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金屬鎂生產(chǎn)工藝流程概述
白云石由破碎機(jī)破碎合格的物料（30-40mm），用回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，煅燒成煅白，經(jīng)冷卻機(jī)冷卻，再經(jīng)過球磨機(jī)磨成粉，再經(jīng)壓球機(jī)壓成球，經(jīng)破碎后與硅鐵粉（含硅75%）和螢石粉（含GaF2）=95%混合均勻制成團(tuán)，裝入耐熱不銹鋼還原罐內(nèi)，置于還原爐中，在1200-1250℃及真空的1.33Pa真空度下還原制取粗鎂，經(jīng)過溶劑精制、鑄錠、表面處理得到成品鎂錠。
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，金屬鎂的生產(chǎn)工藝越來越成熟。就目前現(xiàn)在的情況看來，金屬鎂生產(chǎn)工藝流程大致可以可以分為兩個(gè)主要的方法，其一就是熱還原法，其二就是電解法，這兩種方法又可以細(xì)分為好幾種不同的方法。每一種方法都有其優(yōu)點(diǎn)以及特殊用途。
1、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程熱還原法介紹：熱還原法的應(yīng)用，主要是利用化學(xué)物質(zhì)硅來實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬鎂的提純。在生產(chǎn)過程中使用到的原料有碳化硅，氧化鈣還有純凈物硅，其所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)所需要的條件就是高溫和真空，高溫時(shí)其的溫度要達(dá)到1100~1250攝氏度。我們所知道的熱還原法制造金屬鎂時(shí)，按照所需要的反應(yīng)設(shè)備的不同，又分為好幾種不一樣的方法，但他們的原理都是相同的。根據(jù)設(shè)備的不同，劃分為四種不同的方法，分別為皮江法，巴爾扎諾法，瑪格尼法，MTMP法，現(xiàn)在就這四種先進(jìn)行討論。
2、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程皮江法介紹：皮江法是一種比較典型的一種生產(chǎn)金屬鎂的方法，在該方法中需要的原材料有白云石礦，螢石，硅礦，焦炭還有廢鐵。在生產(chǎn)過程中現(xiàn)將白云石礦在回轉(zhuǎn)窯里進(jìn)行煅燒生成煅白（MgO·CaO），然后將其進(jìn)行粉碎，然后將螢石粉碎，將兩者的`混合物放入混合球中，還有將硅礦，焦炭，廢鐵放入電弧爐中進(jìn)行反應(yīng)再進(jìn)行粉碎生成硅鐵粉末，將其與混合器中的混合物放入制球機(jī)中，再投入還原爐并加入包含硅鐵，螢石的球團(tuán)，經(jīng)過還原反應(yīng)就會(huì)生成鎂晶體，然后在再融化提純，生成金屬鎂。該方法生產(chǎn)的時(shí)間周期差不多是10個(gè)小時(shí)左右。工藝流程差不多分為了3各階段，包括預(yù)熱期，低真空加熱期還有就是高真空加熱期。
金屬鎂還原爐包括臥式爐和立式爐,臥式爐用耐火材料主要是由爐頂,爐墻,托罐磚,支撐磚,罐口磚構(gòu)成,立式爐用耐火材料主要是由爐頂,爐墻,燒嘴磚,蓄熱室構(gòu)成,爐頂,爐墻,托罐磚,支撐磚,罐口磚,燒嘴磚和蓄熱室為不同尺寸的砌筑單元,砌筑單元是由不需要高溫?zé)傻臐沧⒘匣驌v打料等耐火材料預(yù)先澆注或壓制而成。
3、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程巴爾扎諾法介紹：巴爾扎諾法是在皮江法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，其基本的工藝流程與皮江法很相似，不過有些地方是不一樣的。其最主要的區(qū)別就是他在反應(yīng)過程中不會(huì)對(duì)白云石以及硅鐵進(jìn)行壓制變成團(tuán)塊而是直接利用電加熱器對(duì)其進(jìn)行加熱，就這樣而言是一種比較節(jié)能的方法，現(xiàn)在這種方法被巴西的一家公司所采用。
