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鎂工業(yè)的環(huán)境協(xié)調(diào)性發(fā)展

文檔作者：武小娟王志宏杜文博高峰文檔來(lái)源：北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月15日
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鎂工業(yè)的環(huán)境協(xié)調(diào)臨發(fā)展
Magnesium industry environment coordination development
武小娟王志宏杜文博高峰	(北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京100022)

摘 要：中國(guó)鎂工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境汚染嚴(yán)重。我們需要改善皮江法煉鎂生產(chǎn)工藝，節(jié)能減耗，同時(shí)還要積極加快鎂合 金的研究和生產(chǎn)，以及充分利用原鎂生產(chǎn)過(guò)程中的大量鎂渣，從而減少錢(qián)工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷°
關(guān)鍵詞：原錢(qián)；錢(qián)合金；鎂渣
中圖分類(lèi)號(hào)：TU506文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-8965(2007)05-0()46-03

1前言
進(jìn)入21世紀(jì)，資源和環(huán)境已成為人類(lèi)可持續(xù) 發(fā)展的首要問(wèn)題。隨著金屬材料消耗急劇上升，地 球表殼的資源日趨貧化。有些金屬材料——如鐵、 鋁、銅、鉛、鋅等的持續(xù)使用不過(guò)百年，甚至是幾十 年，而鎂作為一種輕質(zhì)工程材料，其潛力尚未充分 挖掘出來(lái)，開(kāi)發(fā)利用還遠(yuǎn)不如鋼鐵、銅、鋁等成熟。 在很多傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)趨于枯竭的今天，加速開(kāi)發(fā)鎂 金屬材料是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。 鎂的密度小，能與鋁、銅、鋅等金屬構(gòu)成高強(qiáng)度合 金，因此，鎂是重要的合金元素。鎂合金比重輕、比 強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、兼有良好的阻尼 減震和電磁屏蔽性能；同時(shí)易于加工成型、廢料容 易回收；作為電子裝置，如移動(dòng)通信、筆記本電腦等 的殼體結(jié)構(gòu)件，可以代替塑料以滿足產(chǎn)品的輕、薄、 小型化，高集成度等要求。鎂和鎂合金正成為現(xiàn)代 汽車(chē)、電子、通信等行業(yè)的首選材料，被譽(yù)為“21世 紀(jì)的綠色工程材料”。鎂生產(chǎn)過(guò)程中的鎂渣可以生 產(chǎn)水泥等建筑材料，但是國(guó)內(nèi)大部分原鎂廠并沒(méi)有 充分意識(shí)到這項(xiàng)資源回收利用的價(jià)值。
2原鎂生產(chǎn)工業(yè)的現(xiàn)狀
2000年起，我國(guó)成為了全球最大的金屬鎂生 產(chǎn)國(guó)，連續(xù)7年保持世界鎂生產(chǎn)量和出□量第一, 受到世界鎂行業(yè)的普遍關(guān)注。世界及中國(guó)的原鎂產(chǎn) 量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。
表1世界及中國(guó)的原鎂產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)

