轻烧氧化镁技术发展趋势

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我国菱镁矿资源储量居世界前列，也是世界上最大的镁生产国。菱镁矿资源储量高度集中，大中型矿床多，矿石质量优良，国际市场竞争力强；菱镁矿矿床以碳酸盐岩型矿床为主；菱镁矿的勘查程度高，利用程度高。经过加工后的菱镁矿可以广泛用于耐火材料、新型防火建材、冶金炼铁行业、提取金属镁及化学工业等。

工业上通常将菱镁矿进行初步煅烧得到氧化镁。不同煅烧温度可以制得理化性质不同的氧化镁，主要分为轻烧镁（700~1000℃）、重烧镁（1000℃以上）、电熔氧化镁（2500~3000℃）。轻烧氧化镁具有高比表面积和高化学活性，作为重要的化工原料和中间体，具有广阔的市场和应用前景。

轻烧氧化镁别称轻烧镁氧或苛性镁氧，是含镁矿物经煅烧或其他加工后的重要产品，主要采用在700~1000℃下煅烧天然菱镁矿的方法制取。

轻烧氧化镁是制备高功能精细无机材料、电子元器件、墨水和有害气体吸附剂的重要原料。可望发展用于高温、高腐蚀等严酷条件下的尖的材料，也可用于填充涂料、纸张和化妆品，用于塑料和橡胶的填充和增强，以及用于各种电子材料的辅助材料。

 轻烧氧化镁是生产镁质胶凝材料制品的主要原料，也是生产镁制品的原料。将轻烧氧化镁与氯化镁(硫酸镁)水溶液按比例配制，可以将其胶凝硬化，形成具有物理机械性能的硬化体，因此又称镁水泥。作为一种新型水泥，镁水泥具有重量轻、强度高、防火隔热、节能环保等优点，可广泛应用于装饰板、卫生洁具、天花板、地板砖、通风管道、防盗井盖、防火门窗、防火板材、隔墙板、人造大理石、镁制瓦、包装箱等建材行业，以及研磨工具、炉具、等行业。

菱镁矿经700～1000°C煅烧后可获得轻烧氧化镁。轻烧氧化镁具有吸附能力强，活性高，比表面积大等特点，广泛用于化工、陶瓷、耐火材料、医药等行业。目前，轻烧氧化镁的制备仍沿用传统的反射窑焙烧方法。生产工艺已有70～80年历史。菱镁矿石由反射窑窑顶加入，在窑内经半煤气燃烧方式加热到1000℃分解，分解后物料进入窑底料仓，用人工接料小车将400～800℃高温物料推到料场倾倒地面自然冷却，再经人工热选获得块状轻烧氧化镁，经粉磨设备磨碎后得到轻烧氧化镁粉。反射窑只能焙烧块矿(50～300mm)原料，而且设备简陋，技术落后，生产效率低，能耗高，产品活性低、质量差，资源浪费严重，劳动作业条件差，粉尘污染严重。

菱镁矿的主要成分为碳酸镁(MgCO3)，理论组成为MgO47.81％，CO2 52.19％，在菱镁矿的煅烧过程中，MgCO3分解产生约5l％左右的CO2气体。通过计算可知，生产1吨轻烧氧化镁粉，平均需用2.3吨的一级菱镁矿矿石，消耗0.3吨标准煤。按每吨菱镁矿分解产生0.51吨CO2气体，每吨煤中C燃烧生成3.4吨CO2气体计算，每生产1吨轻烧氧化镁粉，将生成2.19吨CO2气体。我国轻烧氧化镁年产能在1000万吨以上，每年将产生近2200万吨CO2，这些CO2与反射窑中燃料燃烧生成的烟气混合在一起，其浓度很低，一般在10％～20％，很难收集利用，这些混合气体被排放到大气中，造成严重的环境污染。近年来我国有些菱镁矿加工企业尝试从菱镁矿煅烧过程中排出的废气中回收CO2，在菱镁矿生产轻烧氧化镁过程中增加回收装置，将外排的CO2气体回收。然而，由于反射窑单窑规模小，废气流量极不稳定，废气不易收集，尤其是废气量大，其中CO2气体的浓度低，造成CO2回收设备投资大，运行成本过高，生产企业难以接受。这些企业的尝试均已失败而告终，造成了很大的经济损失。

反射窑焙烧方法存在着能耗高，产物性质不稳定和活性差等缺点，大大限制了轻烧氧化镁的生产与应用。近年来，悬浮态快速煅烧技术已逐渐被广泛应用，这种技术可以使物料以单颗粒的形式悬浮分散在高温空气中，从而具有传热面积大，综合传热系数大，传递动力大，煅烧速度快和热效率高的特点。

1)采用悬浮态煅烧菱镁矿可在短时间内获得高活性轻烧氧化镁，得到的轻烧氧化镁晶粒尺寸小，结晶度低，比表面积大。

2)在菱镁矿基本分解完全的前提下，随着煅烧温度的升高和保温时间的延长，轻烧氧化镁的活性降低。

3)当煅烧温度为850°C，保温时间为180s时制备出的轻烧氧化镁活性最高，其活性指数为3.33，柠檬酸显色时间为30s。

将轻烧镁进行化学处理后，可以制成多种镁盐，用作医药、橡胶、人造纤维、造纸等方面的原料。但是，在生产轻烧氧化镁的过程中经常会产生含有大量颗粒物和氮氧化物的烟气，对环境造成很大的危害。随着环保要求越来越严格，采用高效设备及技术对轻烧窑烟气进行治理已迫在眉睫。

根据轻烧窑的烟气特点，结合近年来脱硫脱硝技术在各行业的推广应用经验，可用于轻烧窑的工艺路线有两种：（1）脱硫前脱硝—布袋除尘+中温SCR脱硝+湿法脱硫；（2）脱硫后脱硝—SDS干法脱硫除尘+低温SCR脱硝。

首先，轻烧窑烟气温度低且波动大，如采用中温SCR脱硝，需要设置热风炉和GGH换热器将烟气温度升高到280℃以上。氧化镁厂可利用的燃料气一般只有天然气，天然气单价约2.6元/m3。以一台10000m3/h的轻烧窑烟气为例，烟气温度每升高10℃，仅天然气消耗一项，年运行成本增加约10万元/年。在实际应用中，采用中温SCR，热风炉对烟气升温的幅度不低于30℃，天然气消耗成本不低于30万元/年。而采用150℃的低温SCR，热风炉仅在烟气温度低于150℃时使用，天然气消耗大幅降低；同时，由于仅需间歇性对烟气进行加热，无需设置GGH换热器，减少系统投资。

其次，轻烧窑烟气二氧化硫含量较低，采用SDS干法脱硫即可达标排放。SDS脱硫温降低，不会引起天然气消耗的明显增加。同时，SDS法的脱硫剂以干粉形式直接喷入烟道中，不需要设置制浆系统和脱硫塔，且没有废水产生，投资成本和运行成本均比湿法脱硫低。

最后，脱硫后脱硝——SDS干法脱硫除尘+低温SCR脱硝工艺不需要设置GGH和脱硫塔，系统阻力比脱硫前脱硝工艺低2000Pa以上，因此引风机功耗明显降低。以一台10000m3/h的轻烧窑烟气为例，引风机功耗可降低约15万元/年。