4、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程瑪格尼法介紹：瑪格尼法在1960年前后發(fā)現(xiàn)的，在我們看來其追顯著的特點(diǎn)就是采用的是比較節(jié)能的一種方法，不過其的反應(yīng)周期比較長(zhǎng)，比起皮江法是十個(gè)小時(shí)來說，其反應(yīng)時(shí)間差不多是他的兩倍，一般為16~24個(gè)小時(shí)。在反應(yīng)容器內(nèi)，容器內(nèi)物質(zhì)的形態(tài)一般那都是液態(tài)，再有就是他的反應(yīng)溫度也是比較高的，一般都超過皮江法的上線，都有1300~1700℃。在生產(chǎn)過程中嗎，金屬鎂是以氣態(tài)或者液態(tài)的形式生成與冷凝器之中。
5、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程MTMP法介紹：MTMP法是一種更加連續(xù)的一種制造金屬鎂的生產(chǎn)技術(shù)。在制造過程中，他的反應(yīng)溫度要求更高，要1700-1750℃，最后金屬鎂的生成也是在冷凝器中生成。以上四種就是金屬鎂的熱還原法在不同的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)條件下所能達(dá)到的一些效果。
6、電解法就我們現(xiàn)在所提倡的要節(jié)能的要求來看，電解法或許更受我們的歡迎，因?yàn)殡娊夥ǖ纳a(chǎn)工藝是比較先進(jìn)簡(jiǎn)單的，而且具有能耗低的特點(diǎn)。電解法的核心就是用直流電來電解熔融的無水氯化鎂，使之分解成為鎂跟氯氣。就電解法看來，根據(jù)不用的原料又可以分為不同的方法。一般可以劃分為道烏法，氧化鎂氯化法，AMC法等等。接下來我們就這些中的一些進(jìn)行細(xì)致的討論。
7、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程道烏法介紹：道烏法是一種比較簡(jiǎn)單的電解法，他的原料也是很容易得到的。其原料包括海水還有石灰乳，運(yùn)用這兩種原料來提取氫氧化鎂，然后將其與鹽酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成溶液，在進(jìn)行電解，這種方法是一種比較簡(jiǎn)單的生產(chǎn)方法，節(jié)能而且還節(jié)省成本。
8、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程氯化法介紹：氧化鎂氯化法的生產(chǎn)原料是光鹵石，在經(jīng)過流化床之后，將其加入焦炭還有氯氣之后放入氯化爐，進(jìn)行反應(yīng)之后在進(jìn)行電解生成氯氣，金屬鎂，還有氯化鉀，生成的氯氣將其進(jìn)行收集用于氯化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，節(jié)省資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。電解法除了這兩種，還有好幾種。最有特點(diǎn)的一種就是斯諾克法，利用的是氯化鎂，在高壓，電解的情況下提取金屬鎂。說其特別是因?yàn)樗?dú)一無二的，不用使用氯化反應(yīng)來制取生產(chǎn)鎂的原料。
02.皮江法和電解法優(yōu)缺點(diǎn)和及其發(fā)展
對(duì)于皮江法來說,其金屬鎂生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備較簡(jiǎn)單,建廠投資少,生產(chǎn)規(guī)模靈活;成品鎂的純度高等特點(diǎn);其爐體小,建造容易,技術(shù)難度小;并且可以直接利用資源豐富的白云石作為原料。主要缺點(diǎn)在于熱利用率低、還原罐壽命短,還原爐所占的成本較大, 屬于勞動(dòng)密集型,生產(chǎn)過程不連續(xù)。
針對(duì)以上缺點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行了一系列技術(shù)改造。改進(jìn)還原罐結(jié)構(gòu)、采用新型保溫材料、切斷熱短路、提高內(nèi)部介質(zhì)的綜合導(dǎo)熱系數(shù);改進(jìn)爐型,比如采用水煤漿對(duì)還原罐底部加熱,使其受熱均勻。使用蓄熱燒嘴等新型燒嘴,對(duì)排放的廢氣進(jìn)行回收利用;采用現(xiàn)代化的控制技術(shù),采用機(jī)械化裝卸料設(shè)備等等。
