1、第11頁共11頁2022年硅熱法煉鎂的節(jié)能和清潔能源解決方案20世紀(jì)_年代中期以來，為適應(yīng)全球可持續(xù)發(fā)展的要求，鎂及鎂合金的研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)入高速增長(zhǎng)期。在此期間，憑借資源、能源和成本優(yōu)勢(shì)，中國鎂工業(yè)發(fā)展強(qiáng)勁，迅速控制了全球原鎂的供應(yīng)。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，_年中國鎂產(chǎn)品出口量_萬t，約占全球總發(fā)貨量的_。中國原鎂產(chǎn)量的_是經(jīng)由硅熱還原或稱做PidgeonProcess的方法生產(chǎn)的，并被預(yù)測(cè)是未來中國最主要的金屬鎂生產(chǎn)方式。有關(guān)專家擔(dān)心，如果不能保證高質(zhì)量和相對(duì)穩(wěn)定的原料供給，鎂應(yīng)用產(chǎn)業(yè)很可能出現(xiàn)整體萎縮。因而，部署在中國各地鎂廠的臥式皮江法還原裝置，就是不能不受到人們的強(qiáng)烈關(guān)注。這種生產(chǎn)設(shè)施具有工藝路線簡(jiǎn)

2、單，工藝參數(shù)較易調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，然而也具有還原過程傳質(zhì)傳熱差，熱效率低的明顯弱點(diǎn)，從而限制了皮江法鎂廠的生產(chǎn)規(guī)模。1皮江法煉鎂的熱化學(xué)皮江法煉鎂的熱還原反應(yīng)是在臥式原罐中進(jìn)行的，總反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方程由(1)式給出：2MgO2CaO+Si(Fe)Ca2SiO4+2Mg+Fe(1)反應(yīng)式(1)的自由能函數(shù)G與溫度T的關(guān)系由式(2)給出：G=115600+11.74TlogT-100.38T(2)反應(yīng)熱H與溫度T的關(guān)系見(3)式：H=115600-5.098T(3)由(2)式可知此還原反應(yīng)的臨界溫度Tc。若使反應(yīng)(1)正向進(jìn)行，反應(yīng)溫度必須大于臨界值Tc，溫度越高，或提高反應(yīng)速度越顯著，反應(yīng)(1)就越能

3、夠進(jìn)行到底。真實(shí)的還原過程是在真空下進(jìn)行的，這樣一來大大降低了臨界溫度Tc，并提供了鎂蒸氣的傳輸通道，但也降低了反應(yīng)物料的熱傳遞效率，并形成皮江法生產(chǎn)中復(fù)雜及其特殊的真空熱還原機(jī)理。2試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介本試驗(yàn)利用生產(chǎn)裝置，試驗(yàn)內(nèi)容與生產(chǎn)同步進(jìn)行。還原反應(yīng)裝置由臥式還原罐、加熱爐和真空系統(tǒng)組成。圖1是還原罐結(jié)構(gòu)示意圖，罐內(nèi)填裝原料，罐外加熱。將煅燒后的白云石與一定比例的硅鐵、螢石充分磨細(xì)混勻后壓成球形，定量裝入罐中，密閉罐口；同時(shí)啟動(dòng)真空排氣和還原爐加熱，使罐內(nèi)真空度達(dá)到13.3Pa調(diào)節(jié)不同反應(yīng)溫度和反應(yīng)持續(xù)時(shí)間的條件下，由單罐產(chǎn)量考察還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率。能耗由生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表分析得出。3結(jié)果與討論3.1

4、燃煤還原爐和燃?xì)膺€原爐的比較我國鎂產(chǎn)業(yè)體系的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煉鎂還原爐有兩種爐型，分別以發(fā)生爐煤氣和原煤作燃料。圖2是一種燃?xì)膺€原爐的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，從環(huán)保角度考慮，專業(yè)設(shè)計(jì)院傾向于推薦這種爐型。但是近幾年來，為了降低燃料費(fèi)用和噸鎂投資成本，各生產(chǎn)廠家不愿選用燃?xì)鉅t型，以至于九成以上的新建還原爐均為直接燃煤的爐型，從而加劇了煙塵污染。這兩種爐型的生產(chǎn)工藝參見下表。分析下表數(shù)據(jù)可知，兩種還原爐各有優(yōu)勢(shì)，但燃?xì)鉅t仍具有明顯優(yōu)勢(shì)，這為后續(xù)開展的工藝技術(shù)改造奠定了基礎(chǔ)。燃?xì)膺€原爐的劣勢(shì)是需要增加制氣工段，常見的煤氣發(fā)生爐用無煙煤制氣，增大了噸鎂成本。這就是本文要重點(diǎn)解決的問題。3.2節(jié)能還原爐操作制度的改

