針對(duì)電熔鎂砂是重要的工業(yè)原材料，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，主要以氧化鎂壓球料為原料，采用電弧爐熔融法制備而成。介紹了我國(guó)電熔鎂砂制備工藝技術(shù)方面的研究成果，主要表現(xiàn)在選擇適宜的化學(xué)添加劑改善鎂砂的性能以及高效新工藝的開(kāi)發(fā)。

1我國(guó)電熔鎂砂制備工藝及應(yīng)用

我國(guó)電熔鎂砂制備優(yōu)化工藝。當(dāng)前我國(guó)電熔鎂產(chǎn)業(yè)仍在沿用電弧爐生產(chǎn)方式，技術(shù)裝備相對(duì)落后，效率低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，余熱潛能流失嚴(yán)重;電熔鎂砂生產(chǎn)過(guò)程中還存在著嚴(yán)重的粉塵污染，并大量排放二氧化碳，加重了大氣溫室效應(yīng)，惡化周邊環(huán)境。現(xiàn)有電熔鎂技術(shù)裝備亟待更新?lián)Q代，現(xiàn)有工藝急需創(chuàng)新，因此，采用集成技術(shù)發(fā)展節(jié)能環(huán)保的新式電熔鎂裝備及制備工藝是發(fā)展電熔鎂產(chǎn)業(yè)的重要選擇。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的科技工作者在電熔鎂砂的生產(chǎn)工藝方面進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，并取得了一定的成效。電熔鎂砂的生產(chǎn)工藝流程短而簡(jiǎn)單，但設(shè)備投入和資源消耗大。我國(guó)電熔鎂砂產(chǎn)業(yè)多采用電弧爐熔融天然菱鎂礦石制備電熔鎂砂，生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備落后，功率低、容量小、效率低、自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)出的電熔鎂砂產(chǎn)品品位不高，導(dǎo)致鎂資源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。通過(guò)利用鹽湖鹵水與氨氣反應(yīng)后生成氫氧化鎂在煅燒后生成輕質(zhì)氧化鎂，可以通過(guò)洗滌、過(guò)濾等方法有效地除去雜質(zhì)離子，氧化鎂的純度高達(dá)99.9%，在較低溫度下輕燒得氧化鎂粉末，而后經(jīng)一定壓力壓球，制取高純電熔鎂砂。其中青海西部鎂業(yè)有限公司目前正在建設(shè)一套3萬(wàn)噸/年高純電熔鎂砂項(xiàng)目，建成后將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外由鹽湖鹵水制備的高純Mg(OH)2中間體為原料生產(chǎn)高純電熔鎂砂生產(chǎn)工藝的空白。

2電熔鎂砂熔煉過(guò)程研究

電熔鎂砂熔煉工藝原理。電熔鎂砂是采用電弧熔融法進(jìn)行制備，其裝備是電熔鎂電弧爐(礦熱埋弧電爐)，即通過(guò)電極的埋弧電熱和物料的電阻電熱來(lái)熔煉物料。其電耗很大，爐體一般呈圓形，三根電極布置成三角形。電熔鎂爐在生產(chǎn)過(guò)程中，是以電弧電熱對(duì)爐料加熱使之熔化，形成熔池，電弧電熱越大，物料熔化的速度越快。電熔鎂砂的制備是以氫氧化鎂煅燒氧化鎂壓制成球后為原料，在4000kVA高溫電弧爐中經(jīng)冶煉、熔化再結(jié)晶后形成的鎂砂制品，在不同類(lèi)型的電弧爐中通過(guò)電弧加熱產(chǎn)生高溫(≥2800℃)，使鎂質(zhì)原料在爐中受熱、脫水(釆用水氯鎂石)、溶融、析晶、晶體長(zhǎng)大、冷卻等一系列物理化學(xué)變化過(guò)程，形成一種耐高溫、硬度大、純度高的電熔氧化鎂晶體。

