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镁科研

金属镁生产设备及工艺流程

发布时间：2023-02-20 作者：综合管理部



我国镁资源矿石类型全，分布广。生产金属镁的主要厂家分布在山西、 宁夏、 陕西、 河南、新疆等省区，如陕西的泰达煤化、新田镁合金、京府煤化，山西的银光镁业、八达镁业，河南的明镁镁业等都是我们所熟知的镁厂。镁的上游原料如菱镁矿，分布于9个省(区)，以辽宁菱镁矿储量最为丰富；含镁白云石矿也很丰富，资源遍及我国各省区，特别是山西、宁夏、河南、吉林、青海、贵州等地；盐湖镁盐资源主要分布于西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地，柴达木盆地内的镁盐储量占全国已查明镁盐总量的99%，居全国第一位。

有如此丰富的矿产资源，我国金属镁的产量逐年向好，那么金属镁冶炼的生产流程及工艺又是怎样的呢？




生产工艺



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生产流程

金属镁冶炼在工艺选择上多数采用技术成熟、可靠、先进合理的新型皮江法炼镁工艺。

合格的白云石送入回转窑中进行煅烧；再将煅烧后的白云石、萤石、硅铁按一定比例配料，经过球磨并压成球团；装入还原罐中在抽真空的条件下，进行高温热还原，得到结晶镁；结晶镁经过重熔、精炼后可得到金属镁。包含原料储备、白云石煅烧、粉磨压球、还原及精炼等工段。

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原料储备

白云石在矿山破碎到符合要求的粒度，进厂内白云石堆场储存。硅铁和萤石直接进厂内仓库储存。储量均按半个月生产所需用量考虑。

白云石煅烧车间

选用节能环保型回转窑，带竖式预热器及竖式冷却器。外来粒度、质量均符合要求的白云石卸至料场，由装载机进行堆取料作业，由振动筛进行筛分后，10～40mm粒度的白云石经皮带运输至回转窑竖式预热器顶部料仓，经料管进入预热器与从回转窑流入的高温烟气换热，将物料预热至800℃以上，落至转运溜槽后入回转窑经1250℃高温煅烧成活性煅白，再卸入冷却器内，高温煅白在此与风机鼓入的冷风换热，将活性煅白冷却至100℃以下，空气被预热至600℃以上。冷却后的活性煅白由冷却器卸出后经鳞板输送机输送至制球车间。

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回转窑燃烧产生的高温烟气，在预热器内与白云石进行热交换后，温度降至220℃以下，然后进入袋式除尘器，除尘后经高温风机排入大气，排放气体的含尘浓度小于30mg/m3。

还原及精炼车间
还原炉采用高温空气快速换向蓄热式燃烧技术，蓄热式还原炉以煤气为燃料连续加热。球团由加料机加入还原炉内的还原罐中，还原罐生成的镁蒸汽于端部冷凝器中冷凝成结晶镁（粗镁），将粗镁取出送去精炼与合金生产线。

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生产设备



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回转窑
金属镁回转窑是针对白云石的煅烧特性和皮江法炼镁的工艺要求所研制的专用回转窑，是白云石煅烧系统的关键设备。其煅烧的煅白具有品质稳定均匀、活性度高、灼减量低等特点，充分满足皮江法炼镁的工艺要求，使镁的提取率和硅的利用率大幅提高，降低了金属镁的生产成本，是镁行业煅烧白云石最理想的设备。

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金属镁回转窑主要由传动装置、托轮支承装置、挡轮支承装置、筒体、窑头罩、窑尾罩以及密封装置等组成。白云石通过窑尾（高端）溜槽喂入窑内，由于筒体的倾斜和缓慢的回转，白云石一面沿圆周滚动，一面沿轴向由窑尾（高端）向窑头（低端）运动；燃料从窑头端通过燃烧器喷入窑内进行燃烧，热量以辐射、对流、传导等多种方式传给白云石，白云石在窑内经过预热、分解、烧成等过程，煅烧成煅白，然后从窑头卸出。

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还原罐
在皮江法炼镁技术的工艺装备中，还原罐是最重要的装备单元，属易消耗部件。其典型结构由半球型封头、直筒罐体和冷却水套三部分组成。还原罐工作条件恶劣，一般是在1180℃~1250℃的高温及罐内20帕以下真空的条件下长期工作，所以要求还原罐具有良好的高温抗氧化、抗腐蚀性能，以及足够的高温强度和综合机械性能。目前，罐身一般采用离心铸造工艺，帽头采用砂型铸造，半球端底和筒体的连接采用焊接工艺，冷却水套采用铆焊件。正常工作时，还原罐内抽出真空，其真空度为10Pa左右。由此看出，炼镁还原罐的工作环境恶劣，对其材质的要求很高。既要能耐高温，能抵抗一定的延期腐蚀，又要具有较高的抗高温蠕变能力，以抵抗因抽真空而带来的罐体变形。

