镁冶炼工艺教学课件PPT.ppt

镁冶炼工艺n镁金属镁金属n镁的冶炼工艺镁的冶炼工艺n皮江法炼镁皮江法炼镁n皮江法炼镁能耗分析皮江法炼镁能耗分析n皮江法炼镁余热利用现状皮江法炼镁余热利用现状1 镁金属镁金属的物理性质镁金属的物理性质 镁镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的，只有铝的2/3、钛的、钛的2/5、钢的、钢的1/4；镁的熔点；镁的熔点为为648.8℃℃ 镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有很好镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点和易于回收等优点 1 镁金属镁合金的应用领域镁合金的应用领域 镁镁合金作为密度最小的金属结构材料之一合金作为密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等工业、摩托车工业、自行车工业等）等）等。

镁镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量从力学性能和明显减轻结构重量从20世纪世纪40年代开始，年代开始，镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用 1 镁金属我国镁工业现状我国镁工业现状 我我国目前在镁工业方面拥有三项国目前在镁工业方面拥有三项“世界冠世界冠军军”Ø第第一是镁资源大国，储量居世界首一是镁资源大国，储量居世界首位Ø第第二是原镁生产大国二是原镁生产大国，，2004年我国共生产原年我国共生产原镁镁43.8万万t，，占全球总产量占全球总产量的的69.8％Ø第第三是出口大国，年产量三是出口大国，年产量80％以上的镁％以上的镁出口出口到国际市场到国际市场我国原镁生产概况我国原镁生产概况 据据2010年镁工业发展报告，国内有年镁工业发展报告，国内有157家规模以上的镁冶炼家规模以上的镁冶炼企业，年产一万吨的企业有企业，年产一万吨的企业有19家，总产量家，总产量47.46万吨，占年总产万吨，占年总产量量71.19%，年产三万吨的企业有，年产三万吨的企业有3家。

家2 镁的冶炼工艺镁冶炼工艺技术有两种，即镁电解冶炼工艺技术和硅热还镁冶炼工艺技术有两种，即镁电解冶炼工艺技术和硅热还原工艺技术原工艺技术氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法海水为原料制取无水氯化镁的电解法 热还原法是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原热还原法是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料粉磨成球后，将球团剂、萤石为催化剂，进行计量配料粉磨成球后，将球团装入还原罐中，加热到装入还原罐中，加热到1200℃℃，内部抽真空至，内部抽真空至13.3Pa或或更高，还原产生镁蒸气镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中更高，还原产生镁蒸气镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，形成结晶镁，亦称粗镁再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁2 镁的冶炼工艺电解电解无水无水氯化镁氯化镁法法热还原法热还原法道乌法道乌法(Dow Process)氧化镁氯化法氧化镁氯化法 (IG Farbenindustrie Process)诺斯克法诺斯克法(Norsk Hydro Process)光卤石法光卤石法(Russian Process)巴尔札诺法巴尔札诺法 (Balzano Process)（（20t/批）批）玛格尼法玛格尼法 (Magnetherm Process)（（3~8t/批）批）皮江法皮江法(Pidgeon Process)（（14~23kg/批）批）原理相似，工业生产工艺不同原理相似，工业生产工艺不同较大规模的较大规模的皮江法皮江法规模能大能小规模能大能小成本低，技术简单成本低，技术简单镁的等级质量略高于电解镁镁的等级质量略高于电解镁全球电解镁生产厂家全球电解镁生产厂家 中国民和镁厂中国民和镁厂 0.70.7万吨万吨 挪威挪威/ /加拿大海德鲁镁厂加拿大海德鲁镁厂 8.58.5 美国镁公司美国镁公司4 4 以色列死海镁厂以色列死海镁厂 3 3 乌克兰扎波罗什镁钛联合企业乌克兰扎波罗什镁钛联合企业 1 1 乌克兰卡卢什化冶联合企业乌克兰卡卢什化冶联合企业 3.6 3.6 俄罗斯索利卡姆斯克镁厂俄罗斯索利卡姆斯克镁厂1.71.7 俄罗斯阿威斯玛镁厂俄罗斯阿威斯玛镁厂 1.71.7 加拿大太密克镁厂加拿大太密克镁厂0.80.8 哈萨克斯坦乌斯基镁钛联合企业哈萨克斯坦乌斯基镁钛联合企业0.30.33 皮江法(硅热法)炼镁工艺流程皮江法是以白云石、硅铁、萤石等为原料炼镁的一种方法。

该皮江法是以白云石、硅铁、萤石等为原料炼镁的一种方法该工艺过程工艺过程分为煅分为煅烧白云石、制备原料、还原和精炼四个阶段首先在回转窑或立烧白云石、制备原料、还原和精炼四个阶段首先在回转窑或立窑中将白云石窑中将白云石在在1100-1300℃℃温度下煅烧成煅白，反应式是：温度下煅烧成煅白，反应式是：然后经研磨与硅铁粉然后经研磨与硅铁粉(w(Si)=75％％)和萤石粉和萤石粉(W(CaF)=95％％)混合制球，混合制球，于于耐热钢还原罐内，在耐热钢还原罐内，在1190~1210℃℃及及1.33～～10 Pa真空条件下，真空条件下，还原时间还原时间为为8~12小时，还原成粗镁，小时，还原成粗镁，反应过程是：反应过程是：4 皮江法能耗分析22.72%38.74%传统小型金属镁回转窑能耗分析传统小型金属镁回转窑能耗分析节能型金属镁回转窑能耗分析节能型金属镁回转窑能耗分析节能型回转窑工艺流程图节能型回转窑工艺流程图窑头单筒冷却机窑头单筒冷却机回转窑及窑尾立式预热器回转窑及窑尾立式预热器回转窑烟气分析回转窑烟气分析烟气温度：传统回转窑烟气温度为烟气温度：传统回转窑烟气温度为450~650 ℃℃，节能型回转窑经窑尾竖，节能型回转窑经窑尾竖式预热器排出烟温为式预热器排出烟温为280~350℃℃。

