金属镁生产工艺流程解析：从白云石到成品镁锭的全过程

金属镁生产工艺流程解析：从白云石到成品镁锭的全过程

金属镁生产工艺概述：白云石经破碎机破碎成合格料（30-40mm），经回转窑烧结，煅烧成煅烧白，经冷却器冷却，经球磨机磨成粉，再经压球机压成球。破碎后与硅铁粉（含硅75%）、萤石粉（含GaF2）=95%均匀混合成球，装入耐热不锈钢还原槽，置于还原炉中，在1200-1250℃、真空度1.33Pa条件下还原，生成粗镁。经溶剂精炼、铸锭、表面处理后，即得成品镁锭。

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随着社会的不断进步，科技水平的不断提高，金属镁的生产工艺也越来越成熟，就目前的情况来看，金属镁的生产工艺大致可以分为两种主要方法，一种是热还原法，一种是电解法，这两种方法又可以细分为几种不同的方法，每种方法都有其优点和特殊的用途。

1、热还原法在金属镁生产工艺中的介绍：热还原法的应用主要是利用化学物质硅来提纯金属镁，生产过程中所用的原料有碳化硅、氧化钙和纯硅，化学反应需要的条件是高温和真空，高温时温度必须达到1100~1250摄氏度。我们知道制造金属镁的热还原法是多种多样的，根据所需要的反应设备不同，分为几种不同的方法，但是它们的原理是相同的，根据设备的不同，分为四种不同的方法，即皮江法、巴尔扎诺法、马格尼法和MTMP法。现在我们先来讨论一下这四种方法。

2、皮江法金属镁生产工艺简介：皮江法是典型的金属镁生产方法，此法所需原料有白云石、萤石、硅矿、焦炭、废铁。生产过程中，白云石矿经回转窑煅烧生成煅烧白（MgO·CaO），经粉碎，再将萤石粉碎，将二者混合后放入搅拌球内。硅矿、焦炭、废铁放入电弧炉内反应后粉碎生成硅铁粉，硅铁粉与搅拌机内混合料一起放入制球机内，再放入还原炉内加入含有硅铁和萤石的球团，经还原反应生成镁晶体，再经熔化、提纯后生成金属镁。此法生产周期约10小时，工艺流程大致分为三个阶段，包括预热期、低真空加热期、高真空加热期。

镁还原炉包括卧式炉和立式炉，卧式炉用耐火材料主要由炉顶、炉墙、槽支撑砖、支撑砖、槽口砖组成，立式炉用耐火材料主要由炉顶、炉墙、烧嘴砖、蓄热室组成。炉顶、炉墙、槽支撑砖、支撑砖、槽口砖、烧嘴砖、蓄热室为大小不一的砌体单元，砌体单元采用浇注料或捣打料等不需要高温烧成的耐火材料预制或压制而成。

3、巴尔扎诺法生产金属镁简介：巴尔扎诺法是在皮江法的基础上发展起来的，它的基本工艺流程与皮江法很相似，但又有一定的区别，主要区别在于反应过程中，不把白云石和硅铁压成团块，而是直接用电加热器加热，这是一种比较节能的方法，现在巴西一家公司就采用这种方法。

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4、马格尼法生产金属镁：马格尼法简介：马格尼法是在1960年左右发现的，我们认为它的最显著的特点是采用了比较节省能源的方法。但是它的反应周期比较长，相对于皮江法的十几个小时来说，它的反应时间几乎是其两倍，一般为16~24小时。在反应容器中，容器内的物质一般为液态，其反应温度也比较高，一般超过了皮江法的上限，即1300~1700℃。在生产过程中，金属镁在冷凝器中以气体或液体的形式生成。

5、MTMP法金属镁生产工艺简介：MTMP法是金属镁较为连续的生产工艺，在制造过程中，其反应温度要求较高，为1700-1750℃，最终生成的金属镁也是在冷凝器中生成的。以上四种是热还原法金属镁在不同的生产设备和生产条件下所能达到的一些效果。