2002年以來(lái)，歐洲市場(chǎng)價(jià)格的調(diào)整幾乎在中 國(guó)鎂的主導(dǎo)下進(jìn)行，但鎂的應(yīng)用仍由西方國(guó)家主 導(dǎo)，中國(guó)和俄羅斯仍為初級(jí)原料基地。盡管這在某 種程度上使東西方在產(chǎn)業(yè)鏈上的聯(lián)系越來(lái)越密切， 但如果中國(guó)和俄羅斯不利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)，積極研發(fā)和 擴(kuò)大國(guó)內(nèi)應(yīng)用，以及積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和完善產(chǎn)業(yè) 鏈，勢(shì)必將淪落為西方的原料市場(chǎng)。這樣不僅僅犧 牲了環(huán)境、浪費(fèi)了資源，并且對(duì)西方的應(yīng)用形成極 大的依賴性，從而使得國(guó)內(nèi)出□競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加的激 烈，導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)的惡性發(fā)展。目前我國(guó)99%的原 鎂生產(chǎn)采用皮江法煉鎂工藝，該工藝的資源和能源 的輸入量較大，1 t商品鎂錠的資源輸入總量和資 源直接輸入量分別為76 t和24 t ;生態(tài)包袱是資 源直接輸入量的3.1倍。經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)，雖然皮江 法煉鎂單耗指標(biāo)不斷降低，但由于鎂產(chǎn)量增加較 快，導(dǎo)致CO?和SO?直接排放量連年增長(zhǎng)，此外, 由硅鐵和還原罐生產(chǎn)引起的資源消耗和環(huán)境影響 也不容忽視。皮江法煉鎂工藝需要積極改進(jìn)，既要 加快環(huán)境保護(hù)措施，同時(shí)還要充分利用煉鎂過(guò)程中 產(chǎn)生的大量廢渣。
3鎂工業(yè)的走向
近幾年來(lái)，中國(guó)鎂工業(yè)年增長(zhǎng)迅速，成為世界 鎂生產(chǎn)大國(guó)、出□大國(guó)，也給中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)無(wú) 限生機(jī)。但是，快速發(fā)展的同時(shí)，帶來(lái)許多問(wèn)題：如 工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)裝備落后，環(huán)境惡劣，資源、能源浪 費(fèi)比較嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定等。這些問(wèn)題必將 給鎂業(yè)良性發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重后果。因此，急需以新技 術(shù)和先進(jìn)裝備來(lái)改造和提升鎂冶煉技術(shù)；以科學(xué)發(fā) 展觀全面創(chuàng)新，提升皮江法煉鎂產(chǎn)業(yè)水平，建立科 技型、環(huán)保型、效益型的機(jī)械化、自動(dòng)化的“新型鎂 冶煉示范企業(yè)”。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎂合金，以帶動(dòng)和影響鎂 冶煉行業(yè)健康有序地發(fā)展。
加快鎂產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力開(kāi)發(fā)鎂合金加工材 料與制品，改變目前中國(guó)鎂產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、附加值 低的現(xiàn)狀，生產(chǎn)高品質(zhì)、高附加值、高科技含量的深 加工產(chǎn)品，大力培育和創(chuàng)造自己的品牌、名牌產(chǎn)品， 重視并跟蹤國(guó)內(nèi)外兩大市場(chǎng)的需求，最大限度地滿 足國(guó)內(nèi)外客戶提出的鎂深加工產(chǎn)品的需求，在更大 范圍、更大領(lǐng)域、更高層次上參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。堅(jiān)持走 “官、產(chǎn)、學(xué)、研、用”有機(jī)結(jié)合之路。
4鎂工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展及在建材中的應(yīng)用
鎂渣是金屬鎂廠提煉鎂時(shí)排出的一種工業(yè)廢 渣，據(jù)了解僅山西就有近百家金屬鎂廠。其中2003 年全國(guó)產(chǎn)量35.4萬(wàn)噸（山西22.7萬(wàn)噸），占到全世 界原鎂產(chǎn)量的62.1 %o鎂產(chǎn)品出口 29.8萬(wàn)噸，是世 界其它國(guó)家產(chǎn)鎂總量的1.91倍。每生產(chǎn)1 t金屬 鎂約排放15 t?20 t的鎂渣，既占土地影響生產(chǎn)，又 污染環(huán)境。因此，處理與利用鎂渣就成為每個(gè)鎂廠 亟待解決的問(wèn)題。
充分利用原鎂生產(chǎn)過(guò)程中的鎂渣，既可享受?chē)?guó) 家這方面的優(yōu)惠政策?，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，同時(shí)還可減 少鎂工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷。
4.1利用金屬鎂渣作新型墻體材料
將鎂渣直接磨細(xì)與一定比例的磨細(xì)礦渣混合, 在復(fù)合激發(fā)劑作用下，配制膠結(jié)料生產(chǎn)各種新型墻 體材料。有人研究表明，用這種方法進(jìn)行鎂渣的再 生利用，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省能源,制成的墻體材料密度 較小、強(qiáng)度高、耐久性好。
墻體材料配合比的設(shè)計(jì),主要從墻體材料的成 型、強(qiáng)度、密度以及生產(chǎn)成本這4個(gè)方面綜合考慮, 使墻體材料既易于成型達(dá)到強(qiáng)度指標(biāo)要求，同時(shí)還 要盡可能地降低成本。
利用鎂渣研制新型墻體材料的工藝流程為:金 屬鎂渣陳化及活化處理-原料配比計(jì)量-輪碾攪 拌-振壓成型-養(yǎng)護(hù)-檢驗(yàn)-裝料。
金屬鎂渣膠結(jié)材，具有良好的膠凝性能,可以用 作生產(chǎn)工業(yè)及民用建筑墻體材料等：其各項(xiàng)指標(biāo)均 能達(dá)到有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；不僅能保護(hù)土地,治理環(huán) 境污染，還為墻體材料改革提供了一種新的建筑材 料；實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢渣的綜合利用，符合國(guó)家資源綜 合利用政策。其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，產(chǎn)品性能 優(yōu)良,有廣闊的市場(chǎng)前景。

