⽪江法炼镁对环境的影响及对应措施
⽪江法炼镁对环境的影响及对应措施
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⼭西农业⼤学资源环境学院乔升
中国⽬前是全世界最⼤的⾦属镁⽣产国和出⼝国，中国的⾦属镁全都为⽪江热还原法。最近中国青海盐湖集团10万吨电解法开⼯以后，这种现象才发⽣了改变。 ⽪江法炼镁的原料是⽩云⽯，还原剂为硅铁。⽩云⽯中灼减约为47%左右。⽩云⽯在焙烧中47%都分解为CO₂⽓体进⼊⼤⽓，还不包括⽩云⽯焙烧加热产⽣的CO₂。
疫苗伴侣⽪江法炼镁过程中除了产⽣噪声、余热。还要向环境排放固体、液体和⽓体废弃物。 ⼀、固体废渣
由于⽩云⽯中⼀吨⽩云⽯中含纯⾦属镁仅为130Kg左右，所以每⽣产⼀吨⾦属镁要消耗10吨以上的⽩云
⽯，⽽且每⽣产⼀吨⾦属镁还要消耗1-1.05吨的硅铁，在⽣产中这些硅铁也完全转化为固体废弃物被排放。实际⽣产中⼀吨镁要产⽣6-7吨的还原渣。要产⽣1-2吨的燃煤废渣。在精炼过程中，精炼熔剂及镁在精炼过程中粗镁的氧化物、碳化物、氮化物，精炼过程中所加⼊的萤⽯粉以及镁在精炼过程中烧损产⽣的镁的氧化物全都进⼊精炼熔剂渣中，⼀般情况⽣产⼀吨精镁约产⽣0.15~0.25吨精炼熔剂渣。
⽩云⽯在焙烧过程中还要产⽣少量的含有燃料颗粒和⽩云⽯颗粒的烟尘，这部分各个⽣产⼚家控制状态不同，⼀般⼀吨⾦属镁产⽣约为0.01~0.05吨左右烟尘颗粒。再则焙烧后的⽩云⽯发⽣⽣烧、吸潮后废弃煅⽩及研磨过程中产⽣的粉尘，这部分估计约为0.01吨左右。
还有⼀种固体废弃物是⽩云⽯原料在选料、粉碎过程产⽣的粉尘、⽯末，这部分各家进料状况不同，差别较⼤。
另外⼀种固体废弃物是在⽩云⽯焙烧设备、还原炉及精炼炉在检修过程中所排放的废弃物，这部分固体废弃物主要有烧结，⾼温粘结的耐⽕材料、保温材料、粘⼟转⽔泥渣及烟尘、还原罐氧化⽪等，⼀般还原炉检修还原罐时间由于各⼚家状况不等，各家都有很⼤的区别。
最后要强调的是⾦属镁⽣产中所⽤的燃料绝⼤部分是⽤煤作燃料由此⽽产⽣的煤⽓炉渣和⼯艺过程所⽤蒸汽⽽产⽣的锅炉炉渣。⼀般要求⼀吨镁耗标准煤4.5-5吨左右，实际⽣产中，各家所购煤热值不等，
实际消耗均⼤于此数值。加之部分⼚采⽤流化床焙烧煤矸⽯⽣产蒸汽这种废渣数量更⼤，超出我们的考虑范围。
以上为⽪江法炼镁过程中所产⽣的固体废弃物。整理上述，每吨⾦属镁所排放的固体废弃物约为:
⾦属镁还原渣6.5吨
煤⽓炉煅炉燃煤渣1-2吨
精炼熔剂渣0.1-0.2吨
煅⽩废弃物渣0.2-0.5吨
⼆、⽓体废弃物
1、⽩云⽯焙烧所产⽣的CO₂，
前已述及，每吨⽩云⽯焙烧后⼀般要产⽣0.45-0.47吨的纯CO₂，这⾥还不包括⽩云⽯焙烧加热燃煤所产⽣的CO₂，按吨镁所需10吨计标，就⽩云⽯本⾝就要产⽣4.5-4.7吨的纯CO₂。
