金属镁还原炉

总第ｌ３７期　２０１７年第５期　现代工业经济和信息化　Ｍｏｄｅｍ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｔｏｔａｌ　ｏｆ　１３７　Ｎｏ．５，２０１７　信息化　ＤＯＩ：１０．１６５２５４．ｃｎｋｉ．１４－１３６２／ｎ．２０１７．０５。３５　金属镁还原炉控制系统的设计　陈　沂１，２　（１．中国化学工程第十一建设有限公司，　河南开封４７５０００；　２郑州轻工业学院电气信息工程学院，　河南郑州４５０００２）　摘要：在了解镁还原炉工艺的基础上。利用西门子ｓ７—３００设计了镁还原炉的控制系统。介绍了控制系统的硬　件构成及控制系统的主要功能，重点阐述控制系统的使用．．　关键词：镁还原炉；ＰＬＣ：ｓ７—３００　中图分类号：ＴＰ３　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５—０７４８（２０１　７）０５—００８５—０３　引言　近年来，随着国内、国际金属镁市场竞争不断加　剧，价格Ｅｔ趋透明和稳定，金属镁行业的发展已进入　有序规范阶段Ｉ１］。企业为了提高竞争力，纷纷在追求　规模效益上展开了竞争，新建金属镁项目的规模一　再创新，均在万吨左右。但简单地扩大规模并不能带　来经济效益，只有在建设和生产中大胆采用先进成　熟的科学技术，不断提高自动控制水平，才能降低生　产成本，在竞争中占得先机。本文介绍的金属镁还原　炉控制系统在借鉴国外金属镁生产先进经验的基础　上，结合国内生产工艺的现状，从提高产量、降低成　本、提高经济效益等方面考虑，将目前已在其他行业　应用成熟的控制技术引人金属镁行业，开发研制了　一套用于金属镁生产过程的还原炉自动控制系统，　该系统极大地提高了金属镁冶炼过程的自动化水　平，具有明显的经济效益『２］。　１硬件系统设计　硬件系统主要包括上位机、下位机、检测元件、　执行机构等，系统结构如图１所示。　１．１上位机　由触摸屏、计算机组成。　触摸屏：安装在现场，通过与ＰＬＣ的通讯，实现　对现场设备及参数的监测与控制。　计算机：安装在主控室，通过与ＰＬＣ的通讯，实　现对现场设备的监测与控制，同时还能实现监控变　收稿日期：２０１７—０２—２４　作者简介：陈沂（１９８３一），男，河南开封人，工程师，郑州轻工　业学院研究生班在读，现就职于中国化学工程第十一建设有　限公司，主要研究方向：电气安装、仪表调试等。　…　一　：…一　；　’　

