从金属镁厂热平衡来看硅热法炼镁节能方向
镁冶炼工艺
4 皮江法能耗分析
传统小型金属镁回转窑能耗分析
38.74%
22.72%
节能型金属镁回转窑能耗分析
节能型回转窑工艺流程图
窑头单筒冷却机
回转窑及窑尾立式预热器
回转窑烟气分析
烟气组成：
烟气温度：传统回转窑烟气温度为450~650 ℃，节能型回转窑经窑尾竖 式预热器排出烟温为280~350℃。 烟气流量： 粗镁年产量/万吨 烟气量/ 104Nm3.h-1 1 2.8 2 5.7 5 13 10 18
传统煤气还原炉能量损耗
传统还原炉在布置还原罐时最多只能布置两层, 炉膛内的 受热面积有限, 烟气的温降很小, 使得炉子的排烟温度高 达1100 ℃ 。 另外，从还原罐出来的镁渣仍有很高的温度，约1100 ℃ 左右，因为目前的生产工艺决定了还原炉出渣是间歇性的， 所以现在这部分热量一般没有得到充分合理的利用，而是 白白浪费掉了。
镁粉产量（万吨） 13.88 11.13 14.28
我国原镁生产概况
据2010年镁工业发展报告，国内有157家规模以上的镁冶炼 企业，年产一万吨的企业有19家，总产量47.46万吨，占年总产 量71.19%，年产三万吨的企业有3家。
2 镁的冶炼工艺
镁冶炼工艺技术有两种，即镁电解冶炼工艺技术和硅热还 原工艺技术。 氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。 该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以 海水为原料制取无水氯化镁的电解法。 热还原法是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原 剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨成球后，将球团 装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或 更高，还原产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中 形成结晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭， 即精镁。
镁冶炼(二)
添加少量萤石(CaF2)粉能加速反应过程。反应在 900~1100℃及100Pa下进行，镁的收率可达到 65%。 但由于CaC2的活性较低，又易吸湿，物料流量大等 原因，此法目前也已停用。
3
金属热还原法 用金属或合金作为还原剂的热还原过程。其反应通式
能用作还原剂的金属很多。但从经济方面考虑，工业 上主要用含Si75%的硅铁合金(Ferrosilicon)作还原 剂，此时硅铁中的硅起还原作用，铁不起作用。此 时又叫做硅热法(Silicothermic Processes)。在 某些场合也用铝硅合金作还原剂，此时硅和铝都起 作用。
有色金属冶金学
Non-ferrous Metallurgy
Magnesium Metallurgy 镁冶金（二）
朱 骏
zhujun@
有色金属冶金系 北京科技大学冶金学院
1
2.3 Thermal Reduction Methods
根据还原剂的不同，热还原法炼镁可分为三种： 碳热还原法 以木炭、煤、焦炭等碳质材料作为还原剂，反应式：
19
讨论：为什么使用75%的硅铁作还原剂？ 85%、75%、45%和25%四种硅铁， 其中，83% 的硅铁在合金组织中几乎全部 是以游离硅存在；75%硅的硅铁是由游离 硅和FeSi2存在；45%硅的硅铁是由FeSi2 和FeSi 组成；25%的硅铁完全是由 FeSi 和 Fe3Si2组成。 之所以采用75%硅铁合金作为还原剂，是综 合考虑了技术与经济两方面因素。
8
Si(s) + 2(CaO· MgO)(s) = 2Mg(g) + 2CaO· SiO2(s)
ΔG0 = 492.21-0.27T kJ/mol ΔG = ΔG0 + RT ln(pMg/p0)2 欲使反应在1200℃下顺利进行，pMg = ？
镁冶炼工艺与技术
03
镁的冶炼方法与技术
菱镁矿的煅烧与还原熔炼法
菱镁矿的煅烧
将菱镁矿在高温下进行煅 烧，使其分解为氧化镁和 二氧化碳。
还原熔炼法
将煅烧后的氧化镁与碳还 原剂混合，在高温下进行 熔炼，生成液态的镁和一 氧化碳。
技术特点
该方法具有原料来源丰富 、成本低廉等优点，是目 前应用最广泛的镁冶炼方 法之一。
海水提镁技术
镁冶炼工艺与技术
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 镁冶炼工艺概述 • 镁矿石的采选与预处理 • 镁的冶炼方法与技术 • 镁冶炼的环保与安全 • 镁冶炼的应用与市场前景