所需10吨计标，就⽩云⽯本⾝就要产⽣4.5-4.7吨的纯CO₂。
6aaaa2、⽩云⽯焙烧燃煤及还原加热过程中还有精炼燃料所产⽣的CO₂显得更为重要,⾦属镁⽣产全部⽤煤按实物煤消耗⼀般为6吨左右其中固定碳按70%计标，可折纯碳4.2T，完全燃烧后实际转化为纯CO₂为15.3吨左右。
把⽩云⽯焙烧后分解所产⽣的CO₂和燃煤过程中产⽣的CO₂相加，每吨⾦属镁⽣产约产⽣19.8吨左右的CO₂。这样的CO₂排放量在所有有⾊冶⾦⾏业中可能是最⾼的。
三、液体废弃物
对于⽪江法炼镁你⽣产过程中主要液体废弃物为:
1、煤⽓发⽣炉产⽣的煤⽓洗涤⽔，煤⽓洗涤⽔中主要有煤灰尘还有煤焦油及含有少量的挥发酚的洗涤⽔。
2、粗镁锭在酸洗过程中产⽣的镁锭酸洗废液、镁锭酸洗废液主要含部分游离硫酸和硫酸镁溶解液。
3、⾦属镁精炼铸锭过程废⽓洗涤液，主要含有亚硫酸钠和氯化钠及残余氢氧化钠。
4、真空泵废弃真空油⽔，主要含有⽔和灰尘及真空油。
5、锅炉⽔软化或⽆离⼦化过程的排⽔，主要含有氯化钠、碳酸镁等或氢氧化钠及盐酸，由于各⽣产⼚家⽔处理⽅案不同⽽各异，这部分主要对于有⾃备电⼚⼚家显得极为重要。
夜光标牌综合以上情况，⾦属镁⽣产过程中要产⽣相当量的固体、⽓体和液体废弃物，对环境要造成极⼤的危害，针对这些对环境造成的危害因素，如何处置是制约当前⾦属镁⾏业⽣存和发展的⾸要问题。处理的效果⼀般要达到三点，⼀是实现废弃物的⽆害化，⼆是达到废弃物的减量化，三是达到废弃物的资源化回收利⽤。第三点极为重要，因为科学技术⽔平的发展，资源的匮乏把废弃物资源化是我们今后发展的重要渠道。
还原渣和CO₂排放是⽪江法⾦属镁冶炼过程最⼤的两项废弃物，也是急需解决的⼤问题。
第⼆部分废弃物质的处理措施
固体废弃物的处理
1、⽪江法炼镁还原渣的处理⽅法
⽪江法炼镁还原渣在⾦属镁冶炼过程中排放6.5-7吨渣，⽪江法炼镁还原渣中主要成分为氧化钙、⼆氧化硅、还有氧化铁、氟化钙，其中还有⼀部分未还原的氧化镁。对于硅酸盐⽔泥产品成分来讲，除了氧化镁，其他成分均为有益成分。所以⽬前⼀部分⾦属镁⼚把还原渣⽤作⽔泥原料添加剂或⽔泥熟料
的混合材加⼊⽔泥熟料中，因为还原渣中氧化镁的存在，所以添加还原渣量⼀般都低于15%以下。原因是氧化镁在⽔泥产品的⽔化过程中⽣产容易转晶的硅酸镁，硅酸镁转晶过程发⽣粉化⽽使混凝⼟产品造成标号降低，另⼀个原因是由于锻⽩焙烧，混合料还原过程中加之原料中锻⽩的颗粒较⼤，⼜都处于过烧的⾼温状态，故其中⼤部分氧化钙、氧化镁都处于过烧状态，⽤作⽔泥原料时这些氧化钙和氧化镁⽔化时间远⽐⽔泥产品长得多，有时可达⼀个⽉以上，故容易造成⽔泥的不性，严重时发⽣重⼤事故。特别是在监管不严的情况下，⼀部分混凝⼟搅拌站不法企业主贪图利益，随意加⼤还原渣加⼊量，给建筑⼯程造成重⼤安全隐患。故还原渣在应⽤时应加强监管⼒度，严禁超量使⽤。
