉劑的基礎(chǔ)原料;作深加工鎂質(zhì)制品的基礎(chǔ)原料, 如輕質(zhì)MgO、輕質(zhì)MgCO3 等;作鎂肥和菱鎂化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料。3.2燒結(jié)鎂砂燒結(jié)鎂砂主要用于低檔鎂磚的生產(chǎn)以及作為補(bǔ)爐料的主體原料。由于

7、采用二、三級(jí)菱鎂礦原石, 并用豎窯生產(chǎn), 產(chǎn)品的價(jià)位較低, 有一定的市場(chǎng)。該產(chǎn)品生產(chǎn)的主要問(wèn)題是污染粉塵的排放。3.3中檔鎂砂中檔鎂砂是含MgO約95%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的燒結(jié)鎂砂, 是采用輕燒氧化鎂粉為原料濕法成球, 以焦炭為燃料在豎窯內(nèi)燒結(jié)而成的。中檔鎂砂是鎂質(zhì)制品中一個(gè)重要的的鎂砂品種, 主要應(yīng)用于中檔鎂磚、直接結(jié)合磚和鎂尖晶石磚, 以及一些鎂質(zhì)不定形耐火材料中。3.4電熔鎂砂由于電熔鎂砂結(jié)晶大、致密, 是生產(chǎn)煉鋼轉(zhuǎn)爐、電爐以及精煉鋼包渣線用鎂碳磚不可取代的最佳主體原料, 其中, 低Fe2O3的大結(jié)晶電熔鎂砂又是電器元件中良好的填充絕緣材料。但由于生產(chǎn)電熔鎂砂消耗大量電能, 屬國(guó)家能源政策限制

8、發(fā)展的產(chǎn)業(yè), 其發(fā)展將受到實(shí)施分類電價(jià)政策的沖擊。3.5高純鎂砂高純鎂砂主要用作生產(chǎn)高級(jí)直接結(jié)合鎂磚、鎂尖晶石磚的主體原料，同時(shí)可取代部分電熔鎂砂作為煉鋼用鎂碳磚的原料以降低成本。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐, 高純鎂砂主要分為3個(gè)品種,分別為:特優(yōu)級(jí)鎂砂, w(MgO)97.5%，m(CaO)/m(SiO2)2，體積密度3.3g·cm-3；優(yōu)級(jí)鎂砂，w(MgO)97.2%，體積密度3.28g·cm-3；普通鎂砂，w(MgO)=96.8%97.2%，體積密度3.25g· cm-3。4菱鎂礦生產(chǎn)氧化鎂主要設(shè)備及工藝菱鎂礦煅燒生產(chǎn)氧化鎂對(duì)于煅燒所用的礦石，要求其MgO>45%，

9、SiO2<1.2，CaO <1.5%。菱鎂礦煅燒的實(shí)質(zhì)是碳酸鹽的分解：MgCO3=MgO+CO2。菱鎂礦加熱至640以上，開(kāi)始分解為氧化鎂和二氧化碳，在1001000煅燒時(shí)，二氧化碳沒(méi)有完全逸出，產(chǎn)物為一種粉末狀物質(zhì)，稱為輕燒鎂（也稱苛性鎂、煅燒鎂、-鎂），其化學(xué)活性很強(qiáng)，具有高度的膠粘性，易于與水作用生成氫氧化鎂。在14001800煅燒時(shí)，二氧化碳完全逸出，由于再結(jié)晶和燒結(jié)的發(fā)生，氧化鎂形成方鎂石致密塊體，稱為重?zé)V（硬燒鎂、死燒鎂、-鎂），這種重?zé)V具有很高的耐火度。在25003000將重?zé)V熔融，經(jīng)冷卻凝固發(fā)育成完好的方鎂石晶體，稱為電熔氧化鎂稱為電熔氧化鎂或熔融氧化鎂，高溫