科技信息　。科教前沿０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１２年第１９期　

常规卧式金属镁还原炉的能量分析和节能途径　

徐升　

（济钢集团国际工程技术有限公司　山东济南２５０１０１）　

【摘要】通过对某炼铁企业的常规卧式镁还原炉进行能量分析，提出节能途径和改造措施，为常规卧式金属镁还原炉的节能改造提供理　

论基础。　

【关键词】镁；能量分析；热效率；节能　

０引言　

我国在镁工业有着无可比拟的优势　迄今为止我国的金属镁储量　

和原镁产量均居世界首位　但我国出ｉ５的主要是低廉的原镁．在国外　

原镁经过加工制成镁合金应用于各个领域　可见我国的镁工业并没有　

形成有效的产业链．缺乏国际市场竞争力。目前我国应用皮江法生产　

的常规卧式金属镁还原炉技术落后，能耗大，热效率低，如何提高炼镁　

的生产技术水平也是增强我国镁工业市场竞争力的一个重要环节　

１　常规卧式金属镁还原炉数据　

通过现场对某炼镁企业常规卧式金属镁还原炉进行数据采集．得　

到原卧式金属镁还原炉的主要技术参数如下表１所示：　

表１　卧式金属镁还原炉的主要技术参数　

ｌ　生产能力　３７支还原罐，ｌ９０ｋ　支，９３ｋｇ粗镁／ｈ　

炉体尺寸　１５．３４４ｍｘ３．７５２ｍ×２．６４５ｍ　

燃料　焦炉煤气　

燃烧能力　１７个燃烧能力为５Ｏｍ　的普通烧嘴　

空燃管道　通过两条直径为３００ｍｍ的管道分别供给燃气和空气　

生产方式　间歇生产．每个周期有８－９小时用于加热还原罐　

２能量分析　

能量分析法的特点是仅依据热力学第一定律ｆ即只从能量的数量　

出发）分析揭示装置或设备在能量上的转换、传递、利用和损失情况，　

故此法被很多人称为“第一定律分析法”。其主要计算是对装置或设备　

进行“能量平衡”（一般又称“热平衡”）的计算，故此法又称为“能量平　

衡法”（或“热平衡法”）［３１。其主要热力学指标为“热效率”吼，定义为：　

．ｎ一收益的热量一消耗的能量一能量的损失　…、　耗酊燕　一——］酐和碱赔ｒ—ｔｍｉ，　

皮江法炼镁的工艺流程及其优缺点

（来源：全球五金网 日期：2010-6-9 点击：95 ）

镁的冶炼方法总体上可分成三种：一种是电解法；一种是硅热法（皮江法）；另一种是碳热法。

皮江法炼镁的主要工艺流程是：白云石在回转窑或立窑中煅烧成煅白，经破碎后与硅铁粉（含硅75％）和萤石粉（含GaF2）＝95％）混合均匀制团，装入耐热不锈钢还原罐内，置于还原炉中，在1200-1250℃及真空的1.33Pa 真空度下还原制取粗镁，经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。

皮江法炼镁是中国现行普遍应用的一种方法：其优点是：

1、规模能大能小，原材料可就地取材；

2、成本相对电解法较低；

3、技术不难掌握；

4、在九十年代经济效益可观；

5、镁的等级质量略高于电解镁等。

皮江法炼镁缺点：生产1 吨金属镁锭需要有消耗白云石12-14吨；无烟煤及烟煤8-10吨；副产还原渣5-6吨，这些还原渣目前还没有发现更好的用途，污染环境；劳动强度大，原料车间粉尘污染严重。镍含量太低，如要回收用浮选法，但杂质镁可能不易控制。

一般工厂用什么冶炼镁，对人体有害吗？

答：有害。

镁是在自然界中分布最广的十个元素之一，但由于它不易从化合物中还原成单质状态，所以迟迟未被发现。长时期里，化学家们将从含碳酸镁的菱镁矿焙烧获得的镁的氧化物苦土当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。1808年，戴维在成功制得钙以后，使用同样的办法又成功的制得了金属镁。从此镁被确定为元素，并被命名为magnesium，元素符号是Mg。

镁是一种参与生物体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素。镁影响细胞的多种生物功能：影响钾离子和钙离子的转运，调控信号的传递，参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成；可以通过络合负电荷基团，尤其核苷酸中的磷酸基团来发挥维持物质的结构和功能；催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖及细胞分化的调控；镁还参与维持基因组的稳定性，并且还与机体氧化应激和肿瘤发生有关。

