镁质原料是指可用于生产镁质耐火材料、镁质化工材料、金属镁等产品的含镁矿物，主要分为固体矿物如菱镁矿、白云石、水镁石等和液体矿物如海水、盐湖卤水等。菱镁矿是世界上最重要的耐火原料之一，菱镁矿石主要用于煅烧轻烧氧化镁(CCM)、烧结镁砂(DBM)、电熔镁砂(FM)等耐火原料，是生产镁质耐火材料的基础材料。中国是世界菱镁矿资源最为丰富的国家之一，菱镁矿资源主要分布在辽宁和山东等省，集中在辽宁省。据辽宁省地质资源厅2011年1月公布的数据，目前已查明了辽宁省菱镁矿储量34.13亿t，约占全国的85%和世界的20%。辽宁菱镁矿储量、开采量及镁质耐火材料生产量、出口量均居世界首位。目前辽宁已经地质勘查的矿区有12个，现有矿山开采企业121家，年开采≥(MgO)≥44%的特、一、二、三级矿石约1600万吨。

耐火材料工作者立足于本国菱镁矿资源特点，以自力更生为主，积极开展国际交流合作，不断提高镁质原料的工艺装备和生产技术水平，基本解决了优质镁质耐火原料的供应，保证了中国高温工业如钢铁、有色金属冶炼、水泥、玻璃等对镁质耐火材料的需求，并有一定量的出口。经过几十年的发展，辽宁镁质耐火材料行业已涌现出一批技术力量和生产实力比较雄厚的企业集团，其产品产量及质量均居中国同行业前列，部分产品达到国际先进水平。山东省年生产烧结镁砂约2万吨，合成镁钙砂7万吨，轻烧氧化镁约40万吨，不生产电熔镁砂。

01镁质耐火原料主要产品及生产现状

1、轻烧氧化镁

目前，中国以菱镁石为原料，通过反射炉轻烧加工为轻烧氧化镁粉(CCM)。轻烧氧化镁的数量大，用途广，是一种十分重要的镁质基础原料。根据其不同的化学组成、粒度和性能，分别应用于：经压球煅烧成各种品位的烧结镁砂(DBM)，与含Al2O3、CaO等的原料合成镁铝尖晶石砂、镁钙砂等复合材料，生产电熔镁砂(FM，耐火级或电工级)，生产转炉溅渣护炉镁球等。上述产品主要作为耐火材料制品的原料。此外，它还是镁化工产品如轻质Mgo、轻质MsCO、镁肥、镁建材、饲料添加剂等的原料。

传统的轻烧氧化镁是用菱镁石在反射炉中焙烧而成的。采用反射炉生产轻烧氧化镁历经七八十年的生存发展还未淘汰，是因为该窑炉有其突出特点：1)工艺简单、实用;2)投资小，上马快，易操作;3)适合辽南地区菱镁石特点。近十几年来，对反射炉的生产工艺也进行了较大改进，主要表现在：

(1)改用清洁燃料，将原直接烧烟煤改为以简易煤气发生炉生产的煤气作燃料进行焙烧，避免燃料灰分对轻烧氧化镁污染;基本解决了黑烟排放对环境的污染，并提高了热效率。

(2)对窑型进行改造，增大窑的容积，提高了产量，降低燃料单耗。早期反射炉仅7.8 m3，产量10 t·d-1;以后扩大为18 m3，产量20t·d-1。经不断改进窑型和蓖板材质，目前反射炉单炉产量可达约30 t·d-1，燃耗相应不断下降。

但是，中国以菱镁石经反射炉焙烧生产轻烧氧化镁粉目前仍存在以下问题：(1)采矿活动简单，人工分采;(2)人工操作，窑温稳定性差，能耗高;(3)人窑用块矿，碎矿弃之，料耗高;(4)烟气未经处理，污染环境;(5)冷却敞开式，劳动条件差，导致目前招工难;(6)研磨设备简单，粒度控制差，最终产品品质低，波动大。

