開發高效清潔的快速煉鎂技術勢在必行
王曉剛團隊電內熱法快速煉鎂工藝取得新進展
2017年02月21日 9:22 7468次瀏覽 來源： 中國有色網 分類： 鎂資訊 作者： 王曉剛
中國是世界原鎂的產業大國，原鎂產量占到全世界的80%以上，但中國目前的原鎂冶煉工藝仍以沿用了70多年的小罐皮江法為主。該法以小型合金罐為還原容器，煤氣或原煤作為外加熱燃料，存在單罐單次產量低、能耗高、污染大、裝備自動化程度低，爐渣氧化鎂含量高，無法直接利用等諸多問題。為此，國家將粗鎂冶煉列入限制發展的產業目錄。所以，開發高效、清潔化的快速工業煉鎂技術在鎂產業發展中勢在必行。
近20年來，針對皮江法存在的問題，研究者主要集中在對皮江法的原料、溫度、還原罐的規格、加熱方式等方面進行了探討和改進，取得了一定成效，但難以從根本上解決小罐皮江法的弊端。
西安科技大學王曉剛團隊提出和設計了以內熱法豎式爐作為大型反應煉鎂容器，以清潔的電作為加熱方式，采用方便、便捷的的電作為加熱源，力圖徹底解決還原過程中的污染大、能耗大、勞動強度大根本問題。
電加熱豎式煉鎂爐結構示意圖
近期，該團隊通過工業化試驗研究試驗，基本實現了快速高效和連續性的提煉鎂的過程，且各項指標優于皮江法，工業化試驗的整體裝備。
電內熱法半工業化試驗成功
王曉剛團隊在歷時近4年的半工業化試驗過程中，以半工業化試驗爐的裝料量在1.5噸左右為指標，共進行了10余次的試驗，獲取了一系列的工業化參數和工藝指標。
經過綜合評價，最終確定快速煉鎂技術參數為：還原周期3～5小時，料鎂比達5.8～6.0，電耗為8000度～10000度/噸鎂；粗鎂中鎂含量>99.90%；鎂還原率達到85%～94%；還原渣中MgO殘余量0.48%～5.0%，小于國標GB/T 23933-2009規定的8%，完全可用作鎂渣水泥的原料。詳細的各項指標見表1。
表1 電內熱豎式煉鎂爐中試結果
工業化試驗取得新進展
該團隊在半工業化試驗的基礎上，進一步的放大試驗裝置，設計和制造了裝料量在4噸以上的快速煉鎂爐。在工業化試驗時，共加入4噸的原料和墊料，其中球團料約為2噸，還原鎂渣作為隔熱墊料約為2噸，試驗過程最高升溫到1275℃，共耗電2650kWh，整個高溫階段的真空度保持在10Pa~15Pa。
整個高溫段時間還原周期為4小時，該段的能耗約為1620kWh，占總耗能的61%，得到粗鎂為320kg，料鎂比約為6.25，折算噸鎂耗電約8280kWh。所得粗鎂的純度約為99.903wt.%。其粗鎂中的雜質含量如表2所示，且雜質含量主要以硅和鈣為主，可能與真空條件下鈣和硅化合物的揮發有關。
表2 粗鎂中主要金屬雜質含量
總之，該團隊建立在多熱源基礎上的電內熱豎式爐，將傳統皮江法的還原溫度提高至1250℃-1300℃，實現了煉鎂的快速化，大型化和清潔化。
據悉，與傳統罐式皮江法相比，該技術生產效率高、自動化程度高，預計可降低噸鎂成本3800元，具有很高的市場前景和推廣價值。（王曉剛）
責任編輯：于璐
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