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(dá)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(qiáng)度，可以作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用。鎂鋁合金是當(dāng)今世界發(fā)展、應(yīng)用最快的輕合金，其輕質(zhì)、高強(qiáng)度和美觀的特性，使其用途廣泛、用量劇增，大到衛(wèi)星、飛機(jī)、汽車，小到計(jì)算機(jī)、手機(jī)、相機(jī)，甚至一些小五金。

我國(guó)的鎂資源儲(chǔ)量居世界首位，是鎂資源大國(guó)和鎂生產(chǎn)大國(guó)。國(guó)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(guò)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(lái)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(jí)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(duì)比分析有關(guān)國(guó)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(biāo)基本接近日本宇都鎂廠冶鎂白云巖指標(biāo)要求(MgO/CaO摩爾比1～1.03，SiO2≤1%，Al2O3+Fe2O3≤0.5%，Na2O+K2O≤0.05%)，認(rèn)為在該區(qū)尋找與日本宇都鎂廠的工業(yè)指標(biāo)接近的冶鎂白云巖是可能的。經(jīng)過(guò)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(dá)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(kāi)始籌建鎂廠，拉開(kāi)冶鎂的序幕。目前，寧夏已有10余家國(guó)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(guó)家科技部經(jīng)過(guò)對(duì)全國(guó)鎂廠的調(diào)研考察,認(rèn)為寧夏具有發(fā)展鎂產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)條件,科技部高新司批準(zhǔn)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(xiàng)“鎂合金開(kāi)發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目公開(kāi)招標(biāo)，寧夏鑫達(dá)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(biāo)承擔(dān)了“先進(jìn)皮江法煉鎂關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”子課題，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、寧夏華源冶金實(shí)業(yè)有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)公司和北京有色金屬研究總院中標(biāo)承擔(dān)了“高性能鎂合金及其擠壓產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”子課題。

2008年國(guó)務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)寧夏經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的若干意見(jiàn)》要求，“支持鎂及鎂合金等新材料生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,將寧夏建成國(guó)內(nèi)重要的鎂硅及其深加工產(chǎn)品基地。”經(jīng)過(guò)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(jì)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(jì)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(cè)平臺(tái)建設(shè)”項(xiàng)目順利通過(guò)寧夏自治區(qū)專家組驗(yàn)收。前一項(xiàng)目提高了金屬鎂冶煉還原過(guò)程中能源和資源綜合利用率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，提高了安全生產(chǎn)水平，符合國(guó)家和地方產(chǎn)業(yè)政策，實(shí)現(xiàn)了還原燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)控制，優(yōu)化了還原工藝，該項(xiàng)目首次在2萬(wàn)t/a鎂冶煉生產(chǎn)線上應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有推廣應(yīng)用前景。后一項(xiàng)目針對(duì)企業(yè)鎂及鎂合金檢測(cè)的薄弱環(huán)節(jié)，檢測(cè)鎂及各類金屬組分20多種，為企業(yè)提供了準(zhǔn)確、快捷的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)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(guó)鎂業(yè)的前三強(qiáng)。

(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)