因此，中国轻烧氧化镁生产必须实行采矿一成品一包装全过程控制，按用户要求生产，并研究和推广先进轻烧氧化镁焙烧技术和炉窑。推荐将大型悬浮窑、多层炉(耗式炉MHK)用于轻烧和高效轻烧氧化镁。

2、烧结镁砂

国标GB/T2273--2007规定了Mgo质量分数为83%一98%的适用于生产耐火材料用的各种烧结镁砂的理化性能。从历史沿革看，烧结镁砂被称为冶金砂、重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂。

2.1冶金砂

在中国第一个五年计划(1952--1957年)期间，原苏联援建的中国第一个生产碱性耐火材料工厂——鞍山钢铁公司大石桥镁砖厂一期工程投产，制砂车间采用了矿石细磨、成球盘、炉篦机、回转窑的半干法工艺，生产冶金砂用于平炉烧结炉底和修补。随着炼钢平炉改为转炉，该产品在20世纪90年代被淘汰。

2.2重烧镁砂

目前，中国烧结镁砂总产量每年为400万~450万t，沿袭行业习惯，将烧结镁砂大体分为重烧镁砂、中档镁砂、高纯镁砂。20世纪80年代之前，在长达30多年期间，全国烧结镁砂的生产主要由原鞍钢大石桥镁矿承担，先后采用25、32、40、47和55m3的竖窑，以焦炭为燃料，块状菱镁石为原料，采取一步煅烧和人工出料生产w(MgO)≈92%的重烧镁砂，为全国的炼钢平炉用砖提供原料。该工艺缺陷是：

(1)矿石利用率低。细颗粒矿石不能利用。

(2)杂质含量高。焦炭中的灰分会对镁砂造成污染，使镁砂的SiO2、Al2O3含量增加，最高Mgo含量(w)仅能保证92%。

(3)连续操作程度差。大块菱镁石矿受热分解产生小颗粒矿粘附于窑壁，产生“粘窑”，窑内物料易发生“结坨”，这都造成窑内料流及热工制度的改变频繁，导致停运事故，无法实现机械化操作。

(4)镁砂的致密度低。菱镁矿在窑内预热带分解，放出CO2变成轻烧MgO，但其MgCO3母盐假象依然存在，不利于镁砂的进一步致密化，导致烧结镁砂的体积密度仅为3.0~3.1g·cm-3。

(5)环境污染严重。菱镁矿分解出大量的CO2和燃烧的烟气夹杂着细小焦炭粒子及轻烧粉尘飞出窑外，污染环境，且高温烟气治理困难。目前中国重烧镁砂仍采用二、三级矿石在固体燃料竖窑中煅烧生产。重烧镁砂的w(MgO)=90%~92%，体积密度约3.10

g·cm-3。重烧镁砂是生产普通镁质烧成砖及不定形耐火材料的主要原料，辽宁省目前年产量估计250万t。由于可以利用三级矿，产品价格低且有市场，目前难以淘汰。

2.3中档镁砂

为了提高镁砂的致密度和纯度，中国耐火材料界开展了二步煅烧镁砂的工艺研究和工业试验。采用适合国情的新工艺、新流程，促进了烧结镁砂生产的技术进步。20世纪80年代初期，海城镁矿利用优质菱镁矿石经反射炉轻烧，雷蒙磨细磨，半干法二段压球，焦炭竖窑煅烧，生产出了w(MgO)≥95%、体积密度≥3.20g·cm-3的中档镁砂。该成果迅速被推广，形成了年产几十万吨的规模。此后该工艺还被推广用于生产合成镁钙砂等合成砂产品。

目前中档镁砂可分为94、95两个牌号，体积密度为3.20~3.25g·cm-3。中档镁砂是镁砂的重要品种，主要用于生产中档镁砖、直接结合镁砖、镁尖晶石砖以及一些镁质不定形耐火材料。