5、進(jìn)還原工序是皮江法煉鎂的重點(diǎn)耗能部位，據(jù)熱平衡估算，有_個(gè)現(xiàn)象值得注意。一是還原爐加熱所需的燃料消耗，約占煉鎂生產(chǎn)過程燃料總消耗的2/3；二是還原爐能耗中，用于加熱原料球團(tuán)和提供反應(yīng)熱的能量，僅分別占還原爐總能耗的_和_；而無效熱損失卻高達(dá)_。現(xiàn)有的皮江法工藝，間接加熱還原罐內(nèi)的球團(tuán)原料，導(dǎo)致熱量的有效利用率大幅下降，這是無法改變的工藝現(xiàn)狀。關(guān)于取代傳統(tǒng)皮江法落后工藝裝備的方案，我們將另文陳述。本文希望強(qiáng)調(diào)，還原工序節(jié)能的空間還很大，工程技術(shù)人員完全可以因勢(shì)利導(dǎo)，有所作為。理論分析和實(shí)踐表明，消除煉鎂還原爐污染的最佳途徑可包含兩個(gè)要素：第一是節(jié)能，即通過降低噸鎂燃料消耗來減少排放；第二是采用無

6、污染清潔能源。鎂廠可根據(jù)自身?xiàng)l件，選擇施行。仔細(xì)分析上表中兩類還原爐的性能特征，可知選用燃?xì)鉅t作為皮江法還原工序的主體爐型，是實(shí)現(xiàn)清潔化節(jié)能方案的必要條件，在清潔化改造中將會(huì)被淘汰。為了確定燃?xì)鉅t生產(chǎn)過程的最佳工藝制度，本文分別考察了還原周期為6、7、8、9、10h條件下的單位爐和單罐產(chǎn)量。結(jié)果表明，在其它工藝規(guī)程被嚴(yán)格遵守的生產(chǎn)條件下，這些還原時(shí)間有很大差別的還原過程，并不和產(chǎn)量構(gòu)成正比關(guān)系。由于燃?xì)鉅t準(zhǔn)備工序耗時(shí)少，升溫快，空燒時(shí)間短；爐內(nèi)溫度均勻，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這些優(yōu)勢(shì)可使燃?xì)鉅t在8h周期內(nèi)保持穩(wěn)定生產(chǎn)。燃?xì)膺€原爐實(shí)現(xiàn)8h生產(chǎn)周期對(duì)降低煙氣排放有重要意義，這主要是通過降低能耗，減少無效

7、運(yùn)行時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。從常見的12h壓縮至8h，即每天可以多產(chǎn)出一個(gè)班次，生產(chǎn)效率明顯提高。3.3清潔燃料方案常見的清潔燃料是發(fā)生爐煤氣和天然氣。兩者的成本或價(jià)格較貴，已不能為利潤(rùn)率較低的鎂冶煉行業(yè)所接受。本文提供的實(shí)用方案見圖3。該方案的特點(diǎn)是將硅熱法煉鎂和與其相關(guān)的焦化、硅鐵冶煉組合到一起，煉鎂燃料來自焦化的放空煤氣。產(chǎn)品相互關(guān)聯(lián)穿插，延伸了產(chǎn)業(yè)鏈。利用焦?fàn)t煤氣并采用圖3所示的工藝流程，是當(dāng)前鎂冶煉實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)革新的清潔化產(chǎn)業(yè)方案。在寧、晉建設(shè)的示范化工廠已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和技改經(jīng)驗(yàn)。以年產(chǎn)_萬t原鎂為例，僅回收煤氣一項(xiàng)，每年可節(jié)約煤炭_萬t，減少燃煤費(fèi)用_萬元；無煙氣排放，對(duì)環(huán)境無害。另據(jù)