10、煅燒的氧化鎂不易與水和碳酸結(jié)合，具有硬度大，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)，電阻率高等特性。由于菱鎂礦的這些煅燒產(chǎn)品具有不同的化學(xué)性質(zhì)和特性，因此用途各不相同。目前，我國(guó)生產(chǎn)燒結(jié)鎂砂的主要是豎窯，生產(chǎn)輕燒鎂可采用豎窯、回轉(zhuǎn)窯和隧道窯，生產(chǎn)電熔設(shè)備主要是電熔鎂爐。4.1豎窯1.豎窯是一種不轉(zhuǎn)動(dòng)的立式煅燒設(shè)備。如圖1所示，為豎窯結(jié)構(gòu)示意圖，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一次投資少，與回轉(zhuǎn)窯相比，產(chǎn)量低、消耗大、成品活性低。圖1 豎窯示意圖1-煙囪2-布料器 3-窯爐內(nèi)襯4-氣化冷卻爐襯 5-出料器豎窯的窯型可以是直筒窯，也可以是變徑窯。變頸窯可以是直井窯（即上部小、下部大），或大肚窯（即上部和下部小、中間大）。不管是直井窯

11、還是大肚窯，其高溫帶都在中部。大肚窯的高溫帶在大肚部分，直井窯的高溫帶在冷卻帶和預(yù)熱帶之間（預(yù)熱帶占窯總高的50%，冷卻帶占窯總高的25%）。按加熱方式來(lái)分，可分為外加火室的豎窯（即側(cè)部帶24個(gè)火室）和煤、石分層或煤、石混合的料層燃燒的豎窯。不帶外加火室的豎窯，在豎窯的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)管或在豎窯的下部設(shè)有圍風(fēng)管。窯內(nèi)煤石分層（即一層煤、一層石）時(shí)，這種窯反應(yīng)帶的溫度能達(dá)到1200以上，菱鎂礦能徹底分解。外加火室的豎窯采用煙煤作為燃料，這種煤的發(fā)熱值通常在（25.129.3）×103KJ/Kg，無(wú)煙煤為碎煤，不要塊煤，含水量為10%；焦炭的發(fā)熱值在（3335）×103KJ/Kg，

12、焦炭粒度在2040mm。2.工藝過(guò)程輕燒粉采用豎窯燒成時(shí)，燒成溫度為9001100，上部加礦石，中部燃燒，底部出輕燒粉，由于燒成過(guò)程中灼減物揮發(fā)，燒成后鎂石失去晶體光澤，變成白色塊狀料。MgCO3在350開(kāi)始分解，550600時(shí)，反應(yīng)激烈，到1000時(shí)分解完全。但沒(méi)有形成燒結(jié)，結(jié)構(gòu)變的疏松，無(wú)光澤，強(qiáng)度較低，用手即可掰開(kāi)，但化學(xué)活性大，如果需要，輕燒鎂砂可以進(jìn)行粉磨。采用豎窯生產(chǎn)燒結(jié)鎂砂的煅燒工藝分為一步煅燒和兩步煅燒，兩步煅燒是利用一步煅燒的產(chǎn)品進(jìn)一步煅燒以提高成品氧化鎂含量。一步煅燒生產(chǎn)燒結(jié)鎂砂的工藝流程如圖2所示圖2 豎窯生產(chǎn)重?zé)V砂工藝流程燒結(jié)鎂砂的礦石氧化鎂含量一般>45，Al

13、2O3+SiO2<4%，菱鎂礦(MgCO3)在350開(kāi)始分解，在1000完全分解。生產(chǎn)時(shí)，料直接從窯的上口加入，窯的中下部設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)向窯內(nèi)吹助燃空氣，由于加料的不均勻性，礦石在窯體的不同部位堆積密度不同，氣流上升的過(guò)程中在橫截面上會(huì)產(chǎn)生風(fēng)洞，風(fēng)洞太大可能將熱量帶走，產(chǎn)生欠燒。同時(shí)料密實(shí)的部位通風(fēng)差，風(fēng)洞太小，空氣太少，煤未完全燃燒，燒成溫度低，也可能產(chǎn)生欠燒情況。所以，由于豎窯本身所具有的缺陷決定了燒成的成品料不可能很均勻，因此揀選是生產(chǎn)燒結(jié)鎂砂非常重要的工藝，鎂砂的燒結(jié)溫度大約為1500。4.2回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯在建材、冶金、化工、環(huán)保等許多生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛地使用回轉(zhuǎn)圓筒設(shè)備對(duì)固體物料進(jìn)行機(jī)

