调温作业对热法炼镁作用影响及操作法Word格式.docx

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5、 

控制炉压：

还原炉应该为微正压操作，炉压控制在1~15Pa（从看火孔中出来的火焰长度10~150毫米）

6、为锅炉提供热量：

余热锅炉要求入炉烟气温度大于450℃。

7、 

延长罐龄、降低罐耗：

还原罐使用寿命应在60天以上，吨镁罐耗应小于0.35支

二、调温作业对生产的八大影响

1、对产量的影响

对2（CaO·

MgO）+Si（Fe）=2Mg+2CaO·

SiO2（Fe）的反应来说，当真空度为10Pa时，反应在1070℃可进行，只是反应速度较慢。

为了获得合适的反应速度，还原过程应在较高温度下进行。

还原温度越高，还原反应速度越快，一定时间内镁的产出率越大。

也就是说，在同一还原时间、真空度下，产量随还原炉温度的增高而增高；

而且，在1050℃~1150℃在低温区域内，镁的产量随温度增加而增加的趋势较为明显；

当温度超过1150℃以后，增加的趋势明显较少

2、对还原罐的影响

从理论上讲，还原温度越高，产量就越高，但生产实践，却未必如此。

还原炉温度过高，首先是还原罐受不了：

一般的罐材在温度大于1230℃时，其强度就会降低35%，很容易被真空抽瘪，而且罐材氧化速度加快，以ZG3Cr24Ni7Re为例，使用寿命很难超过20天；

温度大于1260℃时，其强度就会降低75%，ZG3Cr24Ni7Re的还原罐使用寿命难以超过7天；

如温度大于1280℃，一般的还原罐寿命不超过1天。

还原炉温度太高，还原罐损耗严重，就会造成经常性的破真空、处理漏罐，罐子的运行率（或实际运行的罐数）就会明显下降，这样不但镁产量上不去，而且料镁比也会增加，还会增加更大的工作量，给生产造成极不利的影响。

3、对真空的影响

炉温对真空的影响是间接的，一般不被生产和管理人员所重视，专家学者也极少谈到。

炉温对真空的影响主要体现在两个方面。

一是真空达标的时间：

炉温高，炉料中的灼减气体（水和二氧化碳等）蒸发快，真空达标快，反之，真空达标就慢。

二是因为炉温太高，还原罐容易出现突然大面积破裂、垮塌，大量高温气体被抽进真空管路，直接烧坏直流阀大垫圈；

时间稍长一点就可能烧坏炉前波纹管和垫圈。

因为我们的真空管路全部是连成一体的，在不停产的情况下，直流阀垫圈几乎无法更换，所以往往是开炉20天左右，真空度就明显下降（从开炉时的5Pa下降到15Pa）。

4、对粗镁结晶的影响

真空度差，粗镁结晶就差，这是大家都公认的；

但炉温控制不好，结晶也不好，这一点就不一定有人认同了。

普遍的规律是：

炉温高，结晶温度也高，粗镁结晶就相对致密，粗筒短且靠近结晶器小头（好）；

如果炉温低，结晶就会松散，镁筒拉长甚至结到结晶器外面（不好）。

不有一种情况是，炉温高，真空达标快，还原反应时间提前，但炉料中心的灼减气还没有脱完，结果造成大量松散的珠状结晶，对精炼回收率有负面影响。

5、对扒渣的影响

温度过高，还原渣会熔结，溶结的渣相互粘连或结在罐壁上，给扒渣操作造成影响。

6、对生产成本的影响

我们可以从三个方面分析调温作业对生产成本的影响。

第一、按现在还原罐的租用成本，每支罐租金是4500元，正常情况下，还原罐的寿命应在60天左右，生产粗镁3吨，每吨粗镁的租罐成本是1500元；

如果因为炉温控制不当，寿命缩短为30天，则每吨粗镁的租罐成本是3000元；

如果寿命缩短为15天，则每吨粗镁的租罐成本是6000元

第二、正常情况下，我们这种炉型每吨粗镁的煤气用量是5500~6000米3，如果控制不当，就可能达到7000米3以上，按0.3元/米3计算，增加成本就达100元以上