8、中國有色金屬報(bào)_年_月_日?qǐng)?bào)道，山西和陜西年產(chǎn)焦炭_億t，副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣_被放空，國內(nèi)皮江法鎂廠正在向富產(chǎn)焦?fàn)t煤氣的地區(qū)轉(zhuǎn)移集中。4結(jié)語降低能耗、提高資源利用率是實(shí)現(xiàn)皮江法煉鎂清潔化生產(chǎn)的重要措施。本文針對(duì)皮江法工藝現(xiàn)狀提供了一套經(jīng)實(shí)踐證實(shí)的產(chǎn)業(yè)化聯(lián)動(dòng)方案、該方案的特點(diǎn)是：一、通過節(jié)能降耗和縮短生產(chǎn)周期的方式降低熱能和廢氣排放，使還原反應(yīng)周期從12h縮短到8h；二、以改造后的燃?xì)鉃檫€原爐為主體設(shè)備，回收廢棄的焦?fàn)t煤氣作為清潔燃料，將煉鎂、焦化、硅鐵冶煉組成的一個(gè)具有交叉互補(bǔ)功能的產(chǎn)業(yè)鏈，提升了皮江法煉鎂的工藝和裝備水平。2022年硅熱法煉鎂的節(jié)能和清潔能源解決方案（二）1活動(dòng)時(shí)間：_年_月_日_

9、年_月_日活動(dòng)適用對(duì)象：_年_月前簽約并完成簽約任務(wù)的客戶。臨促活動(dòng)物料支持：政策方案：費(fèi)用使用說明和核銷政策：1.參加活動(dòng)的經(jīng)銷商需要將參加的活動(dòng)金額和促銷物料的費(fèi)用一次匯入公司;2.參加活動(dòng)的經(jīng)銷商，公司將會(huì)通過_后臺(tái)統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)域經(jīng)銷商的活動(dòng)執(zhí)行情況;3.經(jīng)銷商必須在_年_月_日前提交活動(dòng)照片。對(duì)符合公司要求規(guī)定的經(jīng)銷商公司將于_年_月_日統(tǒng)一核銷促銷物料的費(fèi)用，所核銷的費(fèi)用以貨抵款的形式在次月返還。4.參加此活動(dòng)的經(jīng)銷商不能同時(shí)享受每批貨_%的物料支持政策。5.新開經(jīng)銷商首批進(jìn)貨不能參加此次活動(dòng)。6.特價(jià)產(chǎn)品不享受此次活動(dòng)。附：現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)開展形式說明：1.掃碼_。參加終端促銷活動(dòng)的消費(fèi)者需

10、_斯米利亞硅藻泥_平臺(tái)。2.獲得邀請(qǐng)卡：成功_的消費(fèi)者回復(fù)：區(qū)域+姓名;就可以獲得此次活動(dòng)的_邀請(qǐng)卡。3.享受活動(dòng)。消費(fèi)者憑活動(dòng)邀請(qǐng)卡的活動(dòng)_就可以參加此次促銷活動(dòng)。2022年硅熱法煉鎂的節(jié)能和清潔能源解決方案（三）(1)技術(shù)準(zhǔn)備1)編制墻面硅藻泥施工方案，并對(duì)工人進(jìn)行書面技術(shù)及安全交底。2)施工前應(yīng)_進(jìn)行樣板施工，樣板經(jīng)確認(rèn)后方可進(jìn)行大面積施工。(2)材料準(zhǔn)備1)硅藻泥。符合設(shè)計(jì)要求的硅藻泥，應(yīng)有產(chǎn)品合格證及檢測(cè)報(bào)告、產(chǎn)品說明書、環(huán)保指標(biāo)達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2)基層膩?zhàn)?。采用耐水膩?zhàn)臃邸?)界面劑。采用界面劑。(3)施工機(jī)具腳手架、小鐵鍬、擦布、開刀、膠皮刮板、鋼片刮板、膩?zhàn)油邪濉咧?、小桶?/p>