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2010．5．10第3期 硅热法又分为皮江法（Pidgeon）、波尔扎诺法(Bolzano)和玛格尼特法(Magnetherm)三种。 皮江法炼镁工艺原理皮江法炼镁工艺原理 皮江法生产金属镁是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。 皮江法炼镁生产工序皮江法炼镁生产工序 （1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgO·CaO）。 （2）配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。 2 / 4 （3）还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。 （4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。 （5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观。 （6）造气车间：将原煤转换成煤气，作为燃料使用。直接使用原煤的镁厂没有造气车间。 皮江炉 波尔扎诺法是皮江法炼镁的改进方法。与皮江法炼镁的主要不同在于采用了竖式电内热还原炉。此法由于意大利的波尔扎诺(Bolzano)镁厂试验成功而得名。20世纪80年代这种方法的镁最高年产量为1．2万吨，近年对设备进行了改造后，年产镁能力降为8000吨。每吨镁耗用白云石10.1吨、硅铁(含硅75％)1吨，还原周期24小时，还原炉产镁2吨每天，精炼熔剂消耗0.16吨。 玛格尼特法起源与法国，中国、日本曾使用该法。该法炼镁采用连续定时加料、周期性出镁出渣，又称为半连续硅热法。这种方法以 3 / 4 白云石、铝土矿为原料，硅铁为还原剂，在单相真空电炉中于1500～1600℃、3400～4000Pa真空下还原生产金属镁。 （摘自：中国镁业网、《镁合金及应用》、中国钢铁百科网） 镁合金镁合金：：给电动自行车给电动自行车““减负减负”” “镁合金有一系列的优越性，在自行车的应用中，具有高刚性、 高抗震性、高抗弯曲性；它工艺性好，容易挤压变形；材料可以完全回收，没有废料，在环保上是清洁的，没有对环境有害的东西。”在3月底举行的第三届中国电动自行车产业发展高峰论坛上，俄罗斯教授尤尔金的观点，博得了中国电动自行车业内人士的广泛认可。 镁及其合金具有密度小、比刚度11、比强度高22、阻尼性33好以及易于回收等特点，在航空航天、汽车、摩托车、自行车领域已经得到了产业化应用，目前汽车等车辆领域已经把单车用镁量作为衡量汽车先进性的标准之一：欧洲和美国汽车每辆汽车使用镁合金零件5.8～23.6公斤，我国汽车单车用量不到10公斤。随着近年来轻质化和轻便化的潮流，中国电动自行车产业也开始越来越多地采用镁合金。 天津市自行车行业协会理事长龚孝燕认为，电动自行车产品的轻质化和轻便化，是发展节能减排低碳产品和绿色产业的题中之意。从提高电动自行车产品减重节能的低碳品质的创新要求上看，开发和应用轻质化新型工程结构材料和高性能蓄电池对提高电动自行车产品质量性能，降低“碳足迹”有着革命的意义。要减轻自行车的重量，那么必须选择更加轻质又具有极高综合力学性能的材料，镁合金就是其中最好的选择之一。 4 / 4 自2006年起，天津自行车行业协会开展镁合金推广应用，实施了镁合金自行车产业化开发规划，引导企业加大投入和攻关研发力度，逐步掌握了镁合金材料开发和焊接、变型、防腐处理等工艺技术，逐步构建起以天津东义万吨镁合金材料和车架制品开发能力为核心的镁合金材料链、零部件配套链和人才技术链，为实现百万辆镁合金自行车和电动自行车的产业化开发能力构建强大基础。 镁合金电动自行车产品开发，也有力带动了锂离子动力电池的推广应用。“在自行车的轻量化过程中，镁的轻量化与锂电池这两个新产品的优点突出，而能够在自行车上很好地结合起来，成为一对黄金组合。相得益彰，互为依托，成为电动自行车减重的点睛之笔和核心竞争力。”保定市东启镁合金型材有限公司刘胜说。 （摘自：《中国质量报》） 上文注释上文注释：： 1、比刚度比刚度：：较高说明材料重量轻，而刚度大。这是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求之一。 2、比强度比强度：：材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比，优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。 3、阻尼性能阻尼性能：：是指物体内部消耗振动能量的能力。材料的阻尼性能具有减少振动、降低噪声和提高疲劳性能的作用。 海城菱镁矿海城菱镁矿资源简介资源简介资源简介 菱镁矿的用途与技术经济指标