从金属镁厂热平衡来看硅热法炼镁节能方向

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提 高 回转 窑能量 利用 效率 的途 径分为 减少无 效 热支 出和 回收余 温余 压 两 个 层 面 。 减 少 无 效 热 支 出 ， 键在 于降 低 回转 窑 散 热 。对 于 余 温余 压 的 回 关 收， 主要 指 回收高温 渣 的余 温 以及 高 温 烟气 的余 温 余压。
以减少散热是还原炉节能降耗的一个方向。烟气排 放 热损 所 占的 比例 约 为 １． ５ ， 过 高 效 换 热 器 ５ ８％ 经 的烟气余温一般都 比较低 ， 基本没有 回收价值。烟 气 中的 主要成 分是 氮气 ， 自于 助燃空气 ， 来 它不参 与
的载体是配人空气 中燃烧残余 的氮和氧， 以及燃烧 生成的烟气 。目前金属镁厂对这部分余热的回收好 坏状况参差不齐。生产规模 比较大的企业 ， 在窑尾 烟气余热的利用上基本都配有余热回收锅炉或高效 换 热器 ； 模 比较小 的企 业 这 部 分烟 气 基 本 直接 排 规
空 。下 排料 的余 温一 般 也 在 ９０ｏ 右 ， 部分 支 ０ Ｃ左 这
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１ 引言
我 国是 世 界 第 一 大 原 镁 生 产 国 和 出 口国 ， 到 ２０ 年 ， 国原镁产量 已超过 ５ ０９ 我 ０万 ｔ 占全球金 【， １ Ｊ
热法 炼镁厂 热平衡 的 分析 ， 出降 低原 镁 冶 炼 能 耗 提
临重大挑战 ， 通过节能减排来 降低生产成本将会是 我 国镁 工 业未 来 的 唯 一 途 径 Ｊ 。本 文 拟 通 过 对 硅
・ 项 目基金 ： 陕西省－ 榆林市省市联系项 目（ ０ ０ Байду номын сангаас Ｋ４９ ）
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．
第 ２期
毕信鹏， 从金属镁厂热平衡来看硅热法炼镁节能方向 等：
中图分类号 ： Ｆ２ Ｔ ８２ 文献标识码 ： Ａ
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的方 向。
２ 硅 热 法 金属 镁 生产 工 艺概 况
硅热法 炼镁 工艺 是 将煅 烧 后 的 自云石 、 铁 和 硅
属镁产量的 ８ ％以上 ， ０ 西方镁需求 ８ ％以上 由中国 ５ 供应。
萤石按一定 的配比磨成细粉 ， 压成团块 ， 装在由耐热 合金制成的还原罐内， １２ — ４３ 在 ４ ３ １７ Ｋ及低于 １ ａ ３ Ｐ
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出 占 ９ ７ ％ 。对 于这部 分能 量 ， ．５ 回收 受 限于 现有 工
４ 还 原 炉 热 平 衡 分 析
表 ２为在 １２０℃条件下 吨镁 生产 还 原 工序 的 ０
具 体能 量收支 情况 。
艺 ， 际生 产 中需 要先 冷 却 ， 后 进 球磨 机 ， 实 然 在配 料
表 ２ 真 空 还 原 热 量 平衡 表
表 １ 白云石煅烧热量平衡表
从 表 １ 以看 出 ， ４项 热收人 中 ， 烧热 约 占 可 在 燃 总收人 的 ８ ．７ ， 余 ３项 均 是 由低 温 物 料 带 人 ５３％ 其
窑 内的 ， 回转 窑煅 烧工 艺属 无法 利用 的能量 。 对
和压球 后 ， 于防潮 纸袋 中存放 ２— ， ４ｈ 其温 度最 终可 冷 却至 室 温 。除 尘 器 灰 渣 来 自烟 气 携 带 的 窑 内飞 灰， 这部 分损 失 较 少 ， 占热 收 人 总 能 ０ ５ ％ 。 回 约 ．１ 转 窑窑 体表 面积大 ， 温度 高 ， 炉体 散 热损失 也 比较可
第３ ４卷第 ２期 ２ １ ４月 ０ ２年
甘
肃
冶
金
Ｖｏ． ４ Ｎｏ ２ １３ ．
Ａｐｒ ２ ２ ．， ０１
ＣＡＮＳ Ｕ Ｍ Ｅ ＴＡＬＬ ＵＲＣＹ
文章编号： ７－ ６ （０２ ０－ ２－ １ ２ ４ １２ １）２ ０２ ３ ６ ４ ０ ０
