皮江法炼镁工艺

一、项目概述

我国是世界最大的金属镁生产国，但镁冶炼企业大多采用皮江法炼镁，在燃烧方式上基本是直接燃煤方式，能源利用率较低，燃料消耗高，环境污染严重，环保不达标排放。镁现行生产工艺流程的特点，决定了镁冶炼业是消耗资源和能源较大的行业，严重制约着镁行业的发展。

硅热还原法炼镁是将煅烧白云石和硅铁等磨成细粉，按一定比例混合压成团状，装入用耐热合金制成的还原罐内，在1150～1200℃的高温及10～20Pa的压强下进行还原得出镁蒸汽，冷凝后成为结晶镁，再融化制成镁锭。硅热法炼镁中，多是采用加拿大的皮江设计的从外部加热的横罐真空还原炉，还原炉用耐火砖砌筑，许多个还原罐排成一列，平放在还原炉的支座上，外部用燃料加热。所以，硅热还原法炼镁又称皮江法炼镁。MgO＋CaO＋1/2Si＝Mg(g)＋1/2(2CaO＋SiO₂)

传统金属镁还原炉一般采用返热加热还原罐的结构。这种传统结构的还原炉中的火焰和烟气翻过挡火墙进入炉膛，自上而下经过还原罐，很快的由过火孔排出炉膛，排烟温度可以高达1200℃左右，不能很好的回收利用，能源浪费严重。此外，传统的金属镁还原炉使用原煤作为燃料，燃烧效率低下，污染严重。而且这种燃烧方式导致金属镁还原炉炉膛内部温度不均，燃烧温度控制不灵活，造成了还原罐寿命普遍太短，生产出的成品金属镁品质不高。

在硅热法炼镁过程的每个生产环节，都存在这样和那样的一些问题。如白云石原料耗量大、能耗高、还原效率低、硅铁耗量大、还原周期长、还原罐耗量大、粗镁质量不稳定、部分杂质(Mn、Si、Al、Ni)含量偏高等等。在皮江法炼镁中，还原炉能耗最高。传统的倒焰式还原炉排烟温度高，几乎等于炉膛内烟气温度，因而热能损失最大。对传统还原炉进行改造是减少皮江法炼镁能耗的关键。

高耗能、高污染和工业自动化程度低这三大瓶颈问题是目前国内外亟待有效解决的问题。研究和开发符合中国国情的新型皮江法是解决目前皮江法炼镁工艺中存在问题的唯一办法。采用清洁能源、研究高效节能还原装备、优化生产工艺参数以及能源和资源综合利用是实现高效、节能、环保型皮江法炼镁技术的关键。对我国皮江法炼镁技术的可持续发展有十分重要的意义。

二、应用范围

太阳能发电站，屋顶计划等。

三、技术优势及项目所处阶段

由蓄热室(Ⅰ)及蓄热室(Ⅱ)构成的蓄热室单元在炉侧一端处于交叉排布状态，每种蓄热室上设有多个成排分布的烧嘴喷口，在另一端这种排布对称。空气或煤气经过换向系统、管路进入左侧蓄热室组被预热到1000℃左右然后再通过蓄热室上设置的成排分布的烧嘴进入炉膛。预热后的空气和煤气剧烈燃烧产生大量的热量，加热还原罐的罐体。燃烧产生的烟气经由右侧的烧嘴喷口进入右侧的蓄热室组。此时右侧的蓄热室处于吸热状态，烟气经过时，烟气中携带的大量热量被右侧蓄热室中的蓄热体（陶瓷蜂窝体或者陶瓷小球）吸收，再经由管路，换向系统从烟囱排出到炉外。经过一个换向周期后，原先吸热的蓄热室组放热，原先放热的蓄热室组吸热。此时换向系统动作，改变空气和煤气进入炉膛的通路。煤气和空气的进入方向倒转到原来进入方向的相对侧。重复以上描述的燃烧过程，周而复始。经过此燃烧过程烟气温度大大下降，烟气温度由传统燃烧方式的1200℃左右下降到150℃以下，有效的利用了能源，减少损耗。

高温空气燃烧技术正是一种可以极限回收余热的技术，将其应用于金属镁还原炉无疑是一条解决镁还原能耗问题的捷径。通过蓄热体极限回收烟气余热并将助燃空气预热到1000℃以上，这样即使是热值很低的燃料也能实现稳定着火和高效燃烧，这是一项划时代的节能和环保技术。

将HTAC蓄热式燃烧技术与金属镁冶炼相结合，从根本上克服传统金属镁还原炉燃烧效率低下、热量浪费严重、炉内温度不均一、炉内温度不好控制、污染严重的缺点，提供一种能耗低、炉内温度均一、利于控制炉温、提高生产效率及产品品质的高效节能环保型金属镁还原炉。可以说，蓄热式镁还原炉技术是金属镁还原炉的一次革命，必将成为金属镁还原炉系统改进的方向。