金屬鎂生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探析

元瑞斌

（晉城澤泰安全技術(shù)服務(wù)有限公司，山西 晉城 048000）

金屬鎂屬于應用范圍較為廣泛的有色金屬，這種金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量較輕，同時隨著社會的發(fā)展與科學技術(shù)的不斷進步，此種金屬在社會各個層面的應用范圍逐漸擴展。尤其是將這種金屬與其它金屬生產(chǎn)結(jié)合，產(chǎn)生的輕金屬材料，不僅具備較強的硬度與穩(wěn)定的性能，還擁有較輕的質(zhì)量。這種鎂合金在很多高端行業(yè)中大展身手，如汽車、計算機、通訊、航空航天事業(yè)等，都獲得了良好的使用聲譽。

1 我國金屬鎂的冶煉技術(shù)現(xiàn)狀

就目前的金屬鎂生產(chǎn)技術(shù)種類上看，主要有兩種，一種是電解法，另一種是硅熱還原法。

隨著市場經(jīng)濟體制的逐漸滲透，加上世界金屬鎂的市場需求大幅提升，我國金屬鎂生產(chǎn)企業(yè)迎來了發(fā)展的春天，因此金屬鎂產(chǎn)業(yè)在此階段迅速發(fā)展與升級。改革開放初期，我國金屬鎂的產(chǎn)量劇增，同時因為技術(shù)革新與普及，大部分金屬鎂生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量都有巨大的進步，這種技術(shù)升級就時皮江法工藝的出現(xiàn)。這種金屬鎂的生產(chǎn)工藝方法的技術(shù)優(yōu)勢是工藝操作簡便，投資占用少，同時設(shè)計與生產(chǎn)方面的工作也較為靈活，原料的來源較為廣泛，對生產(chǎn)環(huán)境的要求低。因此利用此種方法生產(chǎn)的金屬鎂占比較大，據(jù)統(tǒng)計，90%以上的金屬鎂都產(chǎn)自于皮江法。

但是我國的鎂冶金工業(yè)是在特定的環(huán)境與條件下發(fā)展起來的，從整體上看，尤其與其他先進的發(fā)達國家相比，還存在較大差距。因此技術(shù)層面還有很多的遺留問題需要解決，這些問題集中體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，我國的皮江法工藝在加熱上一般采用液體、固體、氣體等形式的燃料，同時這幾種燃料中占比最大的是固體燃料，也就是煤炭。統(tǒng)計結(jié)果顯示，生產(chǎn)1t金屬鎂，需要占用8t～12t的優(yōu)質(zhì)煤炭，從投入與產(chǎn)出比上看，這種生產(chǎn)方式的比較浪費，同時資源的利用效率不高。大量的廢氣會讓環(huán)境受到較大的污染壓力。從數(shù)據(jù)上看，熱利用率較低，只達到了8%，同時，金屬鎂的有效利用率也不高，僅為16%。其次，原罐是使用離心鑄造法開展生產(chǎn)工作，這種生產(chǎn)方法的熔點較高，達到1350℃，材質(zhì)的組織粗大，加上老化的再結(jié)晶溫度為1250℃～1270℃,爐溫與再結(jié)晶溫度相疊加時，復原就會出現(xiàn)非常大的破損，以此還原溫度必須降低，需要被控制在1 250℃以下，還原反應的溫度因此受到了制約。再次，皮江法需要還原爐外加熱，因此反應爐的直徑會受到較大的影響、制約，尤其是單罐裝料較低，產(chǎn)能為5kg～19kg鎂/每罐。從數(shù)據(jù)上看，單爐的產(chǎn)量因為產(chǎn)能受到限制，所以為了讓生產(chǎn)規(guī)模得到保證，進而保證生產(chǎn)量達到要求，生產(chǎn)企業(yè)不得不制造出更多的反應爐，這就讓爐體與附屬設(shè)備的制造費用與投資增加很多。最后，還原罐的形式一般為橫罐，所以整個設(shè)備的機械haul與自動化程度會因此受到影響。

2 金屬鎂生產(chǎn)的技術(shù)未來發(fā)展趨勢

2.1 空爐結(jié)構(gòu)的改進

窯爐結(jié)構(gòu)的改進方法主要是對原罐的排列層數(shù)與數(shù)量進行增加，目的是讓爐體的受熱面積得到增加，進而降低廢氣的溫度，讓單爐的產(chǎn)量得到提升。