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6、电解法。鉴于现在提倡节能的要求，电解法可能更受大家的欢迎，因为电解法的生产工艺比较先进简单，具有能耗低的特点。电解法的核心是利用直流电将熔融的无水氯化镁电解，使其分解为镁和氯气。从电解法的角度来说，根据所用的原料不同，可以分为不同的方法，一般可以分为大武法、氧化镁氯化法、AMC法等，接下来我们就详细讨论一下其中的几种。

7、金属镁生产工艺流程介绍：大武法是一种比较简单的电解法，原料也容易获得，其原料包括海水和石灰乳，利用这两种原料提取​​氢氧化镁，再与盐酸发生化学反应生成溶液，再进行电解，此法是一种比较简单的生产方法，节能、节省成本。

8、氯化法金属镁生产工艺简介：氧化镁氯化法原料为光卤石，经流化床后加入焦炭和氯气后放入氯化炉，反应后电解生成氯气、金属镁、氯化钾。生成的氯气收集起来进行氯化反应，达到循环利用，节约资源，达到节能的目的。除了上述两种电解法外，还有其他几种方法。其中最有特色的是斯诺克法，利用氯化镁在高压下电解提取金属镁。之所以说是特殊，是因为它很独特，不采用氯化反应来生产镁的原料。

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皮江法与电解法生产镁的优缺点及发展：

对于皮江法而言，其镁金属生产工序及设备比较简单，建厂投资少，生产规模灵活，成品镁纯度高，炉体较小，容易建造，技术难度小；可直接利用丰富的白云石为原料。其主要缺点是热利用率低，还原槽寿命短，还原炉费用高，劳动强度大，生产过程不连续。

针对以上不足，进行了一系列技术改造。改进还原槽结构，采用新型保温材料，切断热短路，提高内部介质的综合导热性能；改进炉型，如采用水煤浆加热还原槽底部，使之受热均匀。采用蓄热燃烧器等新型燃烧器，对尾气进行回收利用；采用现代控制技术，机械化装卸设备等。

电解镁冶炼法与皮江法相比，具有节能、产品均匀性好、易于大规模工业化生产、镁金属生产过程连续化、生产成本比皮江法低等优点，是能源密集型产业。但电解法也存在以下不足：无水氯化镁生产过程控制困难；水合亚氯酸盐脱水需要高温、酸性气氛，能耗高、设备腐蚀严重；电解生产过程中排出的废水、废气、废渣污染环境，处理费用高。

金属镁生产工艺采用成熟可靠、先进合理的皮江镁精炼新工艺。合格的白云石送入回转窑煅烧；将煅烧后的白云石、萤石、硅铁按一定比例混合，球磨、压制成球团；在真空条件下放入还原槽，进行高温热还原，得到结晶镁；结晶镁经重熔、精炼，得到金属镁。包括原料储存、白云石煅烧、粉磨制球、还原精炼。

1、金属镁生产工艺原料系统：白云石在矿山破碎到要求粒度，存入厂内白云石堆场，硅铁、萤石直接存入厂内仓库，储量按半个月生产需要量考虑。

2、金属镁生产工艺白云石煅烧系统：选用节能环保型带竖式预热器、竖式冷却器的回转窑。外来粒度、质量符合要求的白云石卸至料场，由装载机进行堆取料作业。粒度10-40mm的白云石经振动筛筛选后，由皮带输送至回转窑竖式预热器顶仓，经料管进入预热器，与从回转窑流出的高温烟气进行热交换，将物料预热到800℃以上，落入转运溜槽，进入回转窑经1250℃煅烧成活性煅烧白灰，然后卸入冷却器。 高温煅烧白与风机吹入的冷空气进行热交换，将活性煅烧白冷却到100℃以下，空气预热到600℃以上。冷却后的活性煅烧白从冷却器卸料，经秤量输送机输送到制球车间。回转窑燃烧产生的高温烟气在预热器中与白云石进行热交换，其温度降至220℃以下，然后进入袋式除尘器，经高温风机除尘后排入大气。废气含尘浓度小于规定标准。整条线采用技术先进、性能可靠的PLC控制系统，在主控室集中操作管理。