11、大桶、排筆、刷子(4)施工作業(yè)條件1)保證基面平整、密實(shí)、清潔，含水率小于_%，ph值小于10，陰陽角及線條橫平堅(jiān)直;基層的偏差應(yīng)小于_mm。2)抹灰作業(yè)全部完成，過墻的管道、洞口、陰陽角等處應(yīng)提前抹灰找平修整，并充分干燥。3)將混凝土過梁、梁墊、圈梁、混凝土柱、梁等表面突出部分剔平，將蜂窩、麻面、露筋、疏松部分剔到實(shí)處，并刷膠粘性素水泥或界面劑。然后用1：3的水泥砂漿分層抹平。腳手眼和廢氣的孔洞應(yīng)堵嚴(yán)，外露鋼筋頭、鉛絲頭及木頭等要剔除并做防銹處理，窗臺(tái)磚補(bǔ)齊，墻與樓板、梁底等交接處應(yīng)用斜磚砌嚴(yán)補(bǔ)齊。4)硅藻泥施工前應(yīng)熟悉圖紙、設(shè)計(jì)說明及其他設(shè)計(jì)文件，制定方案，做好樣板間，經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)后

12、方可正式施工。5)膩?zhàn)忧皯?yīng)先搭好腳手架或準(zhǔn)備好高馬凳，架子應(yīng)離開墻面2025cm，便于操作。6)做好樣板間，并經(jīng)檢查鑒定合格后，方可_大面積施工。施工工藝(1)施工工藝流程清理墻面。先將墻面灰塵、漿粒清理干凈，用石膏將墻面磕碰處及坑洼縫隙等找平，干燥后用砂紙將凸出處磨掉，將浮塵掃凈。對(duì)于硅鈣板墻面，要先將硅鈣板接縫處進(jìn)行嵌縫處理。不同材料交接處用的確良布，寬度不小于_mm。對(duì)于結(jié)構(gòu)偏差較大的部位，應(yīng)采用底層+面層粉刷石膏，每層厚度不得超過_mm，待干燥后再進(jìn)行下一遍。平整度達(dá)到要求后，再進(jìn)行膩?zhàn)邮┕ぁ?)耐水膩?zhàn)訙?zhǔn)備調(diào)配：按照耐水膩?zhàn)臃郏核?1：0.40.5的比例大致攪拌均勻，放置10_分鐘后

13、，再次充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯墒褂谩?)刮耐水膩?zhàn)?。墻面耐水膩?zhàn)拥谋閿?shù)可由墻面平整程度決定，一般情況為三遍。第一遍用膠皮刮板橫向滿刮，一刮板緊接著一刮板，接頭不得留茬，每刮一板最后收頭要干凈利落。干燥后磨砂紙，將浮膩?zhàn)蛹鞍咣E磨光，再將墻面清掃干凈。第二遍用膠皮刮板豎向滿刮，所用材料及方法同第一遍膩?zhàn)?，干燥后砂紙磨平并清掃干凈。第三遍用膠皮刮板找補(bǔ)膩?zhàn)踊蛴娩撈伟鍧M刮膩?zhàn)?，將墻面刮平刮光，干燥后用?xì)砂紙磨光，不得遺漏或?qū)⒛佔(zhàn)幽ゴ?。每遍膩?zhàn)雍穸炔灰诉^大，刮頭遍膩?zhàn)诱移綍r(shí)，膩?zhàn)雍穸葹?.5_mm要均勻平整。厚度不應(yīng)大于_mm，一般為1_mm。膩?zhàn)右怨螌?shí)壓光為主，刮實(shí)均勻，有光滑效果，對(duì)于結(jié)痕和不平處，用砂紙

14、打磨。1)首先根據(jù)施工量準(zhǔn)備清水，在攪拌容器中加入施工用水量_%的清水，然后倒入康力硅藻泥干粉浸泡，浸泡后用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌約_分鐘，攪拌同時(shí)加入另外_%的清水，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓娇墒褂谩＜铀當(dāng)嚢韬蟮漠a(chǎn)品最好當(dāng)天使用完畢。在專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣候條件制定硅藻土配方，按廠家提供的方法在原材料中按比例加入清水，并現(xiàn)場(chǎng)攪拌一定時(shí)間，讓混合物充分溶解、反應(yīng)完全;現(xiàn)場(chǎng)攪拌方法：a.在大容器內(nèi)先倒9成清水，然后倒入硅藻泥粉體。b.用小型高速攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢琛.攪拌時(shí)利用剩水(1成)調(diào)整。2)硅藻泥分兩遍涂抹完成，第一遍(厚度約_毫米)完成后約_分鐘(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣候情況而定，以表面不粘手為宜，有露底的情況用料補(bǔ)

