4.4 镁冶炼

4.4.2  镁冶炼原料有卤水、钾光卤石、白云石、菱镁矿、蛇纹石、海水等，不同的原料采用不同的工艺流程，同一种原料也有多种生产流程。目前，我国原镁生产主要是以白云石为原料，采用皮江法炼镁工艺。在建或拟建的电解法镁厂是以卤水或以菱镁矿、蛇纹石盐酸浸出制取卤水，再采用在氯化氢气氛下脱水电解的炼镁工艺。我国已有的电解法镁厂是采用菱镁矿颗粒(或成球)氯化电解工艺和钾光卤石脱水电解生产工艺，但因环境污染严重，生产成本较高，缺乏竞争力，已先后关闭退出了炼镁行业，是应淘汰的生产方法。故本条只规定了皮江法和卤水(或菱镁矿、蛇纹石盐酸浸出制卤)制粒在氯化氢气氛下脱水电解法工艺流程的能耗指标，也规定了钛冶炼的镁电解系统能耗指标。

4.4.3  本条对皮江法炼镁设计要求作出规定。

    1  本款列出了生产1t原镁的综合能耗和每一工序产品的综合能耗。生产工序包括煅烧、压团、还原、精炼与铸锭。1t镁锭耗还原剂75硅铁1.04t～1.1t，本款能耗指标中未计入还原剂75硅铁的冶炼能耗。表4.4.3-1中的三级数值选取了现行国家标准《镁冶炼企业单位产品能源消耗限额》GB 21347中的准入值。

    2  本款对皮江法炼镁节能措施作出规定。

        1)白云石煅烧可采用回转窑或竖窑。白云石煅烧温度在1000℃～1200℃，其排烟温度可达400℃～600℃，应设置余热利用装置以回收烟气余热。

        2)回转窑出来的煅白温度为800℃～1000℃。进入球磨机磨粉的煅白温度应低于150℃。因此出窑煅白必须冷却。回转筒式冷却机吸入空气冷却煅白，被加热的空气作为二次风进窑参与燃烧。较高温度的二次风能够提高火焰温度，节省燃料。

        3)还原炉温度在1200℃左右。温度过高，还原罐寿命短。温度过低，还原反应不完全，料耗高。气体燃料燃烧完全，易于调节，因此本款要求还原炉使用气体燃料，并要求设置燃料燃烧自动控制系统装置，以降低能耗。蓄热式还原炉能充分回收烟气余热，大幅度降低排烟温度，比一般的还原炉节能60％以上，因此本款要求在还原工序应采用蓄热式还原炉；

        4)精炼渣含金属镁5％～6％。生产1t镁的精炼渣，可以回收镁7kg～gkg。从精炼渣回收金属镁，采用破碎筛分方法。回收1t镁，耗电不到100kW·h。因此应回收精炼渣中的金属镁。

4.4.4  本条对卤水或菱镁矿、蛇纹石盐酸浸出制卤，制粒在氯化氢气氛下脱水电解炼镁工厂设计作出规定。

    1  本款列出了卤水制粒在氯化氢气氛下脱水电解炼镁1t镁锭综合能耗和电解、精炼工序产品综合能耗，以及菱镁矿或蛇纹石盐酸浸出制卤，再制粒在氯化氢气氛下脱水电解炼镁1t镁锭的综合能耗，是在上一流程的基础之上增加矿石酸浸工序、制氢工序和氯化氢合成工序所产生的能耗。

    2  本款对卤水脱水电解炼镁节能措施作出规定。

        1)含氯化镁约33％的卤水需蒸发浓缩到50％～52％进行喷洒造粒，蒸发卤水时，增加蒸发器效数是降低蒸发汽耗的有效方法，蒸发每吨水蒸气耗量：单效蒸发为1.15t，三效蒸发为0.4t～0.45t，五效蒸发可达小于或等于0.3t。由此可见，采用多效蒸发器节能效果很明显。蒸发器的热媒采用饱和蒸汽，蒸发器的形式宜选用高效降膜蒸发器及多效逆流蒸发流程。

        2)对含50％～52％镁的湿氯化镁颗粒进行一段热风干燥脱水，使其含水量降至2％～2.5％，采用的设备为多层流态化床干燥器，热媒为热空气或热烟气，使用多层流态化床干燥器可提高热能的利用率，并可减少氯化镁发生水解反应。经一段干燥的氯化镁颗粒料进入二段氯化氢气氛干燥器中进行完全脱水，采用的设备为多层流态化床干燥器，热媒为热氯化氢气体，排出的炉气经除水和除去带入的空气后，再加热循环使用。采用氯化氢气体为载热体，可使氯化镁在脱水过程中抑制氯化镁发生水解反应。

        3)多层流态化床干燥器外壳钢板表面积较大，温度较高，因此需进行保温以减少热量失。

        4)20世纪70年代以前，世界各电解镁厂均采用有隔板镁电解槽。20世纪70年代，研制出节能的无隔板电解槽。与有隔板电解槽比较，无隔板电解槽生产1t粗镁，节省直流电3000kW·h左右，多回收氯气150kg～200kg。由于无隔板电解槽泄漏氯气少，环保好，已经应用于世界各电解镁厂。大容量电解槽更节能，故推荐采用200kA及以上无隔板电解槽。

        5)20世纪70年代以前，世界各电解镁厂粗镁精炼均采用坩埚精炼炉。20世纪70年代，苏联研制出连续精炼炉。连续精炼炉比坩埚精炼炉节电200kW·h/t镁左右，而且产能大，连续生产，环保条件好。现在世界各电解镁厂粗镁精炼均采用连续精炼炉。故规定电解镁厂粗镁精炼应采用连续精炼炉。

4.4.5  本条对钛冶炼的镁电解系统设计要求作出规定。

    1  镁还原法生产海绵钛的钛厂，设镁电解系统，电解还原蒸馏工序产出的熔体氯化镁，得到金属镁和氯气。氯气送往氯化工序生产四氯化钛。电解粗镁经过精炼，送至还原蒸馏工序生产海绵钛。镁电解系统包括电解(含氯压机室和净气室)和精炼两个工序，能耗指标包括了上述工序的能耗。

    2  本款对钛冶炼的镁电解的节能措施作出规定。

        1)国外钛厂已广泛应用大容量无隔板镁电解槽。日本住友钛厂应用110kA多极电解槽，每吨粗镁直流电耗为9000kW·h～11000kW·h。故规定采用大容量无隔板槽或多极电解槽(muti-polar electrolytic cell)。

        2)连续精炼炉用于精炼电解粗镁。与坩埚精炼炉比较，连续精炼炉产能大、能耗低，国外钛厂已普遍应用连续精炼炉。近年来，国内海绵钛厂开始采用连续精炼炉。故规定钛厂电解粗镁精炼采用连续精炼炉。