14、械、物理或化學(xué)處理，這種設(shè)備被稱為回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)如圖3所示?；剞D(zhuǎn)窯的分類：按照外型分分為變徑回轉(zhuǎn)窯和通徑回轉(zhuǎn)窯，按照用途分可以分為水泥回轉(zhuǎn)窯、陶粒砂回轉(zhuǎn)窯、高嶺土回轉(zhuǎn)窯、石灰回轉(zhuǎn)窯等，按照供能效果不同又分為燃?xì)饣剞D(zhuǎn)窯，燃煤回轉(zhuǎn)窯，混合燃料回轉(zhuǎn)窯。圖3 回轉(zhuǎn)窯組成示意圖1-輪帶2-筒體3-大齒圈4-拖輪5-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6-檔輪7-基礎(chǔ)菱鎂礦通過(guò)電磁振動(dòng)給料器或圓盤(pán)給料按生產(chǎn)要求，定量加入窯內(nèi)，按回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度控制好三帶的長(zhǎng)度，即冷卻帶占總長(zhǎng)的25%、煅燒帶（即反應(yīng)帶）占總長(zhǎng)的25%、預(yù)熱帶占總長(zhǎng)的50%。礦石加入窯后，在窯氣的預(yù)熱下緩慢升溫，以排出其中的水份和有機(jī)物，隨著窯的轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸向窯頭方向移

15、動(dòng)，至煅燒帶時(shí)，礦石的溫度應(yīng)達(dá)到800以上。隨著窯的轉(zhuǎn)動(dòng)（回轉(zhuǎn)窯的斜度一般為3%左右，轉(zhuǎn)速控制在0.81.5r/min）,菱鎂礦被帶至窯內(nèi)徑1/4高度，又隨窯壁滑下，這樣周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)前移，由窯尾經(jīng)預(yù)熱帶到高溫煅燒帶再到冷卻帶，再經(jīng)窯頭落入冷卻機(jī)。物料在窯內(nèi)的厚度以58cm為宜，不允許在窯內(nèi)出現(xiàn)斷料現(xiàn)象。窯頭控制在微負(fù)壓，以防火焰反撲，窯尾負(fù)壓控制在29Pa以內(nèi)，嚴(yán)禁煙囪冒黑煙或白煙。4.3 電熔鎂爐電熔鎂爐是生產(chǎn)電熔鎂砂的主要設(shè)備，電熔鎂爐整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。1變壓器，2短網(wǎng)，3電極夾，4電極，5爐殼，6小車，7電弧，8小車圖4 電熔鎂爐的原理示意圖電熔鎂爐的結(jié)構(gòu)可以分為兩部分：一部分為電熔

16、鎂爐的基本結(jié)構(gòu)，另一部分為電熔鎂爐的電氣結(jié)構(gòu)。在電熔鎂爐工作過(guò)程中，電極的放電部分埋藏于爐料內(nèi)部，從工作原理上，屬于礦熱爐的一種，也稱為埋弧電弧電阻爐，電極末端放電產(chǎn)生電弧，以電弧為熱源。其整體結(jié)構(gòu)主要由變壓器、短網(wǎng)、電極、電極升降裝置、爐體等組成?？刂剖椅挥跔t子旁邊，控制電極的升降。 目前的工藝流程分一步和兩步鍛燒熔融法：一步熔融法是以天然菱鎂礦石或提純的菱鎂礦精礦粉為原料在電弧爐中經(jīng)2750以上的高溫熔融而成；兩步煅燒熔融法是將菱鎂礦石或提純的菱鎂礦精礦粉，在豎窯或回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)1000左右輕燒得到輕燒氧化鎂粉，再經(jīng)過(guò)細(xì)磨，壓坯，最后在電弧爐內(nèi)經(jīng)高溫熔煉制得電熔鎂砂。具體電熔鎂砂生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)易流