从 金 属 镁 厂 热 平衡来 看 硅 热法 炼镁 节 能方 向’
业 节 能减 排 的要求 的 日益严 格 ， 镁 生产 企 业将 面 原
该工艺投资少 ， 品质量高 ， 产 但不能连续生产。
近年 来 ， 国内很多 中小 企 业 采用 硅 热 法炼 镁 生 产 工 艺生 产金属镁 ， 镁产量 急剧增 加 。 使原 硅热法 流程分 为 两个 环 节 ： 烧 白云 石 和 真 空 煅
对其 效率 进行 评价。通过对 比金属镁生产理论 能耗和实 际能耗 ， 显示该工艺 下能量利用 效率偏低 ， 结果 进而讨 论
金属镁厂节能减排的方向 ， 包括减少烟气排放热损 、 减小散热损失及 还原渣 的余 热综合利用 。并提 出 了硅 热法炼 镁的具体节能措施 。 关键词 ： 金属镁 冶炼 ； 热平衡 ； 能耗分析 ； 节能减排
条件下 还原得 到镁蒸 汽 ， 镁蒸 汽冷凝 结 晶成 固态镁 ，
再熔成 镁锭 。
由于我 国有丰富的白云石资源 ， 硅热法炼镁故 而成 为最 主要 的金属镁 生产 工艺 。但硅 热法炼镁 企
业普遍存在设备装备水平低 、 原料消耗量高、 生产效 率低和环境污染严重等问题 。随着国家对高能耗行
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第３ ４卷
分别 为 ９７ ％ 和 １．１ 。其余 ４项也属 于无 效支 ．５ １５ ％ 出 。渣 物理 热所 占比例 为 １．４ 。还 原 产物 即粗 ５９％ 镁 物理显 热所 占 比例 很小 ， 以进 一步 利 用 。还原 难 炉散 热所 占能量损 失 的 比例 最 大 ， 为 ４ ．９ ， 约 ４ ８ ％ 所
从 表 ２可看 出 ， 原反 应所需 的高温 ， 乎 全部 还 几
理 热相对 于燃 烧热来说 ， 占 ３ １％ ， 贡献 很 小 ， 只 ．９ 其 若提 高人 料温 度 ， 然 要 用其 他 部 分 的 高 品位 热 能 必 来预 热 ， 影 响整个工 艺循 环 ， 且将 增大 工人装 炉 会 而 操作 难度 。 还原 反应 吸热 和炉料 升温 吸热 是本 工 艺必须 消 耗 的能 量 ， 于有效 热支 出 ， 占投入 总能 量 的 比例 属 所
毕信鹏 赵俊 学 李红伟 王洪福 刘 军利 ， ， ， ，
（． １西安建筑科技大学 冶金工程学 院， 陕西 西安 ７ ０ ５ ； ． １０５ ２ 宁夏惠冶镁业集团 ， 宁夏 石嘴山 ７ ３０ ） ５０ ０
摘
要： 本文 以硅热法金属镁厂生 产过程热平衡为基础 ， 分别分析 自云石煅烧 以及真空热还原 的能量 收支情况 ， 并
２ ３
热 还原 。
对 这两 个 主要环 节 的热平 衡分 析可定 量 的看 出 硅 热法 流程 中热 能 的分 配去 向 ， 助 于 分 析镁 厂 节 有 能 的方 向 。
３ 煅 烧 白云 石 热 平 衡 分 析
表 １为 吨镁 生 产 的 白云石 在 １２ ０ Ｃ条 件 下 ０ ｏ 煅烧 具体 能量 收支情 况 。
观， 占能量总 收入 的 ４ ６ ％左 右 。 ．４
５项 支 出可 分 为 两类 ， 白云石 分 解 反 应 吸热 和 白云石 升 温吸 热为 有 效 热支 出 ， 数 值 的高低 取 决 其 于 白云石 矿石 结构 和种类 。其 余 ４项为无 效支 出。
对于排烟热损 ， 占收入 总能 ５ ． １ 。其 能量 ０５％
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由燃料燃烧提供。占收入总能的 ８ ． １ ５ １％。其他 ３
项 收人 也属 无用 热 能 。由助燃 空气 带入 的物理 热 占 收 人总 能 的 １．８ ， ０６ ％ 由于空 气 大量 鼓 入 ， 带来 大量
能量 ， 但环境温度下的物理热没有任何意义。这部 分能量无法利用 ， 属低品位废热。炉料所携带的物
。 —
可得 到最佳空燃 比为 １ ， ２倍 若能通 过改进 燃 烧 方 式来保证 充分燃 烧 ， 吨 镁还 原 可 减少 烟 气 排 放 则 热损 ６９Ｍ ， 当于 ２ ５ｋ 标 准 煤 。年产 ２ ０ ． Ｊ相 ３ ｇ ００ ０ｔ
的金属镁 企业一 年可节 煤 ４７ ０ｔ ０ 。
５ １ ２ 烟 气余热 的回收 ． ．