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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源：北京工業(yè)大學材料科學與工程學院		點擊數(shù)：	更新時間： 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)大學材料科學與工程學院，北京100022)

摘 要：中國鎂工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境汚染嚴重。我們需要改善皮江法煉鎂生產(chǎn)工藝，節(jié)能減耗，同時還要積極加快鎂合 金的研究和生產(chǎn)，以及充分利用原鎂生產(chǎn)過程中的大量鎂渣，從而減少錢工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境負荷°
關鍵詞：原錢；錢合金；鎂渣
中圖分類號：TU506文獻標識碼：A文章編號：1003-8965(2007)05-0()46-03

1前言
進入21世紀，資源和環(huán)境已成為人類可持續(xù) 發(fā)展的首要問題。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，開發(fā)利用還遠不如鋼鐵、銅、鋁等成熟。 在很多傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)趨于枯竭的今天，加速開發(fā)鎂 金屬材料是社會可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。 鎂的密度小，能與鋁、銅、鋅等金屬構成高強度合 金，因此，鎂是重要的合金元素。鎂合金比重輕、比 強度和比剛度高、導熱導電性好、兼有良好的阻尼 減震和電磁屏蔽性能；同時易于加工成型、廢料容 易回收；作為電子裝置，如移動通信、筆記本電腦等 的殼體結構件，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、電子、通信等行業(yè)的首選材料，被譽為“21世 紀的綠色工程材料”。鎂生產(chǎn)過程中的鎂渣可以生 產(chǎn)水泥等建筑材料，但是國內(nèi)大部分原鎂廠并沒有 充分意識到這項資源回收利用的價值。
2原鎂生產(chǎn)工業(yè)的現(xiàn)狀
2000年起，我國成為了全球最大的金屬鎂生 產(chǎn)國，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)的普遍關注。世界及中國的原鎂產(chǎn) 量統(tǒng)計見表1。
表1世界及中國的原鎂產(chǎn)品統(tǒng)計