與皮江法相比,電解法煉鎂具有節(jié)能、產(chǎn)品均勻性好、易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程連續(xù)、生產(chǎn)成本比皮江法低等優(yōu)點(diǎn),屬于能源密集型產(chǎn)業(yè)。但是,電解法也有以下不足之處:無水氯化鎂制備的生產(chǎn)工藝較難控制;含水氯鎂石脫水需要較高溫度和酸性氣氛,使得能耗大,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重;電解法生產(chǎn)過程排放的廢水、廢氣和廢渣,對(duì)環(huán)境造成污染,處理費(fèi)用大。
金屬鎂生產(chǎn)工藝流程采用了技術(shù)成熟、可靠、先進(jìn)合理的新型皮江法煉鎂工藝。合格的白云石送入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒；再將煅燒后的白云石、螢石、硅鐵按一定比例配料，經(jīng)過球磨并壓成球團(tuán)；裝入還原罐中在抽真空的條件下，進(jìn)行高溫?zé)徇原，得到結(jié)晶鎂；結(jié)晶鎂經(jīng)過重熔、精煉后可得到金屬鎂。包含原料儲(chǔ)備、白云石煅燒、粉磨壓球、還原及精煉等工段。
1、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程原料系統(tǒng)：白云石在礦山破碎到符合要求的粒度，進(jìn)廠內(nèi)白云石堆場(chǎng)儲(chǔ)存。硅鐵和螢石直接進(jìn)廠內(nèi)倉庫儲(chǔ)存。儲(chǔ)量均按半個(gè)月生產(chǎn)所需用量考慮。
2、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程白云石煅燒系統(tǒng)：選用節(jié)能環(huán)保型回轉(zhuǎn)窯，帶豎式預(yù)熱器及豎式冷卻器。外來粒度、質(zhì)量均符合要求的白云石卸至料場(chǎng)，由裝載機(jī)進(jìn)行堆取料作業(yè)，由振動(dòng)篩進(jìn)行篩分后，10～40mm粒度的白云石經(jīng)皮帶運(yùn)輸至回轉(zhuǎn)窯豎式預(yù)熱器頂部料倉，經(jīng)料管進(jìn)入預(yù)熱器與從回轉(zhuǎn)窯流入的高溫?zé)煔鈸Q熱，將物料預(yù)熱至800℃以上，落至轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽后入回轉(zhuǎn)窯經(jīng)1250℃高溫煅燒成活性煅白，再卸入冷卻器內(nèi)，高溫煅白在此與風(fēng)機(jī)鼓入的冷風(fēng)換熱，將活性煅白冷卻至100℃以下，空氣被預(yù)熱至600℃以上。冷卻后的活性煅白由冷卻器卸出后經(jīng)鱗板輸送機(jī)輸送至制球車間；剞D(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔，在預(yù)熱器內(nèi)與白云石進(jìn)行熱交換后，溫度降至220℃以下，然后進(jìn)入袋式除塵器，除塵后經(jīng)高溫風(fēng)機(jī)排入大氣，排放氣體的含塵濃度小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。全線采用技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的PLC控制系統(tǒng)，在主控制室集中操作管理。
3、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程制球系統(tǒng)：煅燒后的白云石由提升機(jī)進(jìn)1＃料倉備用；硅鐵經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至20mm以下，由提升機(jī)經(jīng)提升進(jìn)2＃硅鐵塊貯料倉備用；螢石粉由單斗提升進(jìn)3＃料倉。存放在貯料倉中的三種原料，經(jīng)微機(jī)控制連續(xù)配料加入球磨機(jī)混磨，粒度要求＜100目，混合粉再經(jīng)過提升機(jī)、貯料倉、埋刮板輸送機(jī)后，進(jìn)入壓球機(jī)，制成球團(tuán)。配料系統(tǒng)選用了智能控制系統(tǒng)，整個(gè)過程全部實(shí)現(xiàn)了電腦監(jiān)控全自動(dòng)化。球磨機(jī)采用10kV高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)，比原380V低壓配電運(yùn)行降低了電耗損失。制球車間設(shè)3套除塵系統(tǒng)，分別在硅鐵破碎處設(shè)C1#除塵系統(tǒng)，配料粉磨設(shè)C2#除塵系統(tǒng)，壓球處設(shè)C3#除塵系統(tǒng)。通過綜合除塵治理后制球車間操作環(huán)境較傳統(tǒng)車間大大改善，工人工作環(huán)境得到提高。