利用鎂渣研制的新型墻體材料,采用固體廢料 為主要原料，因此生產(chǎn)成本低，且產(chǎn)品又屬于利廢 項(xiàng)目，可享受免稅優(yōu)惠政策。經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及 環(huán)境效益均十分顯著。
4.2利用金屬鎂渣作礦化劑
原鎂生產(chǎn)中的鎂渣經(jīng)過(guò)1200°C左右的高溫鍛 燒,具有一定的化學(xué)活性，高溫鍛燒中形成C?S、CF 等初級(jí)礦物，鎂渣中的Mg0.S03等在熟料鍛燒過(guò) 程中可減低晶體的成核勢(shì)能，加速礦物的轉(zhuǎn)化及形 成，它們起到了誘導(dǎo)晶體的作用，從而改善了生料 的易燒性,在一定程度上減少了熟料的熱耗。
根據(jù)鎂渣所含MgO.CaF2sSO3等能促使礦物 轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)礦物形成的理論，我們可以利用鎂渣在 生料中的不同摻量來(lái)分別試燒，然后尋找熟料抗 拉、抗壓強(qiáng)度較高的鎂渣含量值，解決窯的通風(fēng)不 良、易結(jié)溜現(xiàn)象，提高全風(fēng)的利用率以及提高產(chǎn)量， 降低熟料的標(biāo)準(zhǔn)煤耗。
4.3利用金屬鎂渣生產(chǎn)建筑水泥
4.3.1.砌筑水泥
凡由活性混合材料或具有水硬性的工業(yè)廢料 為主要原料，加入少量硅酸鹽水泥熟料和石膏，經(jīng) 磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱(chēng)為砌筑水泥。
利用煉鎂廢渣生產(chǎn)砌筑水泥的方法屬建材生 產(chǎn)技術(shù)，對(duì)燒失量低于5%、900°C以上的高溫?zé)掓V 廢渣進(jìn)行水淬，降溫至500°C以下，自然冷卻干燥 2~3天，使其對(duì)水泥的有害影響降低，活性明顯提 高，可被用作水泥混合材料。其粉磨水泥配料的配 方（重量份數(shù)）是：石膏3±0.5,沸石8±1，鎂渣45土 3,硅酸鹽水泥熟料44±3,實(shí)現(xiàn)了以較大摻入比例 利用鎂渣生產(chǎn)砌筑水泥。
4.3.2.復(fù)合硅酸鹽水泥
基本原理：利用煉鎂廢渣與石灰石、粘土、鐵礦 石配制水泥生料，經(jīng)鍛燒成硅酸鹽水泥熟料后再加 入適量沸石、鎂渣、石膏磨細(xì)制得復(fù)合水泥（廢鎂渣 MgO含疆小于4.0%）。有的原鎂廠同時(shí)還生產(chǎn)地 面磚、路沿石、彩瓦、屋脊、花池邊等多種水泥制品。
利用鎂渣生產(chǎn)水泥顯著降低了水泥生產(chǎn)成本、 節(jié)約了資源，同時(shí)減少污染，保護(hù)環(huán)境，解除煉鎂工 業(yè)后顧之憂，是鎂業(yè)走上快速發(fā)展之路的一種有效 途徑。
5結(jié)論
2006我國(guó)原鎂生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能是85.85萬(wàn)t, 原鎂產(chǎn)量是51.54萬(wàn)t,過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)造成價(jià)格持續(xù)下 滑。由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家過(guò)多，產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩，這種情 況更大的加重了鎂工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境負(fù)荷。我國(guó)鎂工 業(yè)在面臨機(jī)遇的同時(shí)也面臨著節(jié)能減耗的極大挑 戰(zhàn)。我們既需要積極引進(jìn)外資大力發(fā)展鎂合金生產(chǎn) 線和自主研發(fā)新工藝新產(chǎn)品，同時(shí)還要積極利用鎂 生產(chǎn)工業(yè)中產(chǎn)生的大量廢渣，如利用鎂渣作礦化 劑、新型墻體材料、生產(chǎn)水泥等，從而減低鎂工業(yè)的 環(huán)境負(fù)荷，使鎂工業(yè)環(huán)境協(xié)調(diào)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)（略）

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