辽宁镁质耐火材料行业现状、问题、对策（上）

　　1、 矿山开采现状、问题及措施

　　辽宁现有菱镁矿开采企业近百家，年开采菱镁矿约2000万吨，已开采的大型菱镁矿山(储量大于5000万吨)4座，中型菱镁矿山(储量1000-5000万吨)9座，其余均为储量小于1000万吨的矿山，年开采量100万吨以上企业有4家，其余全为小矿山企业。

　　问题：

　　1) 破坏生态，污染环境;

　　2) 利用不当，浪费资源;

　　3) 事故多发，危害健康。

　　小矿山企业采用不合理“鸡窝式”开采，破坏生态环境，造成严重的粉尘污染，同时矿粉堆积如山，形成生态隐患。伴随高品位菱镁矿开采，低品位矿和产生的矿粉没有合理利用，造成资源浪费，矿山的洞内开采容易出现安全事故，同时大量的粉尘也威胁矿工的身心健康。

　　措施：

　　1) 整体规划，有序科学开采;

　　2) 严格管理，剥岩合理，强化绿化;

　　3) 低品位矿提纯、浮选;

　　4) 矿石分级，均化处理;

　　5) 矿山就近发展镁建材。

　　认真普查辽宁菱镁资源，统一规划，实行合理、科学有序开采，同时要有严格的审批制度，剥岩比要合理，对低品位矿和矿粉通过浮选提纯，有效利用。在矿山附近就地利用矿粉，低品位矿进行分级生产，可以节约大量成本和减少污染。

　　2、 轻烧氧化镁(轻烧镁)

　　轻烧氧化镁是中档镁砂、高纯镁砂、电熔镁砂的主要原料，同时是镁化工、镁建材的主要原料。辽宁煅烧轻烧氧化镁主要窑炉为反射窑，目前全省轻烧反射窑有1600座左右，产量500万吨/年左右。

　　问题：

　　1) 反射窑生产能力小、数量多、分布广、自动化程度低;

　　2) 矿石原料受限;

　　3) 能耗高、环境污染严重;

　　4) 产品活性低且不稳定。

　　反射窑能耗高、效率低、污染严重，同时原料必须是块矿，造成资源浪费，而且CO2排放量大，无法回收。以600万吨轻烧镁计，矿石分解CO2660万吨，燃煤产生CO2460万吨，总计1120万吨，产生粉尘60万吨，而且轻烧粉活性低(>150秒)，不利于高纯、高档次耐火原料生产和镁建材、镁化工行业应用。

　　措施：

　　1) 矿山就近生产，规模化集约生产;

　　2) 淘汰反射炉，推广新型窑炉技术;(如回转窑、流化悬浮炉、烧生灰竖窑等)

　　3) 回收CO2、粉尘技术;

　　4) 余热利用技术;

　　5) 轻烧MgO活化技术。

　　采用上述措施，不仅有效地利用了矿山资源，降低环境污染，同时通过回收CO2、回收粉尘、回收余热再利用，可以创造巨大的经济效益，又具有明显的社会效益。

　　3、 重烧氧化镁(重烧镁砂)

　　重烧镁砂是生产镁质烧成砖、镁质复合砖及不定形耐火材料的主要原料。主要是菱镁矿1700℃左右煅烧产物。全省重烧窑400座左右，产量估计300万吨/年。

　　问题：

　　1) 竖窑容量小，数量多且分散;

　　2) 粉尘污染严重;

　　3) CO2污染严重。

　　竖窑小、数量多、分散，必将造成大量污染和浪费，每年按300万吨镁砂计，可产生20万吨粉尘，矿石分解CO2330万吨，燃料产生CO2330万吨，总计660万吨，污染相当惊人。

　　措施：

　　1) 矿山就近生产，减少运费;

　　2) 推广全机械化大型封闭竖窑技术;

　　3) 推广回收CO2技术。

　　采用上述措施，不仅可创造可观的经济效益，同时能够明显改变现场环境，降低污染。

　　4、 中档镁砂、高纯镁砂

　　以上二者均是采用二步煅烧工艺，以高纯轻烧MgO为原料，压成球团，在1750-1850℃高温下煅烧，形成烧结程度好、结晶良好、化学纯度高的MgO。全省中档竖窑和高纯油竖窑大致有近200座，产能100多万吨。

　　中档镁砂问题：

　　1) 湿法成球，能耗高;

　　2) 燃料污染成品，降低纯度;

