辽宁省菱镁矿及镁质耐火材料产业的发展战略

　　张国栋 袁政禾 游杰刚

　　辽宁科技大学材料科学与工程学院 鞍山114044

摘要 讨论、分析了辽宁崔菱镁矿资源、镁砂、碱性耐火材料生产及市场情况，提出了菱镁矿选矿及提纯路线，科学规划镁矿资源基地的产业发展思路。企业应树立“品牌”意识，加强科技创新能力，首先把镁质原料做精、做强、做大，在制品生产上，稳定发展规模，重点发展优质高效镁质耐火材料。

关键词 菱镁矿，镁质耐火材料，发展战略

辽宁地区拥有世界上罕见的优质菱镁矿资源，其储量大，品位高，埋藏浅，易开采，具有大规模工业开采的价值。上世纪90年代，本地区融成为世界最大的镁质原料出口基地。随蒋高温工业及钢铁工业的发展，2l世纪初，该地区区建立了以民营企业为主的一大批镁质耐火原料和镁质耐火制品生产企业，碱性耐火材料原材料生产具有相当规模。尽管辽南地区在镁资源利用方面有一定突破，但是在镁资源综合利用，耐火材料制晶生产品种和技术上还存在着产业结构不合理，深加工能力不强，缺乏系统的科技创新能力等问题。所以，深入、系统、全面地研究辽宁菱镁矿资源综合利用和镁质耐火材料产业长远发展战略具有非常重要的意义。

1 菱镁矿资源和镁砂生产及市场状况分析

1.1 菱镁矿资源和镁质耐火原料状况

辽宁省是我国菱镁矿储量最集中的地区，保有储量25.17亿t，约占全国储量的85%，占世界储量的25%。据预测，辽宁卷菱镁矿的远景储量可达80亿t左右，主要分布在海城、大石桥、岫岩、凤城、宽甸、抚顺等地区[1]。

目前，全省生产碱性耐火材料原料和制品(包括镁碳质耐火材料、不定形耐火材料)的企业有几百家，年产量超过l 000万t，其规模和品种不断扩大。同时，日本、欧洲、美国、韩国、印度等外方企业纷纷在辽南地区投资建设碱性耐火制品生产线。目前，全省已建成或正在建设的高温隧道窑达50条之多，将形成几百万吨碱性耐火材料的生产能力。如果加上为钢铁工业生产的镁碳质耐火制品和碱性不定形耐火材料以及出口原料，对镁质耐火原料的总震求量有近千万吨之巨，并且需求量继续增加。辽南地区耐火企业生产方式将从过去的以出门镁砂为主转变为以出口镁砂为主，成为世界上最大的镁质耐火材料生产基地。

由于对镁质原料需求的猛增，镁矿的开发和初级原料的开发速度也迅猛增加，使矿山开发的合理性遭到破坏，矿石质量迅速滑坡，导致各级烧结镁砂与电熔镁砂的MgO平均含量下降了0.5%。目前，原来的特级矿已十分罕见，一级矿紧缺，优质矿石大幅度涨价，甚至翻了好儿番。优质初级原料的紧缺除了矿山的不合理开采外，另一个主要原因是优质耐火制品的开发对原料提出了更为苛刻的要求。由于特级原料并不能从原矿直接生产出来，所以矿石提纯和镁资源合理的科学的综合利用是今后发展的一个十分重要的课题。

1.2各类镁砂品种的生产及市场状况分析

1.2.1 高纯镁砂

高纯镁砂目前尚无规范的定级，为了便于分析，搬据当前市场情况暂做以下分级：

(1)特优级镁砂：ω(MgO) ≥97.5%，m(CaO)/辫(SiO2)>12，体积密度≥3.3 g·cm-3;