烟气组成：烟气组成：烟气流量：烟气流量：粗镁年产量粗镁年产量/万吨万吨12510烟气量烟气量/ 104Nm3.h-12.85.71318 n传统还原炉在布置还原罐时最多只能布置两层传统还原炉在布置还原罐时最多只能布置两层, 炉膛内的炉膛内的受热面积有限受热面积有限, 烟气的温降很小烟气的温降很小, 使得炉子的排烟温度高使得炉子的排烟温度高达达1100 ℃℃ n另外，从还原罐出来的镁渣仍有很高的温度，约另外，从还原罐出来的镁渣仍有很高的温度，约1100 ℃℃左右，因为目前的生产工艺决定了还原炉出渣是间歇性的，左右，因为目前的生产工艺决定了还原炉出渣是间歇性的，所以现在这部分热量一般没有得到充分合理的利用，而是所以现在这部分热量一般没有得到充分合理的利用，而是白白浪费掉了白白浪费掉了传统煤气还原炉能量损耗传统煤气还原炉能量损耗新型蓄热式煤气还原炉新型蓄热式煤气还原炉n炉体内设置了两组蓄热室，运行时，其中炉体内设置了两组蓄热室，运行时，其中A组蓄热室放热，组蓄热室放热，加热流经其内部的空气，而加热流经其内部的空气，而B 组蓄热室吸热，回收流经其组蓄热室吸热，回收流经其内部烟气的显热，经过一个周期后，内部烟气的显热，经过一个周期后，A 组吸热，组吸热，B 组放热，组放热，这样往复运行，两组蓄热室通过交替切换工作状态来完成这样往复运行，两组蓄热室通过交替切换工作状态来完成对烟气余热的回收，排烟温度低于对烟气余热的回收，排烟温度低于200℃℃。

5 皮江法炼镁余热利用现状 通过上述分析，在皮江法炼镁过程中，生产工艺过程的余通过上述分析，在皮江法炼镁过程中，生产工艺过程的余热资源有热资源有回转窑尾气余热回转窑尾气余热，回转窑煅白余热，，回转窑煅白余热，传统还原炉传统还原炉尾气余热尾气余热，还原废渣余热还原废渣余热 针对回转窑尾气余热主要集中在窑尾立式预热器和窑尾余针对回转窑尾气余热主要集中在窑尾立式预热器和窑尾余热锅炉的研究应用，利用余热锅炉产生的蒸汽带动蒸汽喷热锅炉的研究应用，利用余热锅炉产生的蒸汽带动蒸汽喷射真空泵根据射真空泵根据2010年镁工业报告，有年镁工业报告，有12家企业利用回家企业利用回转窑尾气带余热锅炉转窑尾气带余热锅炉 传统还原炉尾气热品质高，带动余热发电机组，如太原清传统还原炉尾气热品质高，带动余热发电机组，如太原清徐北录树镁业建成的徐北录树镁业建成的5MW余热发电机组，也可直接利用余热发电机组，也可直接利用余热锅炉蒸汽带动蒸汽喷射真空泵供还原罐抽真空之用余热锅炉蒸汽带动蒸汽喷射真空泵供还原罐抽真空之用蒸汽喷射真空泵工作原理蒸汽喷射真空泵工作原理 炼镁用蒸汽喷射泵采用五级喷射泵具体工作过程为：一炼镁用蒸汽喷射泵采用五级喷射泵。

具体工作过程为：一级泵的工作蒸汽抽出还原过程产生的气体进入二级泵，二级泵的工作蒸汽抽出还原过程产生的气体进入二级泵，二级泵的工作蒸汽将一级泵排出的还原气体和工作废气一同级泵的工作蒸汽将一级泵排出的还原气体和工作废气一同送到三级泵，三级泵工作蒸汽将原气体连同前两级的工作送到三级泵，三级泵工作蒸汽将原气体连同前两级的工作废气一同送到一号冷凝器后，大部分可凝性气体被冷凝成废气一同送到一号冷凝器后，大部分可凝性气体被冷凝成水排出，而不可凝性气体和少量没有被冷凝的水蒸汽被四水排出，而不可凝性气体和少量没有被冷凝的水蒸汽被四级泵抽走进入二号冷凝器，冷凝后被五级泵抽走排入大气级泵抽走进入二号冷凝器，冷凝后被五级泵抽走排入大气 一套一套LMZP-20000的蒸汽喷射泵可供年产的蒸汽喷射泵可供年产2500吨镁生产线吨镁生产线 ，工作蒸汽压力，工作蒸汽压力0.55~0.6MPa，耗气量，耗气量2000kg/h蒸汽喷射真空泵系统图蒸汽喷射真空泵系统图。