01
镁冶炼工艺概述
镁冶炼的定义与重要性
镁冶炼的定义
镁冶炼是指通过一系列物理和化学过 程，从矿石中提取和纯化镁的过程。
镁冶炼的重要性
镁冶炼的安全生产与管理
严格遵守安全操作规程
确保员工严格遵守镁冶炼的安全操作规程，降低事故发生的风险 。
定期维护和检查设备
对镁冶炼设备进行定期维护和检查，确保设备正常运行，防止设备 故障引发的事故。
提高员工安全意识
加强员工安全培训和教育，提高员工的安全意识和应对突发事件的 能力。
镁冶炼的废弃物处理与资源化利用
航空航天
镁合金由于其轻量化和高强度特性， 广泛应用于航空航天领域。
汽车工业
镁合金在汽车工业中用于制造汽车零 部件，如发动机零件、车轮等，以提 高汽车性能和节能减排。
电子产品
镁合金在电子产品中用于制造外壳、 支架等部件，以提高产品的轻量化和 美观度。
其他领域
镁合金还广泛应用于医疗器械、体育 器材、建筑等领域。
通过真空蒸馏、电解等 方法，将粗镁提纯为高
金属镁生产工艺概述
文章编号：1672-1152（2011）03-0001-04
山西冶金 SHANXI METALLURGY
金属镁生产工艺概述
Total 131 No.3，2011
孙晓思
（太原科技大学应用科学学院， 山西 太原 030024）
摘 要：简要介绍了金属镁生产工艺—— —电解法和热还原法；详细介绍了我国现存的主要镁生产方法—— —皮江
二战前，全球生产金属镁的方法只有一种— —— 电解法 （以菱镁矿为主要原料）。但电解法耗资巨 大，工艺复杂。二战期间，由于军事工业的发展，镁合 金的需求量急剧增加，又由于含镁矿石资源中以白 云石的储量最多且分布最广，所以自 1938 年起由奥 地利和美国开始在高温真空条件下，用碳作还原剂，
·2·
山西冶金 E- mail:yejinsx@
热还原法即硅热法炼镁工艺，其原理为：硅（一般 为 w(FeSi)＝75％的合金）在高温（1 100~1 250 ℃） 和真空（13.3~133.3 Pa）条件下，还原白云石中的氧 化镁为金属镁，其化学反应可表示为：
2（MgO·CaO）+Si=2Mg↑+2CaO·SiO2 传统的硅热还原法，按照所用设备装置的不同 分为四种：皮江法（Pidgeon Process）、巴尔札诺法 （Balzano Process）、玛格尼法（Magnetherm Process） 和 MTMP 法［6］。 由于白云石资源分布广泛，储量丰富，而皮江法 炼镁可以直接采用其作原料；并利用天然气、煤气、 重油和交流电等作热源；工艺流程简单，建厂投资 少，生产规模灵活；反应炉体小，建造容易，技术难度 小；成品镁的纯度高。这些特点恰恰符合我国的实际 国情，因此，皮江法在我国得到了广泛的发展和应 用。到目前为止，皮江法仍是我国生产金属镁的主要
加强炼镁传热效率的研究进展
第14卷第6期2023年12月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.6Dec. 2023加强炼镁传热效率的研究进展郭军华1， 丁天然1， 李培艳1， 孙逸翔1， 刘洁1， 钟素娟1， 张廷安*2（1.郑州机械研究所有限公司新型钎焊材料与技术国家重点实验室， 郑州 450000；2.东北大学冶金学院， 沈阳 110819）摘要：随着轻量化需要日益迫切，金属镁及其合金由于具有质量轻、比强度和比刚度高等特性，应用越来越广泛，镁行业的发展也愈发受人关注。
皮江法是国内炼镁的主要生产工艺，但是随着绿色低碳发展理念的推行，该炼镁工艺在生产过程中传热效率低、还原周期长、能耗高和排放大等缺点突显，一直制约着炼镁行业的发展。
经过多年的研究，学者们在提高镁冶炼传热效率，降低还原温度，缩短还原周期等方面取得一系列成果。
本文主要从还原剂、工艺条件、传热装置3个方面详细综述了提升炼镁传热效率的研究进展，并对未来炼镁技术发展提出了建议和思路，仅供参考。