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3、金属镁生产工艺制球系统：煅烧白云石经提升机送入1#料仓备用；硅铁经颚式破碎机破碎至20mm以下经提升机提升至2#硅铁块储料仓备用；萤石粉单斗提升至3#料仓。储料仓储存的三种原料在微机控制下连续配料加入球磨机混合研磨，粒度要求小于100目。混合后的粉料再经提升机、储料仓、埋刮板输送机后进入压球机制成球团。配料系统采用智能控制系统，全程全电脑监控自动化。球磨机采用10kV高压电机驱动，比原380V低压配电运行减少用电损耗。 制球车间共设置3套除尘系统，包括硅铁破碎处C1#除尘系统、配料粉磨处C2#除尘系统、制球处C3#除尘系统。经过全面除尘治理后，制球车间作业环境较传统车间有很大改善，改善了工人的工作环境。

4、金属镁生产工艺还原精炼系统：还原炉采用高温空气快速换向蓄热式燃烧技术，以煤气为燃料，对蓄热式还原炉进行连续加热。球团由加料器加入还原炉内的还原槽中，还原槽中产生的镁蒸气在末端冷凝器中冷凝成结晶镁（粗镁），粗镁被取出送往精炼、合金生产线。

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金属镁生产工艺流程-回转窑煅烧白云石工艺流程：抓斗起重机将白云石送至胶带机上，经振动选出块度合格的金属镁，由高倾角胶带送至预热器顶部料仓。料仓中的白云石分别经六条溜槽管进入预热器，煅烧过程中产生的900℃左右的热烟气再次与白云石进行热交换。当白云石预热到800℃时，液压推杆将石料推入回转窑尾部进行煅烧。金属镁回转窑的旋转使白云石均匀受热，并逐渐向窑头方向移动。窑头风帽​​处安装有燃烧器，燃烧温度达到1250℃，即可达到活性煅烧白的温度要求。炽热的煅烧白石由窑头落入冷​​却器中，与鼓风机吹入的二次风进行热交换。 空气被预热到600℃左右进入窑头助燃，煅烧后的煅烧白坯经振动给料机冷却到100℃以下均匀落至秤盘输送机输送至下一道工序，离开预热器的尾气温度约为260℃，经管道进入布袋除尘器，对尾气进行净化，实现达标排放，完成金属镁煅烧的全过程。

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年产5000吨金属镁生产工艺流程设备配置：400×600颚式破碎机、250×1000细碎机、2.5×40回转窑、2×20m冷却机、MQG1.83×7m球磨机、MQG1.5×5.7球磨机、煤磨机、HL300斗式提升机、2.5m气化炉、制球机、立式预热器、G×400螺旋输送机。

年产1万吨金属镁生产工艺流程设备配置：600×900颚式破碎机、250×1200细颚式破碎机、3×60回转窑、2.2×20m冷却机、MQG2.4×8m球磨机、MQG1.5×5.7球磨机、煤磨机、HL300斗式提升机、3m气化炉、制球机、立式预热器、G×400螺旋输送机。

图 8

为了提高炉子热效率，降低单位产品燃料消耗，在金属镁生产工艺设计上采取了如下措施：

1、燃料燃烧设备：采用节能燃烧器，自动控制风量，减少燃料不完全燃烧的损失。

2、在回转窑尾部设置竖式预热器，充分利用回转窑燃烧产生的高温烟气对预热器内的物料进行预热，使物料在预热器内得到部分分解，使系统产量提高40%，热效率提高30%。

3、在回转窑头部设置立式冷却器，充分利用回转窑高温煅烧白料所含的热量，将二次空气预热到600℃，提高热效率。

-结尾-