第三、因为还原罐破裂，破真空时，一般会造成该组减产50公斤，按15元/公斤计算，损失750元。

三、调温工应知应会

八知：

知煤气特性：

易燃、易爆、易中毒

知测温仪表：

热电偶、导线、显示器

知煤气管路；

管子、阀门、防爆板、放散管

知燃烧装置：

烧嘴、风阀、煤气阀

知供风装置：

风机、风阀、预热器

知防煤气中毒：

不吸入煤气、站在上风口作业

知调温作业的（七大）作用

知调温作业对生产的（六大）影响

九会：

会置换：

蒸汽赶残气，煤气换蒸汽

会点火：

明火送到烧嘴边，打开煤气把火点；

点着火后慢加风，点不着时快置换。

会升温：

先开煤气（一般为750）后开风，烧嘴（燃烧的）声音仔细听：

会看火：

炉温三点（罐子、炉墙、烧嘴砖）要看清：

烧咀砖：

白多（80%白）、红少（20%红）看得见（1250℃），太白就会垮炉膛（为1300℃）；

炉墙：

白红相间各一半（50~60%白，50~40%红为正常1220℃），颜色再亮（白）会穿罐；

还原罐：

白少（30%白）红多（70%）一个样（每支罐都一个颜色，1200℃），红里带黑没产量。

会减火：

降温操作莫太急，先关热风再关气；

燃烧声音还要听，不响不亮不加气。

会听声：

1、气如游丝风不足——煤气燃烧不完全会造成煤气浪费；

2、热风太多僧撞钟——大量低温空气进入炉膛，升温慢，还原罐氧化快，脱皮严重；

3、轻微响声最合适。

4、交叉调节齐升温（禁止单个烧嘴全开到底）。

会配风：

火焰发软声音细，先把炉温来注意，炉温低时慢加风，炉温高时减点气；

火焰太硬烧嘴响，微调风阀不着急.

会程序：

在出炉前30~40分钟开始将煤气阀门调到300以下，封罐后，将煤气阀开到75O左右，1小时内将温度升到1200度.

会应急：

出现煤气泄漏应站在上风口进行处理，慎防吸入煤气；

出现煤气爆炸应立即切断煤气来源；

出现煤气管路着火，应浇水灭火或用湿布盖灭，还不能灭火时，应用蒸汽置换进行灭火，不得关闭气源阀门，以免回火爆炸；

出现中毒，应立即将中毒者转移到空气清新的地方，进行抢救。

皮江法

皮江法是在1940年左右发展起来的一种炼镁方法.原料是白云石和硅铁.白云石（其中Mg的质量分数不低于20%）在回转窑内煅烧,其煅烧温度为1350℃.还原剂硅铁（其中Si的质量分数为75%）,是从电弧炉中产出的.往磨细的原料中添加质量分数为2.5%的CaF2,经混合后压成坚实的团块.团块要在随后的加热过程中不致于碎裂.蒸馏罐用无缝的不锈钢管制成,卧式.操作温度为1200℃,从外部加热.罐的长度为3m,内径28cm,可容纳160kg炉料.

图2-10皮江法的生产流程

图2-11皮江法用的镁蒸馏罐

1、硅热还原法还原白云石过程的主要反应:

2MgO+Si=2Mg+SiO2

2MgO+SiO2=2MgO·

SiO2

2MgO·

SiO2+CaO=MgO+2CaO·

因此总反应为:

2MgO+Si+2CaO=2Mg+2CaO·

反应:

2MgO·

SiO2的发生具有十分重要的意义.一为可以再次降低还原的温度（还原温度可降低600度）,二为CaO使得渣中MgO·

SiO2的MgO被置换出来,降低了MgO的消耗,提高了镁的回收率.

2、硅热还原法还原白云石还原反应的机理

难以达成统一的意见,但是以下解释可能更接近实际.认为CaO·

MgO-Si系各组分之间在600—800度时,先形成中间化合物CaSi2,当温度提高到1020度以上时CaSi2熔化并分解成钙蒸汽,蒸汽态的钙和硅共同将氧化镁还原.反应历程为:

10CaO+5Si-→2CaSi2

10MgO+2CaSi2+6CaO-→10Mg+4（2CaO·

SiO2）

总反应:

10MgO+5Si+10CaO-→10Mg+5（2CaO·

3、添加剂的作用

炉料中加入CaF2,MgF2或3NaF·

AlF2等,可以起到加速还原反应的作用.炉料中加入2—5%的CaF2,可增加镁的实收率3——6%.原因为氟离子半径与氧离子半径非常接近,因而在还原过程中,炉料中氧化镁等氧化物表面层内的氧离子能够部分地被氟离子所置换,从而使氧化物表层提高了反应能力.同时,氟化物可能与SiO2相作用生成四氟化硅（SiF4）,因而加快了硅在反应物中的扩散速度.但是加入过量时,又会产生冲淡反应物,减弱其相互接触面积的不良影响,使其积极作用变得不明显.