　　3) 粉尘、烟气污染严重。

　　措施：

　　1) 减少白煤(或焦碳)作为燃料;

　　2) 干法成球;

　　3) 封闭生产，推广高效除尘技术;

　　4) 采用高活性氧化镁为原料。

　　中档镁砂由于湿法成球能耗高，用煤作燃料虽成本低，但污染产品，且产品体积密度低。同时燃烧产物CO2、SO2排入大气中，每吨产品将产生850kgCO2，以每年50万吨中档镁砂为例，每年排放CO242.5万吨，粉尘1万吨。采用干法成球、煤改油、高效除尘，不但使能耗、污染下来了，同时经济效益上去了，而且产品质量也上去了(烧结好)。

　　高纯镁砂问题：

　　1) 粉尘污染;

　　2) CO2污染。

　　措施：

　　1) 采用高活性氧化镁为原料;

　　2) 生产线密封生产，高效除尘;

　　3) 发展高体密高纯镁砂，部分取代电熔镁砂。(MgO>98%，>3.40g/cm3)

　　高纯镁砂主要以高活性轻烧氧化镁作为原料，烧结镁砂MgO>98%，体积密度>3.40g/cm3，代替大部分电熔镁砂制造镁碳砖，不但效益比较好，而且可节省大量电耗。

　　5、 电熔镁砂

　　电熔镁砂由于结晶大、致密，作为炼钢转炉、电炉以及精炼钢包渣线镁碳砖的主要原料，是目前最佳的主体原料，其中低铁大结晶电熔镁砂又是电器元件中良好的填充绝缘材料。目前全省电熔炉1100多座，产能近200万吨。

　　问题：

　　1) 工艺落后，设备陈旧，自动控制差，效率低;

　　2) 能耗高，污染严重。

　　电熔炉设备落后、能耗大，几十年炉型无大的变化，烟气、粉尘严重污染环境。生产每吨电熔镁砂耗电3000kwh，大结晶电熔镁砂耗电2600 kwh以上。按全省200万吨计算，每年耗电大致60亿度，年排放CO2220万吨，年排放粉尘10万吨。

　　措施：

　　1) 逐步淘汰高污染、高能耗的小容量电熔镁砂生产线;

　　2) 采用大功率节能变压器;(大于1600KVA和3000KVA)

　　3) 提高自动化、机械化水平;

　　4) 推广余热回收、CO2回收、高效除尘技术;

　　5) 采用合成技术提高电熔镁纯度，降低杂质;

　　6) 提高炉窑的保温能力，减少热能损失;

　　7) 加强技术攻关，提高结晶尺寸，扩大用途;

　　8) 综合利用菱镁矿资源。

　　淘汰小容量电炉，推广大功率、节能、环保变压器，自动上料，微机控制、全封闭熔炼作业，采用余热、粉尘、CO2回收技术，彻底解决高能耗、高污染问题。

　　二、 镁质耐火材料现状、问题及措施

　　耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石油、化工、能源等高温工业的重要基础材料，为高温工业的发展和技术进步发挥了不可替代的作用。近十年，我国高温工业的规模都稳居世界之首，成为世界耐火材料第一消耗大国。粗钢产量由2001年的1.6亿吨增长到2009年的5.68亿吨;10种有色金属产量由2001年的857万吨增长到2009年的2680.9万吨;水泥产量由2001年的6.61亿吨增长到2008年的16.45亿吨。耐火材料工业的发展同样迅猛，产量增加，品种增加，质量提高，已基本满足高温工业对耐火材料的要求。耐火材料从2001年的1000万吨左右增长到2008年的2544万吨，耐火材料出口量由2001年的40万吨增长到2008年的234万吨，中国成为世界最大的耐火材料生产和消费国，世界耐火材料的主要生产基地，耐火原料的生产在国际上占有举足轻重的地位。

　　辽宁情况同全国情况一样，镁质耐火材料也由2001年百万吨级增长到2010年500万吨左右，加上原料远远超过1000万吨，企业已有500家左右，规模企业也有几十家，镁质耐火材料及原料也成为在世界上最有话语权的行业，产品规模、产品结构、生产设备也都发生了巨大变化。但是，原料的生产状态变化较小，也成为行业发展、节能减排、低碳经济发展的瓶颈。

　　目前我省镁质材料主要分为两大种类、六大系列。

　　1、 镁碳质及镁钙碳质耐火材料

　　含碳耐火材料包括镁碳、镁钙碳、镁铝碳、铝镁碳质耐火材料，为不烧耐火定形制品，是我省第一大生产品种，也是世界最大的生产基地，生产总量在150万吨左右，主要用于钢铁工业;最大生产企业为营口金龙集团和青花集团，无论理化指标和使用效果均达到了世界领先水平。

