金属镁冶炼技术的发展进展

金属镁冶炼技术的发展进展

王鹏飞,刘治军

陕西国科镁业科技有限公司

摘要：金属镁是我国较为丰富的金属元素，提高金属镁冶炼技术十分重要。本文对金属镁的生产技术现状进行论述，通过对近年来此项生产工艺的发展与技术升级进行查看，发现技术进步与升级的空间还有很大，专业的技术人员必须结合生产工作实际积极开发出更为节约、环保、生产效能高的设备与技术，进而让资源与能源的价值发挥到最大。

关键词：金属镁；冶炼技术；发展进展

引言

镁是十分常见的有色金属之一，也是最轻的一种金属结构材料。镁以其独特的性质，在社会经济发展中越来越受重视，得以不断发展，自20世纪90年代初开始，国际上主要金属材料的应用发展趋势，发生了显著变化，钢铁、铜、铝、锌等传统材料的应用增长缓慢，而以镁合金为代表的轻金属材料异军突起，以每年20％的速度持续增长。世界各国高度重视镁合金的研究与开发，将镁资源作为21世纪的重要战略物资，加强了镁合金在汽车、计算机、通讯及航空航天等领域的应用开发与研究，镁合金已成为世界最令人瞩目的绿色环保工程材料，属21世纪的朝阳产业，因此镁合金得到了广泛的应用。特别是近几年来国外采用镁压铸件取代汽车某些钢制和铝质零部件引起人们的极大关注。我国镁冶金的技术仍然是落后的，是以牺牲环境和燃料资源为代价的我国已经是产镁大国，但还远远达不到产镁强国的地位。

1我国金属镁的冶炼技术现状

就目前的金属镁生产技术种类上看，主要有两种，一种是电解法，另一种是硅热还原法。

随着市场经济体制的逐渐渗透，加上世界金属镁的市场需求大幅提升，我国金属镁生产企业迎来了发展的春天，因此金属镁产业在此阶段迅速发展与升级。改革开放初期，我国金属镁的产量剧增，同时因为技术革新与普及，大部分金属镁生产企业的产量都有巨大的进步，这种技术升级就时皮江法工艺的出现。这种金属镁的生产工艺方法的技术优势是工艺操作简便，投资占用少，同时设计与生产方面的工作也较为灵活，原料的来源较为广泛，对生产环境的要求低。因此利用此种方法生产的金属镁占比较大，据统计，90%以上的金属镁都产自于皮江法。

但是我国的镁冶金工业是在特定的环境与条件下发展起来的，从整体上看，尤其与其他先进的发达国家相比，还存在较大差距。因此技术层面还有很多的遗留问题需要解决，这些问题集中体现在以下几个方面：

首先，我国的皮江法工艺在加热上一般采用液体、固体、气体等形式的燃料，同时这几种燃料中占比最大的是固体燃料，也就是煤炭。统计结果显示，生产1t金属镁，需要占用8t-12t的优质煤炭，从投入与产出比上看，这种生产方式的比较浪费，同时资源的利用效率不高。大量的废气会让环境受到较大的污染压力。从数据上看，热利用率较低，只达到了8%，同时，金属镁的有效利用率也不高，仅为16%。其次，原罐是使用离心铸造法开展生产工作，这种生产方法的熔点较高，达到1350℃，材质的组织粗大，加上老化的再结晶温度为1250℃-1270℃,炉温与再结晶温度相叠加时，复原就会出现非常大的破损，以此还原温度必须降低，需要被控制在1250℃以下，还原反应的温度因此受到了制约。再次，皮江法需要还原炉外加热，因此反应炉的直径会受到较大的影响、制约，尤其是单罐装料较低，产能为5kg-19kg镁/每罐。从数据上看，单炉的产量因为产能受到限制，所以为了让生产规模得到保证，进而保证生产量达到要求，生产企业不得不制造出更多的反应炉，这就让炉体与附属设备的制造费用与投资增加很多。最后，还原罐的形式一般为横罐，所以整个设备的机械haul与自动化程度会因此受到影响。

