輕燒氧化鎂技術(shù)發(fā)展趨勢

• 陳博 2023年6月25日 來源：中研網(wǎng) 1042 66
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工業(yè)上通常將菱鎂礦進行初步煅燒得到氧化鎂。不同煅燒溫度可以制得理化性質(zhì)不同的氧化鎂，主要分為輕燒鎂（700~1000℃）、重?zé)V（1000℃以上）、電熔氧化鎂（2500~3000℃）。輕燒氧化鎂具有高比表面積和高化學(xué)活性，作為重要的化工原料和中間體，具有廣闊的市場和應(yīng)

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我國菱鎂礦資源儲量居世界前列，也是世界上最大的鎂生產(chǎn)國。菱鎂礦資源儲量高度集中，大中型礦床多，礦石質(zhì)量優(yōu)良，國際市場競爭力強；菱鎂礦礦床以碳酸鹽巖型礦床為主；菱鎂礦的勘查程度高，利用程度高。經(jīng)過加工后的菱鎂礦可以廣泛用于耐火材料、新型防火建材、冶金煉鐵行業(yè)、提取金屬鎂及化學(xué)工業(yè)等。

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工業(yè)上通常將菱鎂礦進行初步煅燒得到氧化鎂。不同煅燒溫度可以制得理化性質(zhì)不同的氧化鎂，主要分為輕燒鎂（700~1000℃）、重?zé)V（1000℃以上）、電熔氧化鎂（2500~3000℃）。輕燒氧化鎂具有高比表面積和高化學(xué)活性，作為重要的化工原料和中間體，具有廣闊的市場和應(yīng)用前景。

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輕燒氧化鎂別稱輕燒鎂氧或苛性鎂氧，是含鎂礦物經(jīng)煅燒或其他加工后的重要產(chǎn)品，主要采用在700~1000℃下煅燒天然菱鎂礦的方法制取。

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輕燒氧化鎂是制備高功能精細無機材料、電子元器件、墨水和有害氣體吸附劑的重要原料?？赏l(fā)展用于高溫、高腐蝕等嚴酷條件下的尖的材料，也可用于填充涂料、紙張和化妝品，用于塑料和橡膠的填充和增強，以及用于各種電子材料的輔助材料。

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?輕燒氧化鎂是生產(chǎn)鎂質(zhì)膠凝材料制品的主要原料，也是生產(chǎn)鎂制品的原料。將輕燒氧化鎂與氯化鎂(硫酸鎂)水溶液按比例配制，可以將其膠凝硬化，形成具有物理機械性能的硬化體，因此又稱鎂水泥。作為一種新型水泥，鎂水泥具有重量輕、強度高、防火隔熱、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于裝飾板、衛(wèi)生潔具、天花板、地板磚、通風(fēng)管道、防盜井蓋、防火門窗、防火板材、隔墻板、人造大理石、鎂制瓦、包裝箱等建材行業(yè)，以及研磨工具、爐具、等行業(yè)。

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菱鎂礦經(jīng)700～1000°C煅燒后可獲得輕燒氧化鎂。輕燒氧化鎂具有吸附能力強，活性高，比表面積大等特點，廣泛用于化工、陶瓷、耐火材料、醫(yī)藥等行業(yè)。目前，輕燒氧化鎂的制備仍沿用傳統(tǒng)的反射窯焙燒方法。生產(chǎn)工藝已有70～80年歷史。菱鎂礦石由反射窯窯頂加入，在窯內(nèi)經(jīng)半煤氣燃燒方式加熱到1000℃分解，分解后物料進入窯底料倉，用人工接料小車將400～800℃高溫物料推到料場傾倒地面自然冷卻，再經(jīng)人工熱選獲得塊狀輕燒氧化鎂，經(jīng)粉磨設(shè)備磨碎后得到輕燒氧化鎂粉。反射窯只能焙燒塊礦(50～300mm)原料，而且設(shè)備簡陋，技術(shù)落后，生產(chǎn)效率低，能耗高，產(chǎn)品活性低、質(zhì)量差，資源浪費嚴重，勞動作業(yè)條件差，粉塵污染嚴重。