关键词：镁冶炼；传热效率；还原剂；传热装置；优化工艺中图分类号：TF822 文献标志码：AResearch progress in strengthening the heat transfer efficiencyof magnesium smeltingGUO Junhua 1, DING Tianran 1, LI Peiyan 1, SUN Yixiang 1, LIU Jie 1, ZHONG Sujuan 1, ZHANG Ting ’an *2（1. State Key Laboratory of Advanced Brazing Filler Metals & Technology ， Zhengzhou Research Institute of Mechanical EngineeringCo.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China ； 2. School of Metallurgy ， Northeastern University ， Shenyang 110819， China ）Abstract: With the increasing need for lightweight materials, magnesium and its alloys have been widely used because of their light quality, high specific strength and specific stiffness, and the development of the magnesium industry has attracted increasing attention. The Pidgeon process is the main production process of magnesium smelting in China. However, with the implementation of the green and low-carbon development concept, the process has many shortcomings, such as low heat transfer efficiency, long reduction cycle, high energy consumption and large emissions, which has been restricting the development of the magnesium smelting industry. After years of research, scholars have made a series of achievements in improving the heat transfer efficiency of magnesium smelting, reducing reduction temperature, shortening the reduction cycle, etc. In this paper, the research progress in improving the heat transfer efficiency of magnesium smelting was reviewed in detail from three aspects including reductant, process conditions and heat transfer device, and suggestions and ideas on the existing magnesium smelting technology were put forward for reference only.Keywords: magnesium smelting ； heat transfer efficiency ； reducing agent ； heat transfer device ； optimization process收稿日期：2022-11-15；修回日期：2022-12-24基金项目：国家自然科学基金辽宁联合基金资助项目（U1508217）通信作者：张廷安（1960— ），教授，主要从事有色金属冶炼、新工艺的开发、固废处理等方面的研究。
矿热炉冶炼硅铁的节能思路
矿热炉冶炼的节能思路“原料是基础，设备是条件，操作是关键，治理是保障”。
原料是基础：硅石；一个企业，要节约本钱，必需从入厂原料抓起。
如FeSi 冶炼生产需要的SiO2含Si量是不是大于或等于98%，若是小于98%，那么冶炼生产中的电耗就会依照每低于一个百分点增加135Kwh/T，sio2的密度和抗暴性、抗压强度（１０００－１４００Ｋｇ力/厘米２）。
一样简易的判定方式是手拿一块sio2石料，在水泥地上大约在１米以上高让其自由下落，以不碎裂为合格。
不是所有的sio2都能用来生产ＦｅＳｉ，因为他们的类型是不同的，乃至成份相同时，它们在加热进程和高温还原进程中的表现也不相同，这是因为sio2形成进程的不同，故其特性、杂质含量、结构、晶体等也不相同，从而表现也不一样。