2金属镁生产技术的发展

2.1电解法

电解法的原理是在熔融状态下电解无水氯化镁，使之生成金属镁和氯气。按照采用原料及处理原料方法的不同，具体分为：道乌法（Dow Process）、氧化镁氯化法（IG Farbenindustrie Process）、诺斯克法（Norsk Hydro Process） 和 光 卤 石 法（RussianProcess）等。

尽管电解法在工艺先进，能耗较低等方面存在优点，但其生产过程中仍存在许多不容忽视的缺点，诸如：无水氯化镁的制备工艺较难控制；水氯镁石脱水由于需要较高温度和酸性气氛，使得能耗大，设备严重腐蚀；生产过程排放的废水、废气和废渣污染环境，处理费用大等。加之我国的国情特点，因而电解法炼镁工艺在我国较少采用。

2.2还原渣余热利用

还原渣出罐时温度在800-1000℃左右，一般情况下废渣被送到渣坑后经水冲洗冷却的，这部分热量被白白浪费，且要消耗大量水资源，根据对目前金属镁生产企业的调查，炉渣喷水量达到35%以上才能起到较好的防尘、降温、灭火作用。五台云海镁业有限公司利用转筒冷却机将1000℃左右渣冷却到500℃左右，再利用水冷却渣机进一步对渣进行冷却，同时预热空气和水，带动蒸汽余热锅炉，起到良好的节能效果。

2.3先进的燃烧技术

更为先进的燃烧技术能够让热损耗得到降低，基本方法是利用煤气或重油作为燃料，然后对炉温的温度进行更为严格的控制，以此让装出料引起的温度波动得到控制，如此可以让燃煤对原罐产生的侵蚀得到减小，进而让原罐的使用寿命得到保证，最为重要的一点是燃煤污染问题也可以因此得到避免。煤气加热的周期可以从原来的12h减少到8h，效率的提升，让日产量得到提升，甚至可以多出50%。国外先进企业率先采用的水煤浆技术，同时配合加余热交换器让水煤浆得到预热。在其他技术改进层面，可以是装出炉的顺序得到改变，然后让装出炉的罐数得到减少，炉内的温度波动此时会受到影响，更为稳定，燃料的占用也会因此得到节约。

内热式多热源电加热方法的应用，能够让多热源的温度场叠的反应时间得到提高，热效率因此获得大幅提升，与此同时，电热具的使用更符合生态环保理念要求，保护环境。

2.4无水光卤石法

通过电解质配置成的分解液与晶体氯化镁进行光卤石洗涤，通过洗涤脱除光卤石硫及硼杂质，应用离心方式甩干并作为电解作业原料。对于脱除硫及硼杂质的光卤石，通过热气流进行干燥处理，并脱为二水光卤石，热溶后形成无水料，进行电解处理。电解后初步获得粗镁，通过精制措施形成精镁。应用石灰乳吸收电解后氯气。为提高电解无水光卤石法生产金属镁效率，对电解光卤石中硫、硼进行了严格限制，其中w(S)应不大于0.005%，w(B)应不大于0.0006%。在电解无水光卤石法生产镁金属时，会产生部分氯化钾，加强氯化钾综合应用，可以降低企业生产成本，提高企业经济效益。

该镁生产企业根据实际情况，以电解无水光卤石法为主要技术进行镁生产，严格控制光卤石杂质含量，提高电解无水光卤石效率，综合应用氯化钾，实现了企业生产的综合效益。

结语

我国热法炼镁的发展趋势为开发具有自主知识产权的内热法或半连续还原法炼镁；提高机械化和自动化程度，改善环保，稳定质量；降低能耗，提高热利用率；提高出镁率和反应效率，降低成本；形成热法炼镁基地，使我国早日由产镁大国成为技术先进的产镁强国。

参考文献

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