2.4高纯镁砂

1980年，原冶金部矿山司组织实施《天然菱镁矿制取优质高纯镁砂新工艺技术及高温竖窑》课题，在海城镁矿建年产0.7万t高纯镁砂中试生产线，针对大结晶菱镁石难烧结特点，开发了菱镁石轻烧、磨细、高压压球和死烧的“二步煅烧”新工艺，经数年攻关，制成了w(MgO)≥98%、体积密度为3.30g·cm-3的高纯镁砂，达到了攻关目标。立足利用粉矿，采用了浮选工艺，又从欧洲引进年产5万t高纯镁砂生产线的关键设备(悬浮焙烧炉、辊式磨、高压压球机、高温油竖窑等)，自主攻关结合引进结束了我国没有高纯镁砂的历史。

2006-2010年，大石桥金鼎公司(原鞍钢大石桥镁矿)同奥镁公司(RHI)合作建成年产10万t高纯镁砂项目，其中烧结砂与电熔砂各为年产5万t。采用菱镁石级外碎矿浮选工艺提高菱镁石纯度，采用多层炉(MHK)轻烧。其烧结镁砂生产线的轻烧氧化镁用球磨一选粉机制粉，经高压压球机成球、以液化石油气为燃料的高温竖窑煅烧后生产出了w(MgO)=98%，体积密度为3.40g·cm-3、m(CaO)/m(SiO2)>2的高质量烧结镁砂，达到国际先进水平。

立足我国国情，现在高纯镁砂的生产工艺大都为：选用优质菱镁矿，在以煤气为燃料的反射窑中轻烧，将轻烧粉用雷蒙机细磨，用高压压机干法压球，最后在高温油竖窑中进行煅烧，最终生产出埘(MgO)=97%，体积密度为3.25~3.30g·cm-3的高纯镁砂。该工艺的装备完全国产化，产品满足了我国大部分高档镁质耐火材料所需镁砂的要求，并有一定量出口。

高纯镁砂有97、98两个牌号，目前在中国市场上其实并没有稳定供应的产品，在辽宁仅少数几家企业能生产供应w(MgO)≥97.5%、m(CaO)/m(SiO2)≥2，体积密度≥3.30g·cm-3的优级高纯镁砂，如后英集团和岫岩万成集团，且供不应求。目前，辽宁省中档镁砂与高纯镁砂年产量约200万t。

3、电熔镁砂

电熔镁砂的发展是伴随MgO-C砖生产技术的发展而迅速发展的。优质MgO-C砖要求镁砂不仅要有较高的纯度和密度，而且要有较大的晶粒尺寸，因此这种镁砂通常由电熔工艺获得。电熔镁砂以菱镁矿(制备普通电熔镁砂)或轻烧Mgo(制备大结晶电熔镁砂)为原料在电熔炉中经熔融和缓慢冷却而制得。但由于生产电熔镁砂要消耗大量电能，属于国家能源政策限制发展的产业，其发展将受到分类电价政策实施的冲击。

3.1 电熔镁砂的技术开发

电熔镁砂生产企业技术开发的重点是节能、提高菱镁矿资源综合利用和烟尘治理。主要技术措施有：

(1)开展制备电熔镁砂综合节能技术研究。20世纪90年代以前，我国的电熔镁砂炉的容量大都为300~600kVA。为了制得晶粒更大的电熔镁砂和节约电能，不断提高电炉功率，现在大部分电熔炉容量在1400kVA以上，合资企业达3500kVA，国家863技术攻关开发的大电炉达到5 000 kVA;对电熔镁砂炉实行节能供电，节能智能控制并研制新型节能电熔镁炉。