(2)优级镁砂：ω(MgO) ≥97.2%，体积密度≥3.28 g·cm-3：

(3)普通镁砂：ω(MgO)≥96。8%，体积密度≥3.25 g·cm-3。

特优级镁砂目前在市场上并没有稳定供应的产懿，仅辽南地区少数凡家能生产，其价格每吨l 700—1 800元，鼠供不应求;大部分高纯镁砂属普通镁砂级，其价格为每吨l 100~l 300元。高纯镁砂的市场状况是总量基本供需平衡，但优质镁砂紧缺。而业内各方面努力开发的特优品(体积密度≥3.4 g·cm-3的特优级镁砂)在国外也十分受欢迎，需求量很大，且价格很高。这种特优品的生产除了需高纯的轻烧MgO粉外，还需较特殊的生产工艺。

高纯镁砂的应用：高级直接结合镁砖、镁复合尖晶石砖的主体原料;作为炼钢用镁碳砖的原料，取代部分电熔镁砂，作为降低成本的措施。根据国家的能源政策，今后电熔镁砂将实行分类电价，电熔镁砂涨价已是必然，部分电熔镁砂将用优质高纯烧结镁砂取代，所以优质高纯镁砂将更为紧缺。高纯镁砂的油烧窑技术在我国已比较成熟，现在重点应对其原料工序进行进一步技术开发。

1.2.2中档镁砂中档镁砂是MgO含量为95%左右的烧结镁砂，是采用轻烧MgO粉为原料，经半干法成球，以焦炭、重油为燃料在竖窑中烧结而成的。

近几年来，中档镁砂在工艺上也有了很大改进，主要是：

(1)为提高纯度和减少灰分污染，采用低灰分的白煤作燃料，这一措施已被广泛采用;

(2)改造出窑机械，变原有间隙式出窑为机械连续出料，稳定了热工制度，提高了质量。目前已改造、试用成功，年内将全部推广;

(3)采用油窑烧结。为了进一步降低固体燃料灰分对镁砂的污染，用低档原料制造中档镁砂，有几家企业试用燃油的竖窑煅烧中档镁砂获得成功，并且燃料单耗费用低于过去固体燃料。目前，有关企业正在扩建油烧中档镁砂窑。

中档镁砂是镁制品中一个重要的必不可少的镁砂品种，其应用于中档镁砖、直接结合镁砖、镁复合尖晶石砖以及一些镁质不定形耐火材料中。

1.2.3轻烧MgO粉

传统的轻烧MgO粉是用原矿石在反射炉中焙烧加工而成的。传统反射炉近几年来有了较大的改进;

(1)将直接烧烟煤改为用煤气发生炉产生的煤气进行焙烧，解决了黑烟排放对环境的污染，并提高了热效率;

(2)对窑型进行了适当改造，提高了热工效率，降低了煤耗;

(3)对出窑热料的显热进行回收利用，降低燃料单耗。初步试验已取得了效果。

传统的反射炉目前尚不能淘汰，应引导企业进一步对现有窑进行改进并着重改善操作工艺，以提高轻烧MgO粉的活性，并进一步降低能耗。轻烧MgO粉生产除用原矿石在反射炉内焙烧外，还可用原矿石浮选后的精矿粉在沸腾炉或悬浮炉内焙烧，其活性大大优于反射炉焙烧制品。

轻烧MgO粉是一种十分重要的基础镁质原料，根据其化学成分及形状不同分别应用于以下方面：(1)压球制造各种品位的高纯镁砂、中档镁砂;(2)与不同A12O3含量的原料合成尖晶石等复合材料;(3)用于电熔镁砂(耐火级或电工级);(4)用作转炉脱硫粉剂的基础原料;(5)用作深加工镁质制品的基础原料，如轻质MgO、轻质MgCO3等;(6)用作镁肥、菱镁化工产品的基础原料。

1.2.4电熔镁砂

电熔镁砂结晶大，致密，是炼钢转炉、电炉以及精炼钢包渣线镁碳砖不可取代的最佳主体原料。由于电熔镁砂生产将消耗大量的电能，属国家能源政策限制发展的产业，将受到实施分类电价政策的冲击。电熔镁砂生产企业技术开发的重点是综合节能技术。其措施是：

