寧夏白云巖冶鎂史話

寧夏白云巖冶鎂史話

鎂是繼鋼鐵、鋁之后的第三大金屬工程材料，具有許多優(yōu)良的性能，應(yīng)用前景極為廣泛。工業(yè)用鎂的純度可達到99.9%，但是純鎂不能用作結(jié)構(gòu)材料，在純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素形成的鎂合金具有較高的強度，可以作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用。鎂鋁合金是當今世界發(fā)展、應(yīng)用最快的輕合金，其輕質(zhì)、高強度和美觀的特性，使其用途廣泛、用量劇增，大到衛(wèi)星、飛機、汽車，小到計算機、手機、相機，甚至一些小五金。

我國的鎂資源儲量居世界首位，是鎂資源大國和鎂生產(chǎn)大國。國內(nèi)采用白云巖冶鎂的工藝技術(shù)是皮江法：將白云石(CaCO3·MgCO3)加入還原爐，在溫度1150 ℃～1200 ℃范圍煅燒為氧化物(CaO·MgO)，同一起投入的硅鐵(FeSi)發(fā)生反應(yīng)，即2MgO·CaO(固)+FeSi(固)→2Mg(氣)+Ca2SiO4+Fe，氣相Mg沉淀為固相的粗鎂，粗鎂再經(jīng)過精煉、鑄錠得到成品鎂。寧夏青龍山一帶白云巖礦集區(qū)，是皮江法冶煉鎂的優(yōu)質(zhì)原料來源。

1986年，寧夏地礦局地質(zhì)研究所關(guān)注到寧夏以往發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)地多屬于冶金熔劑級的，不能滿足冶鎂要求。經(jīng)查閱有關(guān)地質(zhì)資料,發(fā)現(xiàn)青龍山一帶薊縣系地層中部分樣品含MgO、CaO較好。在對比分析有關(guān)國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上,了解到南京幕府山白云巖礦所屬鎂廠利用白云巖采用皮江法工藝提煉金屬鎂,其工業(yè)指標基本接近日本宇都鎂廠冶鎂白云巖指標要求(MgO/CaO摩爾比1～1.03，SiO2≤1%，Al2O3+Fe2O3≤0.5%，Na2O+K2O≤0.05%)，認為在該區(qū)尋找與日本宇都鎂廠的工業(yè)指標接近的冶鎂白云巖是可能的。經(jīng)過調(diào)查工作,終于在青龍山地區(qū)薊縣系地層中找到了礦石質(zhì)量好,層位穩(wěn)定,各組分含量均達到工業(yè)要求的冶鎂白云巖礦產(chǎn)地及可供玻璃和陶瓷工業(yè)利用的白云巖產(chǎn)地。此后，寧夏開始籌建鎂廠，拉開冶鎂的序幕。目前，寧夏已有10余家國內(nèi)外著名的冶鎂企業(yè)，初步形成了石嘴山、吳忠、中衛(wèi)三市為主的鎂產(chǎn)業(yè)基地。

國家科技部經(jīng)過對全國鎂廠的調(diào)研考察,認為寧夏具有發(fā)展鎂產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢條件,科技部高新司批準在寧夏建立“高品質(zhì)鎂合金生產(chǎn)基地”。2001年科技部組織的“十五”科技攻關(guān)重大專項“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”項目公開招標，寧夏鑫達鎂業(yè)有限公司、惠冶鎂業(yè)有限公司和鄭州輕金屬研究院，中標承擔了“先進皮江法煉鎂關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”子課題，沈陽工業(yè)大學、寧夏華源冶金實業(yè)有限公司、東風汽車集團公司和北京有色金屬研究總院中標承擔了“高性能鎂合金及其擠壓產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”子課題。

2008年國務(wù)院《關(guān)于進一步促進寧夏經(jīng)濟社會發(fā)展的若干意見》要求，“支持鎂及鎂合金等新材料生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、延長產(chǎn)業(yè)鏈,將寧夏建成國內(nèi)重要的鎂硅及其深加工產(chǎn)品基地?！苯?jīng)過多年發(fā)展,寧夏鎂產(chǎn)業(yè)建立了煤-煤氣-金屬鎂-鎂合金-鎂材-鎂渣-水泥產(chǎn)業(yè)鏈和煤-半焦蘭炭-硅鐵-金屬鎂產(chǎn)業(yè)鏈的循環(huán)經(jīng)濟模式。在全區(qū)金屬鎂生產(chǎn)企業(yè)大力推廣蓄熱式還原爐煉鎂技術(shù)和窯尾余熱回收利用技術(shù),大幅降低了煉鎂能源消耗。

2013年，寧夏回族自治區(qū)鎂及鎂合金研究設(shè)計院“DCS自控技術(shù)在還原爐上的應(yīng)用”及“寧夏鎂及鎂合金服務(wù)技術(shù)檢測平臺建設(shè)”項目順利通過寧夏自治區(qū)專家組驗收。前一項目提高了金屬鎂冶煉還原過程中能源和資源綜合利用率，降低了勞動強度，改善了作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，提高了安全生產(chǎn)水平，符合國家和地方產(chǎn)業(yè)政策，實現(xiàn)了還原燃燒系統(tǒng)的自動控制，優(yōu)化了還原工藝，該項目首次在2萬t/a鎂冶煉生產(chǎn)線上應(yīng)用，經(jīng)濟效益明顯，具有推廣應(yīng)用前景。后一項目針對企業(yè)鎂及鎂合金檢測的薄弱環(huán)節(jié)，檢測鎂及各類金屬組分20多種，為企業(yè)提供了準確、快捷的產(chǎn)品質(zhì)量檢測服務(wù)，確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

在人們的印象之中，寧夏金屬礦產(chǎn)不多，但金屬鎂礦卻不少。目前，山西、河南、寧夏三省區(qū)，為我國鎂業(yè)的前三強。

(西安地質(zhì)調(diào)查中心 楊合群；寧夏地質(zhì)調(diào)查院 艾寧，毛自力，武丹)