17、程見(jiàn)圖2、圖3.圖2 一步法電容鎂砂生產(chǎn)工藝圖3 二步法電容鎂砂生產(chǎn)工藝電弧爐熔煉電熔鎂砂的基本工藝過(guò)程分為三個(gè)階段：起爐、熔化和收尾。先在爐底放一層底料，后放入三根電極。調(diào)整電極位置，起弧。起弧后電流穩(wěn)定即可向電極附近加料，其中一部分料由電弧直接熔化，在電極下端形成熔池，一部分料落入熔池熔化，隨著料的投入和熔化，熔池上升。在熔融過(guò)程中，要隨熔池上漲而不斷調(diào)整電極上升。先前熔化的部分熔體逐漸因爐體散熱降溫而冷凝結(jié)晶，在熔池下形成熔坨。爐體內(nèi)，靠近爐殼周邊的原料不能熔化，起到保溫作用。隨著熔融時(shí)間的延長(zhǎng)，熔池上漲，一直升到爐殼上口表面，此時(shí)熔融過(guò)程結(jié)束。停止供電。再用小車將熔煉完畢的電熔鎂坨連同

18、爐體一起拉離開(kāi)熔融工位，進(jìn)行自然冷卻。然后出爐，人工破碎、分級(jí)，包裝，制成產(chǎn)品。5.目前行業(yè)存在的主要問(wèn)題1.礦石資源浪費(fèi)嚴(yán)重菱鎂礦資源是一種不可再生和不可缺少的戰(zhàn)略資源。近年來(lái),由于對(duì)鎂質(zhì)原料需求的迅猛增加，鎂礦的開(kāi)發(fā)與初級(jí)原料的開(kāi)發(fā)速度迅猛增加,使礦山開(kāi)發(fā)的合理性遭到破壞，原來(lái)意義上的特級(jí)礦已十分罕見(jiàn)，一級(jí)礦緊缺。許多礦山開(kāi)采沒(méi)有正規(guī)的監(jiān)管或者沒(méi)有合理的技術(shù)支持，許多礦產(chǎn)資源也沒(méi)有合理的規(guī)劃就開(kāi)采，使得天然菱鎂資源的綜合利用率極低，且難以保證質(zhì)量。由于片面追求利益，很多礦山企業(yè)選擇性開(kāi)采優(yōu)質(zhì)礦石，致使大量的中、低品位礦石被廢棄，很多在我國(guó)看來(lái)相對(duì)較差的鎂礦石都未能利用，造成了資源的極大浪費(fèi)

19、。我國(guó)在開(kāi)發(fā)菱鎂礦的過(guò)程中，首先將特級(jí)或者一級(jí)富礦（MgO含量大于46%）用于生產(chǎn)高純鎂砂或者制備耐火材料，將二、三級(jí)菱鎂礦（MgO含量43%46%）用于制造普通燒結(jié)鎂砂、鎂質(zhì)耐火泥、轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐用輕燒氧化鎂球，低品位菱鎂礦被廢棄，造成資源的浪費(fèi)，還會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染。2.生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品品位低，競(jìng)爭(zhēng)力低。由于缺乏電行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)的熱工制度，我國(guó)煅燒菱鎂礦制備氧化鎂的生產(chǎn)幾乎無(wú)章可循，操作隨意。傳統(tǒng)豎窯以“粗放”型生產(chǎn)為主，需要消耗大量的人力資源，產(chǎn)品的質(zhì)量與操作人員的水平有很大關(guān)系，生產(chǎn)中雜質(zhì)多，成品MgO含量不高。高質(zhì)量的鎂砂產(chǎn)品無(wú)論從數(shù)量還是質(zhì)量上都不能滿足市場(chǎng)的需要，某些高純度的