(2)烟尘治理，余热回收。辽宁省正采取相应的治理措施，总结经验以解决电熔炉生产的烟尘污染和镁砂熔砣冷却的余热回收。3.2电熔镁砂生产的资源问题

目前辽南地区电熔镁砂产品主要分为：普通电熔镁砂、二钙砂、大结晶砂三大类。辽宁省目前电熔镁砂年产量近170万t。辽南地区电熔镁砂目前以w(MgO)>47%的菱镁石为原料，由于目前菱镁矿品位下降，98(MgO的质量分数)品级电熔镁砂仅达97.2%。因此，采用浮选工艺，以精矿粉与轻烧氧化镁压球配矿石入炉电熔，不仅可大幅降低电熔镁砂的单位电耗，且高品位电熔镁砂收获率也相应提高。

02镁质耐火原料发展建议

1、加强菱镁矿供矿基地建设，保障优质原料供应

镁质耐火原料行业是典型的资源型产业。自20世纪80年代中国改革开放以来，由于镁质原料需求的迅猛增加，初级原料加工的准入门槛低，导致菱镁矿的合理开发遭到严重破坏。由于经济原因，菱镁石特级矿售价约为三级矿的5倍，导致矿山开采粗放，“采富弃贫”严重，很多在中国看来较低品位的矿石都未能利用，造成资源的极大浪费。更为严重的是采剥失调，笔者曾于2005年参加对辽宁12座重点菱镁矿山“点调”，估算当时剥岩欠账达1亿t以上，以后情况并未根本改变。现在“亡羊补牢”为时已晚，造成优质矿石开采困难。近年来，原来意义上的特级矿已十分罕见，一级矿紧缺，矿石质量滑坡，导致镁砂的平均MgO质量分数下降0.5百分点以上。

因此，为合理有效地利用有限资源，必须认真执行“行业发展指导目录：①进一步整合年开采量30万t以上菱镁矿山和老矿山，实施规模开采，集约经营。②做好现有矿区详查，按采矿设计开采，重点矿山弥补剥岩欠账，延长矿山使用寿命。③推广选矿技术，综合利用中低品位矿石。

当前相关企业已逐渐认识到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，保证原料生产的正常进行。继海城镁矿总厂成功启动浮选系统多年，华宇集团、合资企业奥鼎公司已建成浮选项目，其他企业也纷纷着手准备，年处理矿石350万t的浮选厂现正开工建设中。同时浮选尾矿的综合利用也在研究之中。

今后三五年之内，菱镁矿浮选技术的推广与利用西藏隐晶质镁矿和青海“盐湖提镁”生产的高纯Mg(OH)2后续加工，将为中国镁砂生产提供优质原料供应保障。

2、按国内外市场的需求生产优质轻烧氧化镁

根据对外交流资料，目前全球轻烧氧化镁年用量约1000万t。中国是世界轻烧氧化镁第一大生产国，年产量350万-400万t。日本、美国等国家将轻烧氧化镁用于烧结镁砂与非耐火材料的比例在20世纪90年代为80：20，以后逐渐变为70：30，现在大致为65：35，其在国外建设的大型轻烧厂产品品种也多，用途广泛。因此，注重轻烧氧化镁的用途开发，不仅应用于耐火材料，还应大力培育镁化工、镁建材等菱镁新型材料产业以调整轻烧氧化镁产品结构，只有建立大型轻烧氧化镁集中生产基地，形成规模效应，才能有合理投入，从而采用先进焙烧技术和炉窑，从源头上解决节能减排，发展低碳经济和CO2回收等工作。

中国辽南地区为配合采用“二步煅烧”工艺生产高纯镁砂，不仅采用传统反射炉轻烧菱镁石块矿，还引进了国外悬浮炉轻烧菱镁石浮选出的精矿粉，对菱镁石碎矿先后用回转窑、沸腾炉、新型悬浮炉进行轻烧，奥鼎公司多层炉(MHK)的投产以及借鉴有色金属工业焙烧Al(OH)，的大型气流悬浮炉和水泥工业窑外分解炉，都为轻烧氧化镁用窑炉的选择提供了有利条件。

3、调整烧结镁砂产品结构，开发低成本高品位镁砂

一般认为，全球高端耐火材料市场对高品位镁砂的性能要求是：w(MgO)≥98%，体积密度≥3.40g·cm-3(烧结镁砂)或≥13.50g·cm-3(电熔镁砂)。全球钢铁、水泥等高温工业部门对高品位镁砂的年用量约100万t。