青海西部鎂業(yè)電熔鎂砂產(chǎn)品是以氫氧化鎂煅燒氧化鎂壓制成球后為原料，在4000kVA高溫電弧爐中經(jīng)冶煉、熔化再結(jié)晶后形成的鎂砂制品。電熔鎂砂熔煉過(guò)程。

電熔鎂砂的熔煉過(guò)程主要分為填料階段、起弧階段、熔融階段、加料階段、冷卻階段以及停爐階段：填料階段。在電熔開(kāi)始工作之前需往爐內(nèi)裝料，應(yīng)做到將料壓實(shí)壓密，并在粉料的最上層鋪一層工業(yè)冶金焦炭，其平鋪范圍在三根電極所形成的三角形范圍內(nèi)，使得起弧后電路形成回路;起弧階段。調(diào)節(jié)電極，開(kāi)始進(jìn)入起弧階段;熔融階段。起弧后，待電流趨于平穩(wěn)后，電極周?chē)脑祥_(kāi)始熔融，熔池逐漸形成;加料階段。隨氧化鎂原料不斷消耗，熔池液面開(kāi)始下降，待熔池穩(wěn)定后可往電極周?chē)盍?，進(jìn)入加料階段(需注意不要破壞熔池的穩(wěn)定性);冷卻階段。熔煉完成后，電極逐漸被氧化消耗，電流減小。需通過(guò)冷卻給熔池內(nèi)的氧化鎂晶體創(chuàng)造一個(gè)穩(wěn)定散熱降溫的環(huán)境，使其冷凝結(jié)晶出多晶氧化鎂產(chǎn)品;停爐階段。停爐過(guò)程中，往往采用手動(dòng)加料，為了減少排氣，電極附近要加入氧化鎂坯砂(氧化鎂輕燒粉不含CO2)，并多加細(xì)粉料，有利于產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)提高。電熔鎂砂熔融結(jié)晶過(guò)程。

電熔鎂砂的熔融結(jié)晶過(guò)程伴隨著雜質(zhì)的遷移和析出，在熔煉過(guò)程中，由于各組分的熔點(diǎn)和密度不同，其析出方式存在差異：熔融開(kāi)始時(shí)，隨溫度的升高，熔點(diǎn)較低的雜質(zhì)先達(dá)到熔點(diǎn)溫度，并轉(zhuǎn)變成液態(tài);隨溫度繼續(xù)升高，當(dāng)達(dá)到氧化鎂熔點(diǎn)溫度時(shí)，此時(shí)氧化鎂開(kāi)始熔化，因氧化鎂的密度相對(duì)較高，其它雜質(zhì)的密度相對(duì)較低，加上熔池中二氧化碳和水蒸氣的不斷上升，使得雜質(zhì)逐漸向上遷移。其中，低熔點(diǎn)的雜質(zhì)可以直接升華成氣態(tài)從熔池中逸出，因而熔池中氧化鎂的含量越來(lái)越高;隨溫度略微降低，氧化鎂晶體開(kāi)始結(jié)晶析出，此時(shí)系統(tǒng)溫度仍高于雜質(zhì)熔點(diǎn)溫度，雜質(zhì)仍為液態(tài)，由于毛細(xì)作用、溫度以及濃度梯度的影響，雜質(zhì)逐漸向外和向上遷移或析出，最后散落在方鎂石(電熔鎂砂)的晶界上。

總之，目前電熔鎂砂傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是以菱鎂礦為原料，通過(guò)電弧爐高溫熔煉制備而成，但該法存在產(chǎn)品質(zhì)量不高、生產(chǎn)能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、工作強(qiáng)度大等缺陷。而利用鹽湖鹵水制備的高純Mg(OH)2中間體為原料生產(chǎn)高純電熔鎂砂，具有產(chǎn)品附加值高、生產(chǎn)處理量大、能耗低等優(yōu)異特點(diǎn)，解決了國(guó)內(nèi)外高端鎂砂制品的需求。因此，該工藝是今后高純電熔鎂砂制備的主流方向。