20、鎂砂，目前我國(guó)依賴于進(jìn)口。以電熔鎂砂為例，電熔鎂產(chǎn)品價(jià)值取決于產(chǎn)品品位，1噸99%純度的鎂砂售價(jià)9800元，1噸98.5%純度的鎂砂售價(jià)6500元，而普通鎂砂售價(jià)還不到2000元。由于我國(guó)電熔鎂產(chǎn)品品位低，優(yōu)質(zhì)品率低，鎂砂99%純度以上的產(chǎn)品幾乎為零，98%的產(chǎn)品約為30%。一方面，鎂資源利用率低，鎂資源嚴(yán)重流失；另一方面，電熔鎂產(chǎn)品品味低，加之國(guó)內(nèi)外鋼鐵行業(yè)需求大幅度下降，產(chǎn)能已經(jīng)過(guò)剩，競(jìng)爭(zhēng)力低，整個(gè)行業(yè)的平均開(kāi)工率不足三成。特別是，含鎂量45%以下的低品位菱鎂礦石及尾礦，被大量廢棄用作鋪路，鎂資源浪費(fèi)嚴(yán)重。3.能源浪費(fèi)嚴(yán)重。生產(chǎn)工藝的落后不僅造成了生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差，也造成能源的巨大浪

21、費(fèi)。由于燃料燃燒的不充分，豎窯的熱效率僅為26.47%，豎窯排放的煙氣溫度高達(dá)230以上，大量的熱量隨著濃煙排走，爐窯煅燒后的高純鎂砂溫度在1700，普通鎂砂產(chǎn)品高達(dá)1600，輕燒鎂粉產(chǎn)品溫度高達(dá)800，上述高溫產(chǎn)品經(jīng)自然冷卻將能量釋放到自然環(huán)境中，每年因顯熱不能回收也浪費(fèi)巨大的能量。據(jù)2006年統(tǒng)計(jì)，遼寧省電熔鎂企業(yè)的耗電量已高達(dá)70億千瓦時(shí)，占全省工業(yè)用電總量的6.2%，占營(yíng)口地區(qū)工業(yè)用電總量的50%以上。隨著電熔鎂產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，造成嚴(yán)重的用電壓力，供需矛盾和電網(wǎng)污染，現(xiàn)有電熔鎂爐平均單耗2900千瓦時(shí)以上，比國(guó)際先進(jìn)水平高20%以上，全省電熔鎂行業(yè)多耗電20億千瓦時(shí)，折合標(biāo)準(zhǔn)煤80萬(wàn)

22、噸，電能浪費(fèi)數(shù)量巨大。4.環(huán)境污染嚴(yán)重煅燒菱鎂礦對(duì)環(huán)境的污染是眾所周知的，我國(guó)鎂砂產(chǎn)業(yè)基本仍在沿用國(guó)際上個(gè)世紀(jì)四五十年代的“粗放”的落后的生產(chǎn)方式。由于傳統(tǒng)豎窯以煤作為燃料，黑煙排放量非常大，在鎂砂生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的含MgO的粉塵和含SO2的煙塵，不僅污染大氣環(huán)境，也使整個(gè)生態(tài)環(huán)境下降。電熔鎂生產(chǎn)都是沿用傳統(tǒng)的敞口冶煉方式，即使有除塵設(shè)備，也大部分停用，造成粉塵任意擴(kuò)散，廠區(qū)內(nèi)外烏煙瘴氣，周邊地區(qū)土地沙化十分嚴(yán)重，資料表明大石橋市已經(jīng)形成28平方公里的污染帶，每平方公里月降塵量最高竟達(dá)120噸?！皦m肺”嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)和生活。6 解決問(wèn)題的方向6.1.整合礦山資源,推廣選礦技術(shù)1.采

23、取切實(shí)有效的戰(zhàn)略措施，實(shí)現(xiàn)我國(guó)菱鎂礦資源的可持續(xù)發(fā)展。要為采礦項(xiàng)目的規(guī)劃和實(shí)施提供先進(jìn)的技術(shù)支持，加大菱鎂礦資源的綜合開(kāi)采和利用，認(rèn)真執(zhí)行“行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄”，進(jìn)一步整合開(kāi)采量30萬(wàn)t·a-1以上的菱鎂礦山和老礦山，實(shí)施規(guī)模開(kāi)采，集約經(jīng)營(yíng)，減少開(kāi)采過(guò)程中的資源浪費(fèi)。做好現(xiàn)有礦區(qū)的詳查，按采礦設(shè)計(jì)開(kāi)采，延長(zhǎng)礦山的使用壽命。2.加大對(duì)菱鎂礦提高利用率方面的科研技術(shù)及資金支持，加大對(duì)菱鎂礦分選提純的資金投入，這樣不但可以解決優(yōu)質(zhì)原料的缺乏，也可以提高菱鎂礦的綜合利用率，減少礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)。菱鎂礦石提純的方法有：1)浮選提純生產(chǎn)精礦粉；2)熱選提純,即在生產(chǎn)輕燒MgO粉過(guò)程中進(jìn)行提純；3)輕