由于还原渣主要成分接近⽔泥成分，也类似⽯灰产品，把其⽤于质量要求不严格的墙体材料的砌筑灰浆中，利⽤其中的氧化钙和空⽓中⼆氧化碳发⽣碳化反应产⽣胶接⼒，或是利⽤渣的⽐较低的胶凝⼒⽤于普通建筑中，由于其性能较差，市场范围有限。但还是可消费⼀部分还原渣。
由于还原渣中主要成分是氧化钙，⽔化后呈现较强的碱性。加上⽪江法炼镁过程要产⽣⼤量的⼆氧化碳⽓体废弃物，把这两⼤废弃物结合起来处置，⽣产碳化砖，⽤于普通建筑物，如⼀般墙体，护坡⽤花格砖，⼀般地坪、草坪⽤花格砖以及养殖业中的畜、禽棚墙中。采⽤此法，既可消费⼀⼤部分还原渣，还可同时消费⼀部分产⽣温室效应的⼆氧化碳废⽓。
因为还原渣中主要成分为氧化钙，和其他对⽔泥产品有益成分⼆氧化硅、氧化铁和氟化钙，⽽其中的
氧化镁是唯⼀的有害成分。⽽氧化镁和重碳酸容易发⽣反应⽣成易溶于⽔的重碳酸盐。利⽤其特殊反应，同时利⽤⾦属镁⽣产过程中排放
害成分。⽽氧化镁和重碳酸容易发⽣反应⽣成易溶于⽔的重碳酸盐。利⽤其特殊反应，同时利⽤⾦属镁⽣产过程中排放的⼤量⼆氧化碳，采⽤特定的⼯艺条件，把还原渣中的残存氧化镁提出，使渣中氧化镁含量⼤⼤降低到⽔泥原料要求，或者⾼于⽔泥原料对氧化镁的要求，制出⾼档⽔泥原料⽽⽣产⾼档⽔泥产品。此⽅法对⽆有⽔泥原料或低质⾼镁⽯灰资源⽣产⽔泥的地区更显得意义重⼤。同时简化⼯艺，降低能耗，降低⽣产成本。不⾜之处是对⽔资源和总投资⽅⾯要求严格。
由于还原渣的成分符合或者接近铸⽯、某些保温材料成分的要求，可考虑还原渣在这些⽅⾯的应⽤。市场前景也是可观的，我们⽬前正在深⼊做这⽅⾯的⼯作，预计不久将会拿到样品。
另外我们正在做另外⼀项⼯作。在⾦属铝⾏业中的原料是氧化铝，⽽氧化铝的原料⼜是铝矾⼟，铝矾⼟原料中含有⼤量⼆氧化硅及氧化铁，特别是国内铝矾⼟属于⾼硅⾼铁低铝贫矿，铝矾⼟制氧化铝过程中要加碱和⽣⽯灰。中国⽬前是世界第⼀铝⽣产⼤国，氧化铝⽣产需要⼤量的⽣⽯灰，需要⼤量⽯灰⽯，⽯灰⽯焙烧⼜需要消耗⼤量煤炭。同时⼜产⽣⼤量⼆氧化碳。利⽤⾦属铝做⾦属镁⽣产的还原剂，还原渣为铝酸三钙，利⽤这样的铝酸钙代替⽣⽯灰加⼊铝矾⼟原料中，既解决了氧化钙的来源，⼜增加了制氧化铝过程中原料中氧化铝的含量，对于⾦属镁⾏业来讲，⽆有了还原渣的排放，⼜增加
了⼀种新的产品，彻底根除了还原渣对环境造成的极⼤危害，可以取得明显的社会和经济效益，我们⽬前正在深⼊做这⽅⾯的⼯作，主要考虑到经济上的可⾏性问题。
2、⾦属镁精炼及镁合⾦熔剂废渣的处理⽅法