15、平)，涂抹第二遍(厚度約_毫米)。涂抹后用抹刀收光，然后用工具制作圖案，圖案制作時(shí)間較長(zhǎng)，部分圖案在完成后需再次收光。硅藻泥施工環(huán)境要求1)施工時(shí)相對(duì)濕度必須小于_%，基面含水率小于_%;2)面料施工溫度-540，夏天避免在陽光直射處施工;3)不宜在5以下環(huán)境中施工;4)下雨、下雪、冰雹等惡劣天氣禁止室外施工;5)如遇到其他技術(shù)問題則立即請(qǐng)我公司技術(shù)人員處理。硅藻泥施工注意事項(xiàng)1)對(duì)于空鼓或出現(xiàn)裂紋的基底須預(yù)先處理，清潔后對(duì)基底涂刷二遍膩?zhàn)印?)施工過程中避免強(qiáng)風(fēng)直吹及陽光直接曝曬，以自然干燥為宜。3)本品屬水溶性飾面材料，不能用于直接受水浸淋的地方。4)天然原材料物理性狀包括其顏色存在一定差

16、別是正常現(xiàn)象，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。5)硅藻泥不宜在5以下環(huán)境施工。硅藻泥切勿食用，避免進(jìn)入眼睛。6)與兒童保持安全存放距離，使用時(shí)加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)。7)施工前做好已有成品的保護(hù)工作，施工面以外的地方預(yù)先用養(yǎng)生材料進(jìn)行保護(hù)。8)對(duì)于空鼓或出現(xiàn)裂紋的基底須預(yù)先處理，必要時(shí)對(duì)基底涂刷滿油或預(yù)刮下涂材。9)嚴(yán)格按規(guī)定比例添加清水，并用電動(dòng)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆颉?0)施工過程中避免陽光直接曝曬。11)因需要熟練工藝才能做出精彩造型，須請(qǐng)專門技師施工。12)開啟后應(yīng)盡早使用完。13)室內(nèi)專用材料，不能用于室外。14)不得另外添加其他成分。15)必須使用干凈的清水。16)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)量添加清水，以免引起飾面色差。17)

17、攪拌初始可能比較粘稠費(fèi)力，只需繼續(xù)攪拌即可涂刷。18)儲(chǔ)存及運(yùn)輸時(shí)防水、防潮。避免直接放在潮濕的地面上。成品保護(hù)(1)膩?zhàn)油苛瞎こ痰墓ば蚺c其他工序要合理安排，避免涂料工序后其他工序進(jìn)行修補(bǔ)工作。(2)刷涂料時(shí)室內(nèi)門窗、玻璃、水暖管線、電氣開關(guān)盒、插座和燈座及其他設(shè)備不刷的部位，及時(shí)用廢報(bào)紙或塑料薄膜遮蓋好。(3)移動(dòng)漿桶、噴漿機(jī)等施工工具時(shí)嚴(yán)禁在地面上拖拉，防止損壞地面。(4)漿膜干燥前，應(yīng)防止塵土玷污和熱氣侵襲。(5)拆架子或移動(dòng)高凳應(yīng)注意保護(hù)好已刷漿墻面。安全環(huán)保措施(1)高度超過_m應(yīng)按規(guī)定搭設(shè)腳手架。施工前要進(jìn)行檢查牢固。使用的人字梯應(yīng)四角落地，擺放平穩(wěn)，梯腳應(yīng)設(shè)防滑橡皮墊和保險(xiǎn)鏈。人字梯上鋪設(shè)腳手板，腳手板兩端搭設(shè)長(zhǎng)度不得小于20cm，腳手板中間不得同時(shí)兩人操作。梯子挪動(dòng)時(shí)，作業(yè)人員必須下來，嚴(yán)禁站在梯子上踩高蹺式挪動(dòng)，人字梯頂部鉸軸不準(zhǔn)站人，不準(zhǔn)鋪設(shè)腳手板。人字梯應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)開裂、腐朽、楔頭松動(dòng)、缺檔等，不得使用。(2)操作前檢查腳手架和跳板是否搭設(shè)牢固，高度是否滿足操作要求，合格后才能上架操作，凡不符合安全之處應(yīng)及時(shí)修整。(3)禁止穿硬底鞋、拖鞋、高跟鞋在架子上工作，架子上人不得集中在一起，工具要擱置穩(wěn)定，以防止墜