24、燒MgO粉水漿提純，即將輕燒MgO粉制成水漿，利用高純水漿中雜質(zhì)礦相的密度差進(jìn)行提純；4)化學(xué)與磁選提純，它是生產(chǎn)電工級(jí)鎂砂時(shí)用來(lái)除鐵的一種方法。以上原料提純方法，在幾種同時(shí)使用時(shí)可以達(dá)到更好的效果。只有對(duì)原礦石進(jìn)行選礦提純才能生產(chǎn)出高品位的優(yōu)質(zhì)原料。此外還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)浮選尾礦的綜合利用，例如利用尾礦來(lái)生產(chǎn)人工鎂橄欖石砂等，建設(shè)集選礦和生產(chǎn)高純鎂砂及尾礦利用為一體的大型化企業(yè)是今后的發(fā)展方向。6.2.以創(chuàng)新為核心，積極開(kāi)發(fā)新工藝新技術(shù)。隨著優(yōu)質(zhì)菱鎂礦資源的減少以及鋼鐵冶煉技術(shù)對(duì)耐火材料的要求進(jìn)一步提高，未來(lái)用于高端耐火材料制品的原料將向高純度、系列、復(fù)合方向發(fā)展，設(shè)備的更新步伐也一定加快。小容積的

25、輕燒反射窯、焦炭豎窯等煅燒設(shè)備逐步會(huì)被回轉(zhuǎn)窯、重?zé)Q窯等設(shè)備取代，總體上生產(chǎn)設(shè)備將會(huì)朝著大型化、自動(dòng)化、使用清潔能源更節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。1.推廣以回轉(zhuǎn)窯、外加熱式回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備代替豎窯進(jìn)行輕燒鎂砂的制備。煅燒菱鎂礦的設(shè)備中，大部分企業(yè)采用豎窯作為煅燒設(shè)備，有些企業(yè)也選擇回轉(zhuǎn)窯作為煅燒設(shè)備。用回轉(zhuǎn)窯作為煅燒菱鎂礦生產(chǎn)氧化鎂的設(shè)備，生產(chǎn)能力大，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。特別是外加熱式回轉(zhuǎn)窯清潔生產(chǎn)新工藝徹底改變了傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)過(guò)程中污染重、能耗高、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量不高等弊端，是傳統(tǒng)工藝的一次重大創(chuàng)新。該技術(shù)采用原煤熱解水煤氣為燃料，不但提高了燃燒效率，也降低了污染煙氣的排放，并

26、通過(guò)熱交換，利用廢氣對(duì)燃燒室進(jìn)風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱和進(jìn)料的干燥，從而節(jié)省了熱能，減少了煤的消耗。并且由于采用外加熱生產(chǎn)，礦石在真空條件下焙燒，火焰不接觸物料，消除了燃料對(duì)產(chǎn)品的污染；另外，在焙燒過(guò)程中溫度可控，受熱均勻，礦石分解速度快且完全，避免了傳統(tǒng)工藝中生燒或者過(guò)燒的缺陷，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。該技術(shù)也從根本上解決了廢菱鎂礦渣的的嚴(yán)重浪費(fèi)和煙塵污染的問(wèn)題，也減少了CO2的排放，有顯著的環(huán)境效益。2.采用電熔鎂砂生產(chǎn)新工藝電熔鎂砂新工藝是對(duì)整個(gè)電熔鎂砂工藝進(jìn)行優(yōu)化，將電熔鎂砂生產(chǎn)工藝和菱鎂礦原料預(yù)處理工藝結(jié)合起來(lái)形成的一套新工藝，同時(shí)也對(duì)電熔鎂坨的顯熱進(jìn)行回收利用和熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣和CO2進(jìn)行回收，使