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菱鎂礦的主要成分為碳酸鎂(MgCO3)，理論組成為MgO47.81％，CO2 52.19％，在菱鎂礦的煅燒過程中，MgCO3分解產(chǎn)生約5l％左右的CO2氣體。通過計算可知，生產(chǎn)1噸輕燒氧化鎂粉，平均需用2.3噸的一級菱鎂礦礦石，消耗0.3噸標(biāo)準煤。按每噸菱鎂礦分解產(chǎn)生0.51噸CO2氣體，每噸煤中C燃燒生成3.4噸CO2氣體計算，每生產(chǎn)1噸輕燒氧化鎂粉，將生成2.19噸CO2氣體。我國輕燒氧化鎂年產(chǎn)能在1000萬噸以上，每年將產(chǎn)生近2200萬噸CO2，這些CO2與反射窯中燃料燃燒生成的煙氣混合在一起，其濃度很低，一般在10％～20％，很難收集利用，這些混合氣體被排放到大氣中，造成嚴重的環(huán)境污染。近年來我國有些菱鎂礦加工企業(yè)嘗試從菱鎂礦煅燒過程中排出的廢氣中回收CO2，在菱鎂礦生產(chǎn)輕燒氧化鎂過程中增加回收裝置，將外排的CO2氣體回收。然而，由于反射窯單窯規(guī)模小，廢氣流量極不穩(wěn)定，廢氣不易收集，尤其是廢氣量大，其中CO2氣體的濃度低，造成CO2回收設(shè)備投資大，運行成本過高，生產(chǎn)企業(yè)難以接受。這些企業(yè)的嘗試均已失敗而告終，造成了很大的經(jīng)濟損失。

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反射窯焙燒方法存在著能耗高，產(chǎn)物性質(zhì)不穩(wěn)定和活性差等缺點，大大限制了輕燒氧化鎂的生產(chǎn)與應(yīng)用。近年來，懸浮態(tài)快速煅燒技術(shù)已逐漸被廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)可以使物料以單顆粒的形式懸浮分散在高溫空氣中，從而具有傳熱面積大，綜合傳熱系數(shù)大，傳遞動力大，煅燒速度快和熱效率高的特點。

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1)采用懸浮態(tài)煅燒菱鎂礦可在短時間內(nèi)獲得高活性輕燒氧化鎂，得到的輕燒氧化鎂晶粒尺寸小，結(jié)晶度低，比表面積大。

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2)在菱鎂礦基本分解完全的前提下，隨著煅燒溫度的升高和保溫時間的延長，輕燒氧化鎂的活性降低。

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3)當(dāng)煅燒溫度為850°C，保溫時間為180s時制備出的輕燒氧化鎂活性最高，其活性指數(shù)為3.33，檸檬酸顯色時間為30s。

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將輕燒鎂進行化學(xué)處理后，可以制成多種鎂鹽，用作醫(yī)藥、橡膠、人造纖維、造紙等方面的原料。但是，在生產(chǎn)輕燒氧化鎂的過程中經(jīng)常會產(chǎn)生含有大量顆粒物和氮氧化物的煙氣，對環(huán)境造成很大的危害。隨著環(huán)保要求越來越嚴格，采用高效設(shè)備及技術(shù)對輕燒窯煙氣進行治理已迫在眉睫。

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根據(jù)輕燒窯的煙氣特點，結(jié)合近年來脫硫脫硝技術(shù)在各行業(yè)的推廣應(yīng)用經(jīng)驗，可用于輕燒窯的工藝路線有兩種：（1）脫硫前脫硝—布袋除塵+中溫SCR脫硝+濕法脫硫；（2）脫硫后脫硝—SDS干法脫硫除塵+低溫SCR脫硝。

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首先，輕燒窯煙氣溫度低且波動大，如采用中溫SCR脫硝，需要設(shè)置熱風(fēng)爐和GGH換熱器將煙氣溫度升高到280℃以上。氧化鎂廠可利用的燃料氣一般只有天然氣，天然氣單價約2.6元/m3。以一臺10000m3/h的輕燒窯煙氣為例，煙氣溫度每升高10℃，僅天然氣消耗一項，年運行成本增加約10萬元/年。在實際應(yīng)用中，采用中溫SCR，熱風(fēng)爐對煙氣升溫的幅度不低于30℃，天然氣消耗成本不低于30萬元/年。而采用150℃的低溫SCR，熱風(fēng)爐僅在煙氣溫度低于150℃時使用，天然氣消耗大幅降低；同時，由于僅需間歇性對煙氣進行加熱，無需設(shè)置GGH換熱器，減少系統(tǒng)投資。

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其次，輕燒窯煙氣二氧化硫含量較低，采用SDS干法脫硫即可達標(biāo)排放。SDS脫硫溫降低，不會引起天然氣消耗的明顯增加。同時，SDS法的脫硫劑以干粉形式直接噴入煙道中，不需要設(shè)置制漿系統(tǒng)和脫硫塔，且沒有廢水產(chǎn)生，投資成本和運行成本均比濕法脫硫低。

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最后，脫硫后脫硝——SDS干法脫硫除塵+低溫SCR脫硝工藝不需要設(shè)置GGH和脫硫塔，系統(tǒng)阻力比脫硫前脫硝工藝低2000Pa以上，因此引風(fēng)機功耗明顯降低。以一臺10000m3/h的輕燒窯煙氣為例，引風(fēng)機功耗可降低約15萬元/年。

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