一样AI2O3含量高于０.４％,Fe2O3＞%,MgO＞%的硅石属杂质较多的原料,在1575°C时,它的还原速度比低杂质的快,在1715°C时那么相反:在1757°C时,其结构急剧破坏,有效表面积迅速增加,从而有利于还原反映的进行,故还原速度专门大.当硅石变成液态以后,其挥发度和还原度都迅速增加,在这种情形下,硅石的成份起了重要作用,硅石含有大量的成渣杂质,炉渣形成后,还原速度下降.工业性实验说明,含有以上杂质超标的硅石冶炼时技术指标不行.硅石的粒度对还原速度有专门大阻碍.正常硅石的还原速度随粒度的增大而急速下降,而含杂质较大的硅石大体不变.这是由硅石的矿物组成和微观结构决定的,在确信炉料硅石的粒度时应当考虑这些问题.确信炉料中硅石的粒度时,必需考虑硅石的结构.国外某公司用不同粒度(50,50-100和100mm)的硅石冶炼75%硅铁时，其电耗别离为8550、8380和8960Kwh，这说明选择适合的硅石粒度是很重要的。
不是所有的硅石都能用来生产硅铁，因为它们的类型是不同的。
乃至成份相同时，它们在加热进程中和高温还原进程中的表现也不相同。
硅热法炼镁工艺流程
硅热法炼镁工艺流程英文回答：The process of magnesium production using the silicothermic method involves several steps. First, raw materials such as magnesium oxide (MgO) and silicon are prepared. These materials are typically in the form of powders or granules.Next, the raw materials are mixed together in specific proportions. This mixture is then loaded into a reaction vessel, such as an electric arc furnace or a reverberatory furnace. The vessel is heated to a high temperature, typically around 1200 to 1400 degrees Celsius.As the temperature rises, a chemical reaction takes place between the silicon and the magnesium oxide. This reaction is exothermic, meaning it releases heat. The heat generated from the reaction further sustains the high temperature required for the process.During the reaction, the silicon reduces the magnesium oxide, resulting in the production of magnesium vapor. The magnesium vapor then condenses on a cooler surface within the reaction vessel, forming solid magnesium.The solid magnesium is then collected and further processed to remove impurities. This can be done through techniques such as distillation or electrolysis. Once purified, the magnesium can be used for various applications, such as in the production of lightweight alloys or as a reducing agent in metallurgical processes.It is important to note that the silicothermic method is just one of several methods used for magnesium production. Other methods include the Pidgeon process and the thermal reduction process. Each method has its own advantages and disadvantages, and the choice of method depends on factors such as cost, availability of raw materials, and desired purity of the final product.中文回答：硅热法炼镁的工艺流程包括几个步骤。