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我国目前使用的还原罐材质多为耐热不锈钢 ，含多种其他金属元素，产地多分布在府谷，神木，运城，宁夏等地，使用周期按温度高低不等，温度高一般使用周期为50天，温度低一般为60-100天。租金在3500-3800元不等，如单独购买整机，市场基本售价多在1.5万元以上。

还原罐是还原反应的容器，外部用高温加热，内部又要保持小于13.3Pa的真空，还必须能够承受优于氧化消耗和外压产生的变形，这样苛刻的条件下还要具有较长的寿命。因此，还原罐一直是硅热法技术进步的重要课题之一。还原罐内径不断的扩大，长度变化不大，为了出渣方便，长度一般是内径的10倍左右。

金属镁产能/主机参数

5000t/a

10000 t/a

15000 t/a

20000 t/a

预

热

器

外形

4边形

6边形

8边形

10边形

预热仓数

4

6

8

10

液压推杆数

4

6

8

10

白云石预热量（t/d）

400

600

800

1000

回

转

窑

规格

Φ2.5×40m

Φ3.0×50m

Φ3.3×55m

Φ38×58m

活性煅白产能（t/d）

120

200

300

400

斜度

3.50%

3.50%

3.50%

3.50%

转速(r/min)

0.3-1.8

0.3-1.8

0.3-1.8

0.3-1.8

煅烧温度(℃)

1350

1350

1350

1350

冷

却

器

形式

分区竖式

分区竖式

分区竖式

分区竖式

温控区数量

3

3

3

3

风塔数量

4+1

4+1

4+1

4+1

规格(m)

3.6×3.6

3.6×3.6

3.6×3.6

4.1×4.1

出料温度(℃)

≤120

≤120

≤120

≤120

球

磨

机

规格

MQG1.83×7m

MQG2.2×7m

MQG2.4×7m

MQG3.0×9m

筒体转速r/min

24.5

21.6

20.4

18.3

产量（t/h）

6

10

14

20

喂料机
喂料机一般意义上也叫给料机，用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备中，是实行流水作业自动化的必备设备，分敞开型和封闭型两种。常见的给料机有电磁振动给料机、棒条振动给料机、螺旋给料机。
振动给料机结构简单，振动平稳，喂料均匀，连续性能好，可把块状、颗粒状物料从料仓中均匀、连续地喂料到受料装置中；棒条给料机，使用维护方便、激振力比较小、没耐磨件。广泛用于矿山、碎石场、冶金、建材、化工、选矿、煤矿等行业的破碎、筛分生产线中。

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去年2月份，五龙镁业新一代还原车间5G智能球团喂料机正式进入试运行。新一代的球团喂料机结合视频模式识别和机器学习技术，能根据视频信号自动识别并对准罐位。智能化装填料系统支持分析历史装料量和料镁比数据反馈，通过大数据训练装填方案模型，将逐渐替代人工，实现工艺水准最大化。
这个项目可以将人力从高温多尘的炉前环境中解放出来，由智能算法和大数据进行精细化装填料球，提升单罐产量。为企业实现降本增效，并显著解决镁冶炼还原车间传统工作方式工作量大、环境高温多尘、影响人员健康安全等问题。

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冶炼技术



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近几年，国内在镁冶炼技术开发方面开展了大量富有成效的工作，通过借鉴其它行业，并结合现有冶炼工艺技术，镁冶炼技术有了较大提升。
（1）硅热法采用清洁能源和引进蓄热式高温空气燃烧技术的还原炉、竖式预热白云石和竖式冷却煅白的回转窑、连续蓄热精炼炉、竖罐式蓄热还原炉、大容量粗镁及镁合金连续精炼炉、低频电磁半连续铸造机等新工艺和新装备都取得了新进展，不仅装备水平明显提升，节能 50%以上，而且大大降低了二氧化碳的排放量。
竖式还原技术是相对成熟并成功实现了产业化的新型冶炼技术，南京云海特种金属股份有限公司在安徽巢湖、山西五台建设了两个产能为 5 万吨的产业化工厂。竖式还原技术在节能减排方面的成效是非常显著的，采用该技术后，镁冶炼综合能耗下降到 3 吨标煤 / 吨镁以下。竖式预热白云石和竖式冷却煅白的竖窑技术在山西五龙镁业也取得较好的效果。
（2）电解法电解法炼镁在青海盐湖集团实现试运行，年产 10 万吨金属镁一体化项目，利用含氯化镁 33% 左右老卤废液，变废为宝；采用水电能源，通过卤水精制、脱水、电解、铸造四个工序，已连续生产，副产品氯气直接生产 PVC，实现了资源综合利用和绿色生产。电解镁99.95%。
整个生产过程机械化、自动化、提高劳动生产率，设备密闭，实现节能清洁文明生产。但以目前的运行状况，成本过高，下游用户暂时难以接受。电解法工艺还在单位产能投资过大，每万吨产能 7 亿的投资 ；系统复杂，相互牵制严重，运行稳定性待考验等问题。


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