⾦属镁精炼渣是⾦属镁⾏业第⼆⼤固体废弃物，⾦属镁精炼及镁合⾦废渣中主要含有氯化物、氧化镁和氟化钙。镁精炼及镁合⾦熔剂渣是镁⾏业对环境影响最⼤，特别是对我们⽣活饮⽤⽔和对我们⾝体健康危害最⼤的污染物质。因为镁精炼渣或镁合⾦熔剂废渣中氯化物占30-40%，氯化物是极易溶于⽔的，镁精炼渣及镁合⾦熔剂渣随意排放后，渣中氯化物就会溶⼊⾃⾝吸潮后吸收的⽔中或者跟随⾬⽔渗⼊地下⽔，⽽后进⼊我们的⽣活饮⽤⽔中，这些氯化物饮⽤后，进⼊⾎液中使⾎液粘稠度增加，氯化物中的氯化钡进⼊⾎液容易导致⼈类的⼤脑诱发脑膜炎或其他⼤脑疾病的发⽣。镁及镁合⾦废渣的治理⾄关重要。利⽤渣中氯化物的⽔溶性从渣中提出重新制成熔剂⽤于镁及镁合⾦的⽣产。然后再提出渣中氧化镁，制成各种化⼯产品，最后再提出渣中氟化钙，⽤于镁还原的混合料配料中。
3、⽪江法炼镁过程中废耐⽕材料的处理⽅法
⽪江法炼镁属于⾦属的⽕法冶炼，⽩云⽯的焙烧。还原过程中的加热，精炼过程的加热都需要消耗耐⽕材料。在实际⽣产中，锻⽩焙烧炉衬的更换，长期⾼于1300℃的⾼温炉中耐⽕材料的软化烧结。⼀个2万吨的⾦属镁⼚⼀年要更换数百吨⾄上千吨的耐⽕材料。如果不利⽤，随意排放要占⽤⼤量的空
间。这些耐⽕材料中主要成分为氧化铝要消耗⼤量的铝矾⼟。中国⽬前⾦属铝⼚产量约为2800-3000万吨左右，要消耗⼤量的铝矾⼟资源，每年也要从国外进⼝⼤量铝矿⽯，中国铝矾⼟资源绝⼤部分为⾼硅、⾼铁、低铝的资源，⽽⾦属镁⽣产耐⽕材料绝⼤部分⼜是优质铝矾⼟，把这些氧化铝⾼达75%的废耐⽕材料回收利⽤意义重⼤。简单的利⽤是经过⾼温的废耐⽕材料经破碎分级制取耐⽕浇注料重新⽤于⼯业窖炉施⼯。另外部分含铁低的和废硅酸铝耐⽕纤维，⽤于⾦属镁⽣产中的保温材料。既降低了污染，⼜降低了能耗。
对于⾦属镁⽣产的废⽩云⽯粉以及过烧、久烧锻⽩都可利⽤回转窑煅烧、⽔化⽽后⽣产轻质碳酸钙等化⼯产品，⽤于橡胶、塑料、造纸化妆品及⽇⽤化⼯，既消除了危害，⼜创造了财富。
⽓体废弃物的处理
1、废⼆氧化碳的处理
⾦属镁冶炼过程所产⽣数量最⼤的是⼆氧化碳废⽓。前已述及每⽣产⼀吨⾦属镁约排放19.5吨左右的⼆氧化碳⽓体。这⼤量的⼆氧化碳⽓体利⽤是困难的，有效的⽅法是加强周边的绿化⼯作，植物⽣长是靠植物在光合作⽤，⽔和⼆氧化碳⽓体发⽣的光合作⽤，⽣成纤维素、糖类等碳⽔化合物。⽽采⽤发展绿化是解决⼤量⼆氧化碳的有效⽅法。
另外利⽤锻⽩焙烧过程中产⽣的较⾼浓度的⼆氧化碳⽓体进⾏回收制取纯度较⾼的⼆氧化碳⽓体，⽤于机械⼯业焊接、本⼚的部分岗位的⽓体保护、⽔果蔬菜的保鲜、中草药的超临界CO₂提取、⼲冰制冷等。
结合本⼚⼤量废还原渣制取碳化砖也不失为⼤量消耗CO₂的⼀个较好的措施。
在优质⽯灰⽯资源匮乏的地区，利⽤CO₂做提取剂，提出废还原渣中的氧化镁，制取优质⽔泥原料也是较好的CO₂治理办法。
2、⾦属镁精炼过程中SO₂⽓体的治理
⾦属镁是⼀种活泼⾦属，极易氧化燃烧。最佳保护⽓体为四氟化硫，但是这种⽓体对⼤⽓层的臭氧破坏严重，所以在全世界范围禁⽌使⽤。SO₂是⾦属镁表⾯氧化保护的⼀种较好⽓体，但SO₂和⽔反应⽣成亚硫酸，对⼤⽓污染严重，对⼈类危害较⼤。在企业周边有氧⽓⽣产或者有空分装置的地⽅或许有合成氨⽣产装置，⽣产过程中付产驰放⽓经变压吸附制取氩⽓⽤于⾦属镁保护都是极好的。