硅热法炼镁还原罐导热装置的试验和数值模拟
・
１ ８・
有色 金属 （ 冶炼 部分 ） ２ ０ ０ ７年 ４ 期
硅 热 法 炼 镁 还 原 罐 导热 装 置 的试 验 和数 值 模 拟
苏 明 谢 水 生 闰 亮 ， 河 杜 凤 山 ， ， 徐 ，
（ ．燕 山大学机 械 工程学 院 ， 皇 岛 ０ ６ ０ ；．北 京维 恩克材 料有 限公 司 ， 京 １ ０ ８ ） １ 秦 ６０４ ２ 北 ０ ０ ８
摘 要 ： 先 通 过 分 析 还 原 罐 中心 温 度 变 化 曲 线 ， 出 了在 罐 内安 装 导 热 装 置 的 必 要 性 ， 后 设 计 了 导 热 首 提 然
装 置 的形 状 ， 过 试 验 并 进 行 了改 进 ， 证 了 传 热效 果 和 对 镁 结 晶 的 影 响 。通 过 ＡＮＳ 通 验 ＹＳ模 拟 安 装 导 热
ＳＵ ｉ ，ＸＩ Ｓｈｕ — ｈｅ ｇ ＹＡＮ ａ ｇ Ｍ ｎｇ Ｅ ｉｓ ｎ ， Ｌｉ ｎ ，ＸＵ ｅ ＤＵ ｎ － ｈ ｎ Ｈ ， Ｆｅ ｇ ｓ ａ ，
（．Ｔ ｅ ｏ ｅｅｏ Ｍｅｈ ｎ ａ Ｅ】ｉ 曲 ， ａ ａ ｉｅ ｉ 。 ｉ ｕ ｎ ｄ ｏ０６ ０ ， ２ ｎ ￣． ｅｉ ｍ∞ Ｃ ｒｏａｉ ， １ ｈ ｌｇ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｒ ｎ Ｃｌ ｃ ｇ ｅ Ｙ ｍｈ ｎＵｎ ｒ ｔ Ｑｎ ａｇ ａ ６０ ４ （ａ ａ２ Ｂ ｉｎ Ｗ＿ ｖ ｓｙ ｈ ｉ ｊｇ ｏ ｐ ｒｔ ｎ ｏ ｉｇ１０ ８ ， ｈ ａ ｎ ００ ８ Ｃ ｉ ） ｎ
在 工业炼 镁 中皮江 法存 在着高 能耗 、 污染 严重 、
时 间长 、 热效 率低等 缺点 ， 中还原效 率 低 的主要原 其
因是 还原罐 内导热 慢 ， 原 时 间 长 达 １ 小 时 ， 还 ２ 因此
镁冶炼的关键步骤
物理提取方法通常适用于从矿石中提取镁，而 化学提取方法适用于从含镁化合物中提取镁。
钙热还原法和硅热还原法是常用的化学提取方法 ，适用于从氧化物或氯化物中提取镁。
03
镁的精炼
镁的电解精炼
01
电解精炼原理
通过电解熔融的镁盐，将杂质从 镁中分离出来，得到高纯度的镁 。
对镁合金进行适当的热处理，以提高其力学性能 和稳定性。
镁合金的应用领域
汽车工业
用于制造汽车零部件，如发动机 罩、车门、座椅框架等，以减轻 重量并提高燃油经济性。
航空航天领域
用于制造飞机和航天器的零部件 ，如机身、机翼、起落架等，以 减轻重量并提高性能。
电子产品领域
用于制造手机、笔记本电脑等电 子产品的外壳、支架等部件，以 提高产品的外观和质感。
05
镁冶炼的节能与环保
节能技术
回收余热
利用高温烟气余热进行发电或供热，提高能源利 用效率。
高效燃烧技术
采用高效燃烧器、优化燃烧工艺，降低燃料消耗 。
回收副产
利用镁冶炼过程中产生的副产品，如氯化镁、氧 化镁等，进行回收再利用。
环保措施
废气处理
01
安装废气处理设施，对排放的废气进行脱硫、除尘等处理，减
电解槽设计
02
03
电解工艺参数
电解槽采用优质材料制成，具有 良好的耐腐蚀性和绝缘性，确保 电解过程稳定进行。
控制电解ห้องสมุดไป่ตู้度、电流密度和电解 时间等工艺参数，以获得高品质 的镁。
镁的化学精炼
化学精炼原理
利用化学反应将杂质从镁中分离出来，常用的化学 精炼方法有钙热还原法和真空蒸馏法。
金属镁冶炼工艺的资料
□□煅烧白云石生产线是将竖式预热器、回转窑、竖式冷却器、烟气处理系统、原料输送系统、成品输送系统、煤粉制备系统等组成一条完整的生产线。
全线采用技术先进，性能可靠的DCS中央控制系统，在主控制室集中操作管理，以PLC实现各设备运行的相互连锁。
煅白工艺流程说明a）、原料储运输送□□粒度在5～35mm的合格品经皮带机送至预热器顶部料仓。
b）、白云石煅烧□□白云石煅烧系统是由一台竖式预热器，一台回转窑及一台竖式冷却器组成。
物料由预热器顶部料仓经下料溜管导入预热器本体内，同时由回转窑传入的高温烟气将物料预热至600℃以上，使白云石发生部分分解，再由竖式预热器液压推杆依次推入回转窑尾部，经回转窑高温煅烧后再卸入冷却器内，通过风机吹入的冷风冷却，将物料冷却至100℃以下排出冷却器，冷却器吹入的空气作为二次空气进入回转窑参与煅烧。