從目前的單爐還原灌數(shù)數(shù)量最多為32個，皮江法工藝在反應后期熱量傳遞的速將會越來越慢，此時可以做出的技術(shù)改進是讓還原罐的內(nèi)部構(gòu)造發(fā)生變化，就是改造成一個可以雙面加熱的罐體。

還有科學研究人員想到利用強化換熱器的方式對罐體進行改進。

同時將反應爐設(shè)計成為豎型構(gòu)造，能夠讓反應爐的機械化、自動化程度更高。

2.2 先進的燃燒技術(shù)

更為先進的燃燒技術(shù)能夠讓熱損耗得到降低，基本方法是利用煤氣或重油作為燃料，然后對爐溫的溫度進行更為嚴格的控制，以此讓裝出料引起的溫度波動得到控制，如此可以讓燃煤對原罐產(chǎn)生的侵蝕得到減小，進而讓原罐的使用壽命得到保證，最為重要的一點是燃煤污染問題也可以因此得到避免。煤氣加熱的周期可以從原來的12h減少到8h，效率的提升，讓日產(chǎn)量得到提升，甚至可以多出50%。國外先進企業(yè)率先采用的水煤漿技術(shù)，同時配合加余熱交換器讓水煤漿得到預熱。在其他技術(shù)改進層面，可以是裝出爐的順序得到改變，然后讓裝出爐的罐數(shù)得到減少，爐內(nèi)的溫度波動此時會受到影響，更為穩(wěn)定，燃料的占用也會因此得到節(jié)約。

內(nèi)熱式多熱源電加熱方法的應用，能夠讓多熱源的溫度場疊的反應時間得到提高，熱效率因此獲得大幅提升，與此同時，電熱具的使用更符合生態(tài)環(huán)保理念要求，保護環(huán)境。

2.3 廢熱利用與裝料與扒渣設(shè)備

還原爐的廢熱利用，皮江法工藝的應用是可以讓還原爐排出的廢氣溫度達到1100℃，因此產(chǎn)生大量的熱焓，就目前來說，比較成熟的技術(shù)是利用鍋爐產(chǎn)生的余熱帶動蒸汽汽噴射泵替代機械真空泵，讓電耗得到降低。同時使用的廢熱發(fā)電機械設(shè)備可讓能源得到節(jié)約，如我國某地的發(fā)電企業(yè)利用還原爐余熱發(fā)電讓煤炭的用量得到了節(jié)約，可以發(fā)現(xiàn)煤炭的節(jié)約數(shù)量高達48%，鎂的噸產(chǎn)量成本也可得到節(jié)約。

對裝料與扒渣設(shè)備進行技術(shù)升級也是一個金屬鎂生產(chǎn)優(yōu)化的好方法，這種技術(shù)改造可以讓設(shè)備的裝出料時間占用得到縮減，同時縮短還原周期，讓生產(chǎn)工作的自動化水平得到提升，進而解放更多的人力與物力。有些企業(yè)的科研團隊在實際研發(fā)中還自主研制出了一些設(shè)備，如扒渣機。也有企業(yè)選擇從國外購進先進的扒渣設(shè)備。如日本的“四用”扒渣機，這種扒渣機可以讓加料、扒渣、清罐、拉鎂結(jié)晶器得到一體化處理，但是從目前的使用效果上看，效果不是很好，現(xiàn)我國的科研機構(gòu)與相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)也在加快技術(shù)革新的步伐，力求通過自主研發(fā)的方式研制出更為貼合國內(nèi)金屬鎂生產(chǎn)的自動扒渣機，促進生產(chǎn)效率的提升。

3 結(jié)語

通過以上的文章論述，可以從中獲得的結(jié)論是當前的金屬鎂生產(chǎn)工藝層面還有很大的技術(shù)進步空間，尤其是內(nèi)熱法或半連續(xù)還原法煉鎂兩種技術(shù)生產(chǎn)方法已經(jīng)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，機械化與自動化的程度都有提升，同時產(chǎn)量上也較為穩(wěn)定，環(huán)保且節(jié)約，擁有很大的技術(shù)普及與推廣優(yōu)勢。