4、金屬鎂生產(chǎn)工藝流程還原及精煉系統(tǒng)：還原爐采用高溫空氣快速換向蓄熱式燃燒技術(shù)，蓄熱式還原爐以煤氣為燃料連續(xù)加熱。球團(tuán)由加料機(jī)加入還原爐內(nèi)的還原罐中，還原罐生成的鎂蒸汽于端部冷凝器中冷凝成結(jié)晶鎂（粗鎂），將粗鎂取出送去精煉與合金生產(chǎn)線。
金屬鎂生產(chǎn)工藝流程-回轉(zhuǎn)窯煅燒白云石工藝流程：抓斗起重機(jī)將白云石送至皮帶輸送機(jī)，經(jīng)振動(dòng)篩選出塊度合格的金屬鎂，由大傾角皮帶送到預(yù)熱器頂部料倉。料倉內(nèi)的白云石分別通過六個(gè)溜管進(jìn)入預(yù)熱器，煅燒過程生產(chǎn)的約900℃熱煙氣與白云石再此換熱。白云石被預(yù)熱到800℃時(shí)由液壓推桿將石料推入回轉(zhuǎn)窯尾部煅燒。金屬鎂回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)使石白云石均勻受熱，同時(shí)向窯頭方向逐步運(yùn)動(dòng)。窯頭罩處安裝有燒嘴，燃燒溫度達(dá)1250℃，以滿足活性煅白對(duì)溫度的需求。熾熱的煅白從窯頭落入冷卻器，與鼓風(fēng)機(jī)鼓入的二次空氣換熱？諝獗活A(yù)熱至約600℃進(jìn)入窯頭助燃，煅白被冷卻到100℃以下，通過振動(dòng)給料機(jī)均勻落至鱗板輸送機(jī)輸送至下道工序。離開預(yù)熱器約260℃的尾氣，通過管道進(jìn)入袋式除塵器，對(duì)尾氣進(jìn)行凈化，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，完成整個(gè)煅燒金屬鎂工藝流程。
年產(chǎn)5000噸金屬鎂生產(chǎn)工藝流程設(shè)備配置：400×600鄂破機(jī)、250×1000細(xì)碎機(jī)、2.5×40回轉(zhuǎn)窯、2×20米冷卻機(jī)、MQG1.83×7米球磨機(jī)、MQG1.5×5.7球磨機(jī)、MG1725煤磨機(jī)、HL300斗式提升機(jī)、煤氣發(fā)生爐2.5米、壓球機(jī)、豎式預(yù)熱器、G×400螺旋輸送機(jī)。
年產(chǎn)10000噸金屬鎂生產(chǎn)工藝流程設(shè)備配置：600×900鄂破機(jī)、250×1200細(xì)鄂式破碎機(jī)、3×60回轉(zhuǎn)窯、2.2×20米冷卻機(jī)、MQG2.4×8米球磨機(jī)、MQG1.5×5.7球磨機(jī)、MG2233煤磨機(jī)、HL300斗式提升機(jī)、煤氣發(fā)生爐3米、壓球機(jī)、豎式預(yù)熱器、G×400螺旋輸送機(jī)。
為了提高爐窯的熱效率，降低單位產(chǎn)品燃料消耗，在金屬鎂生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)中采取了以下幾方面措施：
1、燃料燃燒設(shè)備：選用節(jié)能燃燒器，自動(dòng)控制配風(fēng)量，減少燃料的不完全燃燒損失。
2、在回轉(zhuǎn)窯尾部設(shè)有一臺(tái)豎式預(yù)熱器，充分利用回轉(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓瑢㈩A(yù)熱器內(nèi)的物料預(yù)熱，使物料在預(yù)熱器內(nèi)發(fā)生部分分解，使系統(tǒng)產(chǎn)量提高40%，熱效率提高30%。
3、在回轉(zhuǎn)窯頭部設(shè)有一臺(tái)豎式冷卻器，充分利用回轉(zhuǎn)窯高溫煅白出料所含熱量將二次空氣預(yù)熱至600℃，使熱效率得到提高。
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