4、硅铁中硅含量对还原剂还原能力的影响

硅—铁中硅含量不同,其还原能力也不同,由图可见,随着硅含量的增高,还原所得镁的回收率增加,意味着还原剂还原能力增强.不同品位硅铁的还原能力不同,是由于其中硅的存在形式不同所导致的.硅铁合金中,硅有两种存在形式,一种为游离态的自由硅,一种与铁形成合金FeSi2,FeSi,Fe2Si3.合金态硅的还原能力显然低于游离态硅.且随着铁量的增加,还原能力更低.图中所示,合金态硅能起作用,但是作用有限.因此在选择硅—铁中硅含量时,需要综合考虑技术与经济两个方面的原因,一般来说选用硅含量75%的硅铁.

5、煅烧白云石的质量

从热还原的角度来看,煅烧白云石的质量主要取决于三个方面:

一为活性;

二为完全由碳酸盐转变为氧化物;

三为杂质含量煅烧白云石的活性越高,越有利于还原反应的加速进行煅烧白云石中碳酸盐分解不完全,在还原温度下,会分解放出CO2,它与镁蒸汽作用,使之氧化,同时增加了镁蒸汽冷凝过程中的残余分压,引起镁结晶变得疏松,降低镁的回收率.煅烧白云石的活性以及其中碳酸盐的残留程度与白云石的煅烧温度和煅烧时间有关.温度升高,煅烧时间延长,白云石分解速度加快,碳酸盐分解完全,但是过高的煅烧温度和煅烧时间会促使CaO和MgO的结晶变得粗大,因而降低了煅烧白云石的化学活性.白云石中某些杂质物质,如SiO2,Al2O3,Fe2O3等在较高的煅烧温度下会与CaO,MgO相互作用,生成复合氧化物,如2MgO·

SiO2,MgO·

Al2O3,MgO·

Fe2O3等,这种造渣会使得白云石中局部产生液相而烧结,从而降低煅烧白云石的活性.

6、炉料配比

根据皮江法炼镁的基本反应:

2（CaO·

MgO）+Si（Fe）=2Mg+2CaO·

根据反应式,炉料各组分的理论配比（摩尔比）为:

Si/Mg=1/2;

CaO/Si=2Si/MgO高有利于还原反应,但是硅铁合金较贵,从经济的角度,需要考虑其利用率.CaO/Si比增加没有用处.

7、炉料粒度及制团

硅热还原法炼镁为固态物质间的反应,因此炉料各组分间的接触状态（接触面积,接触压力）会对反应速度产生影响.皮江法炼镁,由于还原温度低,因此影响更明显.工业上将煅烧白云石和硅铁分别磨细,并压制成团块.以固体状态送入炉中进行反应.物料粒度和制团压力需要适中,太细,会增加物料表面氧化,降低表面活性.制团压力太大,团块过于致密,会增加反应生成的镁蒸汽逸出团块的阻力,增加未反应物料附近镁蒸汽的分压,降低反应速度.

8、还原温度,真空度和还原周期

温度是对还原反应速度影响最大的因素.还原温度越高,反应速度越快,目前还原温度控制在1250度以下,主要是因为受还原罐材质的限制.提高真空度,可以降低还原反应的起始温度,降低反应系统的剩余压力,有利于镁蒸汽扩散到冷凝区,因而加快了反应速度.同时延长了镁原子扩散时的平均自由程,因而有利于得到结晶致密的镁,另外,真空度高,能提高硅的利用率.还原周期,还原周期长,硅的利用率高,镁的实收率提高,但是延长了工时,增加了能耗.

9、生产方式

生产方式是间断的.每个生产周期大约为10h,可分为三个步骤:

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①