2002年以來，歐洲市場價格的調(diào)整幾乎在中 國鎂的主導下進行，但鎂的應用仍由西方國家主 導，中國和俄羅斯仍為初級原料基地。盡管這在某 種程度上使東西方在產(chǎn)業(yè)鏈上的聯(lián)系越來越密切， 但如果中國和俄羅斯不利用后發(fā)優(yōu)勢，積極研發(fā)和 擴大國內(nèi)應用，以及積極推進產(chǎn)業(yè)調(diào)整和完善產(chǎn)業(yè) 鏈，勢必將淪落為西方的原料市場。這樣不僅僅犧 牲了環(huán)境、浪費了資源，并且對西方的應用形成極 大的依賴性，從而使得國內(nèi)出□競爭會更加的激 烈，導致整個產(chǎn)業(yè)的惡性發(fā)展。目前我國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)過工藝改進，雖然皮江 法煉鎂單耗指標不斷降低，但由于鎂產(chǎn)量增加較 快，導致CO?和SO?直接排放量連年增長，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，既要 加快環(huán)境保護措施，同時還要充分利用煉鎂過程中 產(chǎn)生的大量廢渣。
3鎂工業(yè)的走向
近幾年來，中國鎂工業(yè)年增長迅速，成為世界 鎂生產(chǎn)大國、出□大國，也給中國經(jīng)濟發(fā)展帶來無 限生機。但是，快速發(fā)展的同時，帶來許多問題：如 工藝簡單，技術裝備落后，環(huán)境惡劣，資源、能源浪 費比較嚴重，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定等。這些問題必將 給鎂業(yè)良性發(fā)展帶來嚴重后果。因此，急需以新技 術和先進裝備來改造和提升鎂冶煉技術；以科學發(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、效益型的機械化、自動化的“新型鎂 冶煉示范企業(yè)”。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎂合金，以帶動和影響鎂 冶煉行業(yè)健康有序地發(fā)展。
加快鎂產(chǎn)品結構調(diào)整，大力開發(fā)鎂合金加工材 料與制品，改變目前中國鎂產(chǎn)品結構單一、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， 重視并跟蹤國內(nèi)外兩大市場的需求，最大限度地滿 足國內(nèi)外客戶提出的鎂深加工產(chǎn)品的需求，在更大 范圍、更大領域、更高層次上參與國際競爭。堅持走 “官、產(chǎn)、學、研、用”有機結合之路。
4鎂工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展及在建材中的應用
鎂渣是金屬鎂廠提煉鎂時排出的一種工業(yè)廢 渣，據(jù)了解僅山西就有近百家金屬鎂廠。其中2003 年全國產(chǎn)量35.4萬噸（山西22.7萬噸），占到全世 界原鎂產(chǎn)量的62.1 %o鎂產(chǎn)品出口 29.8萬噸，是世 界其它國家產(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鎂廠 亟待解決的問題。
充分利用原鎂生產(chǎn)過程中的鎂渣，既可享受國 家這方面的優(yōu)惠政策?，實現(xiàn)變廢為寶，同時還可減 少鎂工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境負荷。
4.1利用金屬鎂渣作新型墻體材料
將鎂渣直接磨細與一定比例的磨細礦渣混合, 在復合激發(fā)劑作用下，配制膠結料生產(chǎn)各種新型墻 體材料。有人研究表明，用這種方法進行鎂渣的再 生利用，工藝簡單，節(jié)省能源,制成的墻體材料密度 較小、強度高、耐久性好。
墻體材料配合比的設計,主要從墻體材料的成 型、強度、密度以及生產(chǎn)成本這4個方面綜合考慮, 使墻體材料既易于成型達到強度指標要求，同時還 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-原料配比計量-輪碾攪 拌-振壓成型-養(yǎng)護-檢驗-裝料。
金屬鎂渣膠結材，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：其各項指標均 能達到有關的技術標準；不僅能保護土地,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；實現(xiàn)了工業(yè)廢渣的綜合利用，符合國家資源綜 合利用政策。其生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，產(chǎn)品性能 優(yōu)良,有廣闊的市場前景。

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 項目，可享受免稅優(yōu)惠政策。經(jīng)濟效益、社會效益及 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1200°C左右的高溫鍛 燒,具有一定的化學活性，高溫鍛燒中形成C?S、CF 等初級礦物，鎂渣中的Mg0.S03等在熟料鍛燒過 程中可減低晶體的成核勢能，加速礦物的轉化及形 成，它們起到了誘導晶體的作用，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 轉化、誘導礦物形成的理論，我們可以利用鎂渣在 生料中的不同摻量來分別試燒，然后尋找熟料抗 拉、抗壓強度較高的鎂渣含量值，解決窯的通風不 良、易結溜現(xiàn)象，提高全風的利用率以及提高產(chǎn)量， 降低熟料的標準煤耗。
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) 磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為砌筑水泥。
利用煉鎂廢渣生產(chǎn)砌筑水泥的方法屬建材生 產(chǎn)技術，對燒失量低于5%、900°C以上的高溫煉鎂 廢渣進行水淬，降溫至500°C以下，自然冷卻干燥 2~3天，使其對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、石膏磨細制得復合水泥（廢鎂渣 MgO含疆小于4.0%）。有的原鎂廠同時還生產(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，同時減少污染，保護環(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結論
2006我國原鎂生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能是85.85萬t, 原鎂產(chǎn)量是51.54萬t,過度競爭造成價格持續(xù)下 滑。由于國內(nèi)生產(chǎn)廠家過多，產(chǎn)能嚴重過剩，這種情 況更大的加重了鎂工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境負荷。我國鎂工 業(yè)在面臨機遇的同時也面臨著節(jié)能減耗的極大挑 戰(zhàn)。我們既需要積極引進外資大力發(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)境負荷，使鎂工業(yè)環(huán)境協(xié)調(diào)的發(fā)展。
參考文獻（略）

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