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对于⽆有以上条件，采⽤硫磺燃烧⽣成SO₂⽤于镁精炼保护也是⼀种补救⽅法，但必须防⽌SO₂⽓体的跑冒滴漏。同时要注意的是SO₂废⽓的吸收液的选择和废吸收液的处理。⽬前⼀般采⽤氢氧化钠做吸收剂，由于在镁精炼和镁合⾦⽣产中所⽤的氯化镁在⾼温过程发⽣⽔解，废⽓中还要产⽣⼀定量的氯
化氢，吸收剂吸收后付产物为亚硫酸钠和氯化钠的混合物，单纯的亚硫酸钠为还原剂，可⽤于化⼯产品，⽽吸收液是亚硫酸钠和氯化氢的混合物，难以处理，将吸收剂改为氢氧化钾或本⼚丰富的镁的废渣，付产成为钾或镁的亚硫酸盐，可⽤作肥料、⽤于本⼚的花草、蔬菜和绿化⼯作，解决了排放上困难。贝克曼梁法
对于⾦属镁加热过程，特别是还原罐加热过程，在⾼温下空⽓中的氮⽓和氧⽓会发⽣反应，⽣成氮氧化物，这种氮氧化物遇⽔⽣酸性的氮氧化物等，它的吸收剂采⽤氨、氢氧化钾和本⼚回收的废氧化镁等，废吸收液也同样⽤作本⼚绿化，附近农民的化肥。
液体废弃物的处理
⾦属镁⽣产中液体废弃物为煤⽓发⽣炉煤⽓洗涤废⽔。废⽔中主要含有煤尘、焦油和挥发酚。煤尘经沉淀捞出脱⽔⽤作红砖⽣产或内加煤制成⽣活煤球。焦油应加强电捕焦的能⼒及焦油与⽔的分离，废⽔中挥发酚⼀般⾼浓度时采⽤氢氧化钠制取酚钠盐提取，低浓度时采⽤焚烧酚⽔处理，这种⽅法酚⽔中含酚较低，酚烧过程中加热了⼤量⽔，使⼤量⽔吸收热量变成蒸汽，能耗⼗分⾼，处理成本难以接受，可否采取⼀下措施⼀⽅⾯加强处理场地的保温，采⽤⽣化处理，使⼯作温度处于微⽣物最活泼条件下，提⾼⽣化处理的效果，这⼀点对我国镁⼚⼤部分地处我国北⽅寒冷地域更显得重要。再⼀个是否采⽤加强密封的条件下，采⽤多次循环吸收，提⾼废液中酚的含量，加⼊氢氧化钠，制成钠盐进⾏提取进⾏处理。
以上是⾦属镁冶炼过程中固体、⽓体、液体废弃物进⾏处理⽅法的设想。其中还原剂制取碳化砖项⽬已于2005年国家知识产权局授予发明专利权；还原渣制取保温材料发明技术专利申请已受理。还原渣中氧化镁CO₂提取⽅法的发明技术专利也已经授权。另外⾦属镁精炼和镁合⾦熔剂废渣回收利⽤技术的2项发明专利和1项实⽤新型专利已授权还有⾦属镁精炼及镁合⾦废渣中提取稀⼟和锰的发明专利申请已受理。
另外⾦属镁冶炼过程中还有⼀⼤部分环保、⽣产技术难题还未有破解，还需要进⾏⼤量的⼯作，希望同⾏同仁能够共同协作努⼒探讨，为中国的⾦属镁业的健康发展，共创美好的明天。以上仅为我们所做的⼀部分⼯作，由于⽔平有限，还望各位专家、学者、同仁给予指正，并希望合作，感谢了。
以下附有关专利证书和受理通知。（作者朱⼴东电话：150********）
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