(1)大功率。各相关企业更换大功率变压器后，单位电耗有明显的降低。

(2)合成精料。电熔炉所投原料由原来单一矿石变为部分轻烧熟料，并尽量提高其原料纯度。如海城镁矿采用精矿粉与轻烧MgO粉合成球为主体原料后，电熔镁砂电耗由2 900 kW·h降到2 200 kW·h。由于采用精料原则，高品位电熔镁砂收得率也相应提高。

(3)低频电源。实践证明，低频电源的使用有较明显的节能作用。

1.2.5重烧镁砂

该品种应用于低档镁砂的生产以及用作补炉料的主体原料。由于采用二、三级菱镁矿原矿石，用竖窑生产，产品的价位较低，但还有一定的市场。其生产的主要问题是污染粉尘的排放。

2 选矿提纯及其方向路线

仅依靠原矿生产原料已不能维持优质原料的生产，只有对原矿石进行选矿提纯才能生产出优质品位的初级原料，才能保证原料生产的正常运行。原料提纯的方法有：(1)浮选提纯;(2)热选提纯，即在生产轻烧MgO粉过程中进行提纯;(3)轻烧MgO粉水浆提纯——即将轻烧Mgo粉制成水浆，利用水浆中杂质矿相的密度差进行提纯;(4)化学与磁选提纯，是生产电工级镁砂时为除含铁杂质的一种提纯方法。

以上几种原料提纯方法的综合选用可以达到更好的效果，但最基本的提纯方法是浮选提纯法。在矿石浮选方案中主要的原则目标是：(1)对低品位矿石进行最大限度选矿，提高已开采矿石的利用率;(2)科学地确定精矿粉分类分级品位，提高选矿效率，减少尾矿排放。

海城相关企业前段时间对浮选后的尾矿做了大量工作，认为其综合利用空间很大，轻烧后的活性尾矿粉能应用于各种镁化工的原料，其销售价不低于一般轻烧MgO粉，效益十分可观。

3碱性耐火材料的生产与市场情况分析

碱性耐火材料是以MgO和CaO为主要成分的一类耐火材料，产品大约占耐火品种总量的50%。这类制品在冶金、水泥、玻璃、有色金属冶炼方面有着广泛的应用，对各类炉渣有良好的抗侵蚀性，并具有相当高的高温性能。

目前以镁资源为主的碱性耐火材料大致应用为以下几个方面：

(1)用于炼钢领域的不烧耐火制品

目前辽宁省企业生产的不烧耐火制品如镁碳砖、铝镁碳砖主要用于转炉、电炉、钢包内衬。国内需求量在百万吨以上，辽宁省每年还有几十万吨的出口量，并且还在继续增长。

(2)以镁砂为主要原料的不定形耐火材料

辽南地区企业生产的不定形耐火材料主要是应用在连铸中间包、电炉、转炉和钢包的镁质不定形耐火材料，品种主要为浇注料、喷补料、投射料、涂抹料、捣打料、干振料等，其国内外的需求总量在几十万吨以上。

由于这些年来，针对钢铁企业所用耐火材料深加工产品的企业发展迅速，产能大大超过市场需求。钢厂对转炉、电炉、钢包、中问包已逐步实行耐火材料单耗总承包，其要求十分苛刻，这些制品生产企业效益迅速下滑，大部分企业处于微利状态。

(3)碱性烧成制品系列

目前辽宁企业生产的碱性烧成制品主要为3大类：大型水泥窑用各种镁尖晶石、镁铬系列产品;玻璃窑用镁砖、镁铬砖、镁尖晶石砖、镁锆砖等;有色金属冶炼、钢包精炼和其他高温工业用的中高档镁铬砖和镁尖晶石砖。

同样，由于产能过剩与原材料涨价，生产企业效益下滑较为明显。

(4)应用于不锈钢冶炼(AOD炉和VOD炉)的镁钙砖

由于国内特钢的发展，镁钙砖需求量迅猛增长。目前，国内市场每年需求量在几十万吨以上，辽宁省产能超过需求，但国内产品性能不理想，还有一部分需要进口，再加上出口有限，大部分镁钙砖生产企业效益并不十分看好。