27、得電熔鎂工藝更加節(jié)能和環(huán)保，該工藝流程如圖4所示。圖4電熔鎂生產(chǎn)新工藝該工藝具有以下特征：1)電熔鎂爐爐頂采用加蓋封閉方式，使得菱鎂礦熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧羞M(jìn)入煙氣熱交換系統(tǒng)，對(duì)余熱鍋爐水進(jìn)行預(yù)熱，降溫后的煙氣經(jīng)除塵后進(jìn)入二氧化碳回收系統(tǒng)。2)菱鎂礦原料經(jīng)過(guò)預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱，可以達(dá)到廢氣利用的效果和降低電耗的目的。3)熔煉后的高溫鎂坨先進(jìn)行余熱回收，至方鎂石晶體結(jié)晶完畢，將鎂坨粉碎后送入干熄熱交換塔與空氣換熱，排出的氣體一部分經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽發(fā)電，一部分用于預(yù)熱原始物料。6.3 對(duì)傳統(tǒng)豎窯進(jìn)行升級(jí)改造改革開(kāi)放以來(lái)，特別時(shí)近二十年，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)豎窯的裝備也產(chǎn)生了深刻的變化。各種技

28、術(shù)改造不斷涌現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的豎窯又煥發(fā)出了新的生機(jī)。根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量和需求的創(chuàng)新不斷發(fā)生，產(chǎn)生了一系列成果，使豎窯這種設(shè)備為耐火材料工業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。1.降低環(huán)境污染所采取的技術(shù)改造措施（1）煤作為燃料燃燒，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。利用煤氣發(fā)生爐，特別是兩段式煤氣發(fā)生爐，將煤燃燒變?yōu)槊簹?，代替煤進(jìn)入豎窯煅燒菱鎂礦。兩段式煤氣發(fā)生爐的原理是第一段先對(duì)原料煤進(jìn)行干餾，將煤中的可揮發(fā)性物質(zhì)烴類干餾，產(chǎn)生熱值較高的干餾煤氣，干餾后同時(shí)產(chǎn)生剩余的碳化物質(zhì)干焦，第二段向半焦供應(yīng)空氣，使剩余的碳化物氧化，產(chǎn)生以CO為主的低熱值煤氣，一二段煤氣分別經(jīng)凈化后合并為混合煤氣，通入豎窯中煅燒菱鎂礦。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果表

29、明，應(yīng)用這一技術(shù)可使煙塵濃度由原來(lái)的3071.6mg/m3降低到190.4mg/m3，林格曼黑度由原來(lái)的45級(jí)降低到01級(jí)。另外采用油窯煅燒，進(jìn)一步降低固體燃燒灰分對(duì)產(chǎn)品和環(huán)境的污染，也可以起到一定的減少污染效果。海城鎂礦總廠用重油燒中檔鎂砂，成產(chǎn)成本明顯降低，后英集團(tuán)和西洋集團(tuán)也在陸續(xù)建立油燒中檔鎂砂窯。(2)采用高效除塵凈化煙塵對(duì)鎂砂豎窯的廢氣的除塵方式主要采用袋式除塵器，袋式除塵器中可以設(shè)置耐高溫材質(zhì)，但遇到300的高溫廢氣時(shí)，袋式除塵器的效率會(huì)降低，甚至損壞。受濾袋的限制，要求進(jìn)布袋除塵器的煙氣溫度為150240。豎窯煙氣經(jīng)過(guò)除塵裝置后，煙塵含量可控制在20mg/m3100mg/m3。對(duì)于重?zé)V豎窯，可采用旋風(fēng)除塵和高效陶瓷多管除塵等干式簡(jiǎn)易除塵設(shè)備，這兩種設(shè)備價(jià)廉，溫度適應(yīng)性強(qiáng)。2.降低能耗采取的技術(shù)改進(jìn)措施（1）產(chǎn)品顯熱回收技術(shù)首先將空氣熱交換系統(tǒng)置于盛裝鎂制高溫產(chǎn)品的容器中，再將加熱豎窯的進(jìn)風(fēng)口分別依次與熱交換器和鼓風(fēng)機(jī)相連。將產(chǎn)品熱能加熱空氣作為新風(fēng)鼓入豎窯中，把原來(lái)冷空氣鼓變?yōu)?/p>