中国烧结镁砂年总产量约为400万t，1980年前后，廉价的中国天然镁砂出口量猛增，一直占据着国际中低端镁砂市场。目前市场上总体来说，中低端镁砂供大于求，应控制这部分烧结镁砂产量，尤其是逐步限制重烧镁砂生产。由于矿石品位的下降和燃料、人工价格的上涨，中档镁砂、高纯镁砂的品质明显下降。而今后中档镁砂、高纯镁砂的市场需求增多，因此中档砂向下替代重烧砂，高纯砂向上取代部分电熔砂的趋势已很明显。

经过30多年的无序开采，中国优质菱镁矿石减少，镁砂品质下降已是不争事实。当前相关企业逐渐认识到矿石浮选提纯的重要性，推广选矿技术已是必然趋势。从选矿人手提高矿石品位，以节能、高效的轻烧设备生产高活性轻烧氧化镁，通过干法高压干球和清洁燃料高温煅烧等生产手段，提高高纯砂质量。更要探索镁砂生产新工艺、新流程，以求低成本生产w(MgO)=98%，体积密度≥3.40g·cm-3的高品位烧结镁砂。

4、限制发展，改进电熔镁砂的生产技术设备

由于中国电熔镁砂极具竞争力的价格，导致西方海水镁砂生产企业大量倒闭。目前在w(MgO)>98.5%的电熔镁砂的世界市场中，中国占据其90%，应用也更加广泛。但该产品耗能高，需用优级原料，因此在电熔镁砂行业全面推广改进技术装备措施将有助于降低能耗和控制质量，这是今后发展的必然趋势。

5、重点开发镁质合成原料

中国辽宁目前以氧化镁为基础的合成原料主要有电熔镁铬砂、烧结镁钙砂、烧结镁铝尖晶石砂、烧结镁铝铁砂等，年产量超过20万t。镁钙质耐火材料具有优异的使用性能，但是由于CaO水化问题，使其应用受到限制，所以应着重研究镁钙质耐火材料防水化问题。应当指出，镁钙系耐火材料由于有游离CaO存在，在炼钢中才有脱除硫、磷杂质作用;而游离CaO的存在，不水化是不可能的，只有防止其水化。

随着环保力度的加大，含铬耐火材料将退出市场，替代产品的研究和生产势在必行，应针对不同用途，进一步开发生产MgO-Al2O3、MgO-CaO、MgO-ZrO2、MgO-SiO2、MgO-Fe2O3、MgO-CaO-Fe2O3、MgO-Al2O3-ZrO2、MgO-CaO-ZrO2、MgO-Al2O3-Fe2O3(FeO)等优质镁质合成原料。

03结语

菱镁矿作为一种不可再生、不可缺少的战略资源，限制并减少其开采，提高资源利用率，是今后所有相关工作的重点。因此，国家应大幅度减少出口镁砂配额，限制低附加值的原料和普通镁质制品出口。

鼓励有矿山资源、有条件的企业进行大规模的技术改造和设备更新，或原料分散开采，集中建设若干大型原料基地。矿山剥岩，低品位矿石的提纯，大型轻烧、煅烧设备的建设，新的制砂工艺产业化，都需要大量资金和新技术支持，并且有一定风险，国家有关部门应给予政策、资金、科技等方面的扶植。只有建立大型原料基地，采用系统先进技术，形成规模效益，在国家强有力的政策、法规引导下，才有可能按市场经济原则，淘汰污染严重的原料生产企业，实现“淘汰落后”。

中国作为世界上最大的镁质耐火原料生产基地，只有坚持菱镁矿资源有效、合理利用，坚持低碳，低能耗，低排放，低污染，经济效益和资源、环保相统一的经营理念，坚持科技创新，调整产品结构，才能实现长期、稳定、可持续发展。