4科学规划镁矿资源基地的产业发展思路

(1)首先把镁质原材料做精、做强、做大

今后发展的战略方针是：在提高菱镁矿资源综合利用率以及提高轻烧镁砂、重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂、电熔镁砂质量稳定性的基础上适当扩大产品的规模，加快发展优质合成镁砂，如镁白云石砂、镁铝尖晶石砂、镁铬砂、电熔尖晶石砂、电熔Al2O3-尖晶石-ZrO2砂、镁橄榄石砂等。为此，需强化矿山和煅烧厂的管理，还要采取先进的工艺设备。

辽南地区是世界上罕有的优质菱镁矿资源基地，资源的优势是绝对的，不要一味盲目导向镁资源深加工，把以菱镁矿为原料的镁质耐火原料做精、做强和做大是辽宁镁资源的一个基本思路。

“做精”就是精品方针，通过各种选矿手段，把各种基础原料在纯度及其理化性能上做到最优化，才能为产品深加工打好基础。

“做强”就是要打实企业发展的基础，重视矿山资源的合理开发，在矿石资源的综合利用，各种选矿技术的研究和尾矿的最优化综合利用上，强化科研力度，达到延长矿山开采年限，减少尾矿排放，从而降低原料生产成本。

“做大”就是针对市场需求，不断扩大基础原料的品种，重视合成原料的开发，在产品性能、品种优质的情况下，不断开发国内外相关行业的制品市场。

对企业来说，只有专业化才能做精、做强、做大，任何没有基础的多元化都是导致企业走向衰败的开始。

(2)在制品生产上，稳定发展规模，重点发展优质高效镁质制品镁质耐火制品

今后的发展趋势是：镁铬材料逐渐减少;MgO—C材料产量水平保持稳定;MgO—A1203材料将大幅度增长;MgO—CaO材料系列化、多品种化，产量稳定增长。

镁质耐火制品经历了白云石砖——MgO砖—MgO—Cr2O3砖和MgO—Al2O3砖——直接结合MgO—Cr2O3砖——焦油结合白云石砖和油浸白云石砖——MgO一C砖豹演变历程。由于环保问题，MgO—Cr2O3材料今后在炼钢真空精炼炉、炼钢、镍炉和水泥回转窑烧成带的应用上很可能被MgO—A12O3、MgO—CaO系列材料取代，产量会逐渐减少。MgO—C材料由于我国原料的优势以及该品种抗侵蚀强的特性，将会随着钢产量增加而适当提高产量，将会基本保持稳定，同时重点发展低碳MgO一C砖和低碳MgO—CaO砖。MgO一Al2O3材料由于原料资源优势及优良高温性能必将逐渐取代MgO—Cr2O3材料和扩大使用范围。隧着不同品种、系列MgO一Al2O3材料的开发，其产量将大幅度增加。MgO—CaO材料由于突出的特性将会逐步取代MgO—Cr2O3材料在水泥窑和炉外精炼上的应用，同时在钢包、炉外精炼、特钢冶炼上应用将逐渐扩大，随着研究开发其产晶品种秘系列将逐步增多。

企业在注霉产品品种和质量基础上，还要注意品牌效应。品牌是企业的信誉、产品信誉的象征。创企业品簿是一个“修炼”的过程，要下功夫积蓄企业资源的研发实力，并建一个完善的旗量管理体系。只有创品牌的企业才能牢固地占领圈内外市场并取得企业高效益。产品的品种和规模要根据国内外市场状况科学规划，做到高起点、高档次。

(3)重视科技研究开发工作

改革开放以来，耐火行业燕视生产翻经济发展，缺乏基础理论、耐火材料应用糕础和实用技术系统研究，自主创新能力非常弱，环保型耐火材料开发力度不够。辽宁企韭普邃科研麓力弱，企韭辩研组织橇擒不完善，不足以满足企业市场开发中的新产品的持续开发，产晶工艺合理化改进和售后服务。强化企业科技开发工作是当前辽宁耐火企监刻不容缓的工作。

参考文献[1] 陈肇发，李红霞.镁资源综合利用及镁质耐火材料的发展.耐火材料，2005，39(1)：1—5

 

【中国镁质材料网 采编：ZY】