　　含碳耐火材料目前解决的问题是如何减少或避免结合剂沥青和树脂对环境及人员的危害。所以超低碳镁碳砖、镁钙碳砖及环保型镁碳砖、镁钙碳砖砖将成为这类产品的研究和发展重点。未来趋势是含碳耐火材料将是稳中有降的发展趋势。

　　2、 镁铝质耐火材料

　　镁铝质耐火材料主要指镁铝尖晶石砖、镁铝铁复合尖晶石砖和普通镁铝砖。它是很有发展潜力的耐火材料。主要用于新型水泥回转窑和钢包衬。目前，青花集团产品在干法水泥窑中使用，窑龄波动在10-15个月之间。镁铝质无碳钢包衬在260吨精炼钢包上使用最高可达130炉，今后在二次精炼炉、炼铜炉、炼镍炉、水泥回转窑烧成带上可能取代MgO-Cr2O3砖。

　　3、 镁铬质耐火材料

　　含Cr2O3或高铬耐火材料广泛用于炉外精炼RH炉、不锈钢精炼炉，如：VOD、AOD炉，有色金属熔炼炉和吹炼炉、煤的气化炉、石油化工的气化炉与转化炉、无碱玻璃纤维池窑、水泥回转窑烧成带以及处理垃圾的焚烧熔融炉等，产品包括普通镁铬砖、直接结合镁铬砖、共烧结镁铬砖、电熔再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖等，目前辽宁省大约有20-30万吨/年产量，青花集团每年就有10万吨左右的产量。目前国内90%以上RH炉设备使用青花集团的电熔再结合镁铬砖。在宝钢RH浸渍管创造了301炉国内最高纪录。

　　含Cr2O3耐火材料在氧化气氛与碱性氧化物(K2O、Na2O、CaO 等)共存时，在一定温度下其三价铬(Cr3+)会部分转化为对人类健康有害的六价铬(Cr6+)。六价铬的化合物可溶于水，也可以气相存在，因此六价铬可以通过烟气进入大气中，也会污染水源。

　　目前，水泥窑烧成带主要使用镁铬砖，所以今后无铬化及对含铬制品的生产条件、控制方法和废砖回收利用的研究就非常有意义。

　　4、 镁钙质耐火材料

　　镁钙质耐火材料包括含CaO20%~50%的镁钙烧成砖和不烧砖，是典型的绿色耐火材料，是我省名牌产品，全省近20万吨产量。营口青花集团2010年就生产13.7万吨，主要用于不锈钢冶炼的AOD炉、VOD炉、炉外精炼钢包、水泥回转窑烧成带等。

　　镁钙砖是应大力发展的绿色耐火材料，研究表明，MgO-CaO 材料能有效吸附钢水中的P、S和非金属夹杂物，1500℃以上钢水的P、S含量分别降低50%和35%，并且，夹杂物数量、尺寸、硬度都明显降低。

　　5、 镁质和镁锆质耐火材料

　　镁砖，包括电熔镁砖、高纯镁砖、中档镁砖和烧镁砖，广泛用于钢铁、玻璃、有色金属等行业，镁锆砖主要应用于玻璃窑和石灰窑。

　　6、 镁质不定形耐火材料

　　镁质不定形耐火材料主要包括浇注料、修补料、喷补料、捣打料、喷涂料、可塑料、干式料等。

　　该类产品，我省大致有100万吨生产量。不定形耐火材料由于生产线投资少、占地面积小、生产工艺简单、生产能耗低、能充分利用资源、产品技术含量高、产品附加值高，应大力发展。目前，日本不定形耐火材料占耐火材料总量74%，世界上其它发达国家达50%以上，辽宁只占20%左右。我省海城中兴集团电炉炉底捣打料、环保复合型中间包干性料达到国际领先水平，丹东科大鸿辉公司转炉修补料、喷补料达到国内领先水平，但总体上数量少、品种少，水平不高。高端产品核心技术还未达到世界先进水平，配套施工装备和拆炉装备还不齐全、不完善，综合服务水平低。所以，加大研发不定形耐火材料关键技术的力度，尤其应加强外加剂、结合剂、施工、拆炉装备研究与开发，提升不定形耐火材料生产规模、品种及品质，充分利用镁资源优势，满足高温工业需要。