c）、成品输送□□成品煅白由冷却器卸出后经链式输送机输送至成品库。
d）、烟气处理□□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280-300℃，一部分废气用管道输送到煤粉制备系统中，利用其余热烘干煤粉。
废气经收尘器过滤后，烟气温度进一步降至80℃以下，含尘浓度符合国家排放标准后排入大气；另一部分进入袋除尘器后经烟囱排入大气，气体的含尘浓度小于50mg/Nm3。
e）、煤粉制备□□本生产线所用原煤（要求挥发份大于20%）经外购入厂，经过储存、均化后利用风扫煤磨配动态选粉机组成的闭路系统将原煤粉磨至0.08mm<10%，成品煤粉通过输送设备进入储库，满足回转窑煅烧16小时以上的燃料储备需要。
煤粉生产、输送、储存均设防爆装置，防止因煤粉意外遇明火爆炸。
<>□□风扫煤磨所需热源由回转窑尾280-300℃废气供应，既节省能源又环保。
f）、质量控制□□为严把质量关，做到以质量求生存，采取以下措施进行全面质量管理：（1）严格精选原料，提高白云石入窑质量，保证原料入窑符合要求。
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。 —
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 ． ．
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
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
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
Ｋｅ ｏ ｄ ｙ Ｗ ｒ ｓ：ｍａ ｎ ｓｕ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｂ ｉ ｃ ｎ ｔｅ ａ ｒ ｄ ｃ ｉｎ；ｔ ｅ ａ— ａａ ｃ ；ｅ ｅｇ － ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ａ ａｙ ｉ ；ｅ ｅ ｇ ｇ ｅ ｉ ｍ ｒ ｄ ｃｉ ｙ ｓ ｉｏ ｈ ｒ ｌ ｅ ｕ ｔ ｏ ｌ ｍ ｏ ｈ ｒ ｌｂ ｎ ｅ ｎ ｒ ｃ ｎ ｕ ｔ ｌ ｓｓ ｎ ｒ ｍ ｌ ｙ ｏ ｎ ｙ
ｓ ｖｎ ｎ ｍｉ ｉｎ ｒ ｕ ｔ ｎ ａｉｇ ａ ｄｅ ｓ ｏ ｅ ｃ ｏ ｓ ｄ ｉ
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
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
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
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 。
Ｂ ｎｐ ｎ Ｚ ＩＸｉ． ｅ ｇ ， ＨＡ０ Ｊ ｎｘ ｅ ，Ｌ ｎ ． ｅ ｕ ．ｕ ＩＨｏ ｇｗ ｉ ，ＷＡＮＧ Ｈｏ ｇｆ Ｉ ｕ ． ｎ ． ，Ｌ Ｕ Ｊ ｎ １ ｕ ｉ
（ ．Ｘ ｋ ｎ ｅ ｉ ｆ ｒｈｔ ｔｒ ｎ ｅｈｏｏｙ Ｘ ｈ １０ ５ ｈｎ ； １ ｉｎＵ ｉ ｒｔ ｏ ｃ ｉｃｕｅａｄＴｃｎｌｇ ， ｉｎ７ ０５ ，Ｃ ｉａ ｖ ｓｙ Ａ ｅ ２ ．Ｎｉ ｘ ｕｙ ｇｅｉｍ Ｍａｋｔ ｇＣ ．Ｌｄ ，ｈｚｉ ａ ５ ００， ｈｎ ） ｎ ｉ Ｈ ｉ Ｍａｎｓ ｒｅｎ ｏ ｔ． Ｓ ｉ ｓ ｎ７ ３ ０ Ｃ ｉａ ｇａ ｅ ｕ ｉ ｕｈ
理 蓝Ｙ野Ｉ监ＩＩＮ Ｌ ￣ Ｅ Ｓ Ｐ ｑ ＳＯ ４ ＩＢ Ｖ
Ｅ． ａｌ Ｓ Ｊ ￣ ２ ０ｍ ｍ ｉ： Ｌ Ｉ ６ｃ Ｇ Ｙ Ｌ 眦 ㈣
甘
肃 冶
金 ０ ２ ９Ｑ ＋ ０ ． ３ ６ ０
— ～
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
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。
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’
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 ５ Ｋ４９ ）
Ｌ ｔ６ ＠ ２ ｍ ： ｃ ６
．
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：
