氧化鎂及相關鎂制品是冶金、建材、化工等多個工業(yè)領域的重要原材料。本文將系統(tǒng)介紹氧化鎂、鎂砂、輕燒鎂、重燒鎂及電熔鎂砂的基本概念、生產(chǎn)工藝與主要應用，并重點闡述電熔鎂砂的生產(chǎn)過程。
一、核心概念辨析
- 氧化鎂：化學式為MgO，俗稱“苦土”，是鎂的氧化物。它既是所有后續(xù)鎂質(zhì)耐火材料和化工產(chǎn)品的化學基礎，本身也可作為一種高熔點（約2852°C）的堿性耐火材料或化工原料使用。
- 鎂砂：這是一個工業(yè)統(tǒng)稱，通常指由天然菱鎂礦（主要成分為MgCO?）經(jīng)過煅燒（或稱“死燒”）后得到的、以氧化鎂為主要成分的燒結(jié)塊或顆粒料。其氧化鎂含量通常在90%以上，是生產(chǎn)各種定形和不定形耐火材料的基礎原料。
- 輕燒鎂與重燒鎂：這是根據(jù)對菱鎂礦的煅燒溫度和產(chǎn)品活性進行的分類。
- 輕燒鎂：又稱“苛性鎂砂”或“活性氧化鎂”。通常在700~1000°C的較低溫度下煅燒菱鎂礦制得。此過程中碳酸鎂分解為氧化鎂和二氧化碳，但產(chǎn)物結(jié)構(gòu)疏松、晶粒細小、氣孔率高，具有很高的化學活性，因此得名。輕燒鎂主要用于制備鎂質(zhì)膠凝材料（如鎂水泥）、飼料添加劑、肥料及作為進一步生產(chǎn)其他鎂制品的中間原料。
- 重燒鎂：通常指在1500~1800°C的高溫下對菱鎂礦或輕燒鎂進行充分燒結(jié)（死燒）得到的產(chǎn)物。其氧化鎂晶體發(fā)育完全、結(jié)構(gòu)致密、體積穩(wěn)定、化學活性很低。重燒鎂砂是制造普通鎂磚、鎂鋁磚等耐火制品的主要原料。
- 電熔鎂砂：是鎂砂家族中的高端產(chǎn)品，通過電弧爐熔煉高純度氧化鎂原料（如高品位重燒鎂砂或天然菱鎂礦）而制成。在超過2750°C的極高溫度下，原料完全熔化，冷卻后形成由粗大、完整的高純度方鎂石（MgO）晶體構(gòu)成的致密熔塊。電熔鎂砂具有更高的純度（MgO含量通常≥97%）、更大的晶體尺寸、更好的體積穩(wěn)定性和抗渣侵蝕性，但生產(chǎn)成本也更高。
二、電熔鎂砂的生產(chǎn)工藝詳解
電熔鎂砂的生產(chǎn)是其所有產(chǎn)品中技術含量和能耗最高的環(huán)節(jié)，核心設備是電弧爐。主要生產(chǎn)流程如下：
- 原料準備：選用高品位的原料是關鍵。通常使用MgO含量在90%以上的優(yōu)質(zhì)重燒鎂砂顆粒（3-30mm），或精選的高純度天然菱鎂礦塊。原料需經(jīng)過干燥、篩分，確保粒度均勻、水分低，以保證熔煉過程的穩(wěn)定和高效。
- 熔煉過程：將合格原料投入三相交流或直流電弧爐中。通過石墨電極產(chǎn)生的高溫電弧（中心溫度可達3000°C以上），使爐料迅速熔化。爐體通常有傾動式和固定式兩種。在熔煉過程中，比氧化鎂更難熔的雜質(zhì)（如硅、鈣、鐵等的氧化物）會部分揮發(fā)或上浮形成渣層，從而在一定程度上實現(xiàn)提純。
- 熔體固化與冷卻：熔煉達到要求后，停止供電，使熔融的氧化鎂熔體在爐內(nèi)或特制的鑄模中緩慢自然冷卻（通常需要數(shù)十小時）。緩慢的冷卻速度對于方鎂石晶體的充分長大至關重要，這是獲得高致密度、高性能產(chǎn)品的決定性步驟。
- 破碎與分級：完全冷卻后的巨大熔塊（可達數(shù)十噸），被運出并使用顎式破碎機、圓錐破碎機等設備進行多級破碎。然后通過振動篩等設備，按不同粒度（如0-1mm, 1-3mm, 3-5mm, 5-10mm, 塊料等）進行嚴格分級和篩選，得到最終的商品電熔鎂砂。不同粒度的產(chǎn)品用于不同的耐火材料配方。
- 質(zhì)量控制：在整個生產(chǎn)過程中，需要對原料、熔煉過程及最終產(chǎn)品的化學成分（特別是MgO、CaO、SiO?、Fe?O?等含量）、體積密度、顆粒級配、晶體尺寸等關鍵指標進行嚴格檢測，確保產(chǎn)品滿足冶金、水泥等行業(yè)對高端耐火原料的苛刻要求。
三、主要應用領域
- 輕燒鎂：鎂質(zhì)建材（玻鎂板、防火板）、農(nóng)業(yè)（飼料、肥料）、環(huán)保（煙氣脫硫）、化工（鎂鹽制備）等。
- 重燒鎂砂：主要用于生產(chǎn)中檔鎂磚、鎂鉻磚、鎂鋁磚等定形耐火制品，以及修補料、搗打料等不定形耐火材料，廣泛應用于鋼鐵、有色金屬冶煉爐的襯里。
- 電熔鎂砂：因其優(yōu)異的性能，主要用于對耐火材料要求極高的領域。例如：鋼鐵工業(yè)中大型超高功率電爐、爐外精煉爐（如LF爐、VOD爐）的爐襯、渣線部位；水泥工業(yè)中回轉(zhuǎn)窯的燒成帶；玻璃工業(yè)的窯爐蓄熱室；以及生產(chǎn)高檔鎂碳磚、鎂鈣磚等不可或缺的骨料和細粉原料。
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從基礎的氧化鎂到高端的電熔鎂砂，鎂質(zhì)材料通過不同的原料和工藝路徑，形成了滿足各工業(yè)層級需求的產(chǎn)品序列。其中，電熔鎂砂的生產(chǎn)代表了鎂質(zhì)耐火原料制備技術的頂峰，其熔煉工藝直接決定了最終耐火制品在極端高溫和化學侵蝕環(huán)境下的服役性能，是現(xiàn)代高溫工業(yè)不可或缺的基石材料之一。