Ａｂ ｔ ａ ｔ ａ ｅ ｎ ｈ ａ ａａ ｃ ｆｐ ａ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｍ ｒ ｄ ｃｉｎ ｂ ｉ ｃ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｅ ｕ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｕ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｎ ｒｙ ｓ ｒ ｃ ：Ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｔｂ ｌ ｎ ｅ ｏ ｒ ｃｉ ｌ ｍａ ｎ ｓ ｃ ｕ ｐ ｏ ｕ ｔ ｙ ｓ ｉｏ ｈ ｒ ｌ ｒ ｄ ｃｉ ｏ ｌ ｏ ｈ ｔ ｉａｉ ｆｅ ｅ ｇ ｌ ｏ ｉ ｒ ｄ ｃｉｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ａｃｎ ｄ ｄ ｌｍｉ ｎ ｅ ｘｄ ｔ ｎ ｕ ｄ ｒｖ ｃ ｕ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｓｉ ｔ ｈ ｎ ｒｙ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｒｃ ｓ ｆｃ ｌ ｉｅ ｏｏ ｔ ａ ｄ ｄ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｅ ａ ｕ ｍ ｎ ｉ ｍｅ ｔａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｏ ｅ ｔ ｖ ｅ ｏ ｏ ｍａｅ ｔ ｅ ｅ ｅｇ ｅ ｃ ｅ ｃ ．Ｔ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｌｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｒｔ ａ ｎ ｒｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ａ ｅ ｃ ｃ ｌ ｔｄ ｔ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｄ ｒ ｃｉｎ ｏ ｉ ｆ ｉ ｎ ｙ ｈ ｒ ｃｉａ ｎ ｒｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｈ ｏ ｅｉ ｌｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｒ ａ ｕａ ｅ ｏ ａ ｌｚ ｈ ｉｅ ｔ ｆ ｏ ｎ ｃ ｏ ｌ ｎ ｏ ｅ ｅｇ －ａ ｉ ｇ ａ ｅｌａ ｍｉｓｏ ｄ ｃｉｎ，ｔｅ ｅ ｅ ｇ ｅ ｕ ｔ ｎ ｏ ｘ ａ ｓ ｇ ｓ ｎ ｒ ｙ ｅ ｓ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｃ ｃ ｅ ｏ ｌ ｇ ｎ ｒ ｓ ｖｎ ｗ ｌ ｓ ｅ ｓｉ ｎ ｒ ｕ ｔ ｙ ｓ ｅ ｏ ｈ ｎ ｒ ｒｄ ｃｉ ｆｅ ｈ ｕ ｔ ａ ；ｅ ｅｇ ｍｉ ｏ ｎ ｈ ｅ ｙ ｌ ｆｓａ ｙ ｏ ｓ ａ ｅ ｉ ｖ ｌｅ ．Ａｓ ａ ｒｓ ｌ ，ｓ ｍｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ ｕ ｇ ｓｅ ． ｒ ｎ ｏｖ ｄ ｕｔ ｏ ａ ｕ ｅ ｒ ｓ ｇ ｅ ｔｄ ｅ ｅ
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
观， 占能量总 收入 的 ４ ６ ％左 右 。 ．４
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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％
中图分类号 ： Ｆ２ Ｔ ８２ 文献标识码 ： Ａ
Ｄｉｃ ｓｉｎ ｏ ｅ ｇ ａ ｉ ｇ ｉ ａ ｎ ｓｕ ｏ ｕ ｔｏ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ｅｎ ｒ ｙ Ｓ ｖｎ ｎ Ｍ ｇ ｅ ｉ ｍ Ｐｒ ｄ ｃ ｉｎ
Ｂａ ｅ ｎ Ｔｈ ｒ ａ ． ａ ａ ｃ ｓ ｄ ｏ ｅ ｍ １ｂ ｌ ｎ ｅ
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