硅熱法煉鎂工藝中球團(tuán)爐料的真空熱還原工藝概述1真空熱還原過(guò)程的特點(diǎn)（1）將還原劑Si或Si-Fe、煅燒成為白色的礦化劑螢石經(jīng)過(guò)多次細(xì)磨混合、壓形后的碳素球團(tuán)經(jīng)過(guò)多次熱處理后進(jìn)行低溫反應(yīng),反應(yīng)于固相和液體之間。兩相之間由于接觸面積,兩相中的物質(zhì)擴(kuò)散率和熱量增加速度將直接決定該反應(yīng)的發(fā)生率。（2）從流體熱力學(xué)學(xué)的角度進(jìn)行分析表明,反應(yīng)球團(tuán)是一種吸熱性的化學(xué)反應(yīng),而且由于在高溫真空加熱條件下球團(tuán)沒(méi)有任何條件對(duì)流體的供熱,球團(tuán)的快速導(dǎo)熱推動(dòng)系數(shù)很低,因而由于外部環(huán)境對(duì)于反應(yīng)球團(tuán)的快速傳熱和反應(yīng)產(chǎn)物保溫層的快速傳熱推動(dòng)過(guò)程影響都會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的快速發(fā)生和加熱進(jìn)行過(guò)程具有很重要的傳熱推動(dòng)抑制作用,即使總傳熱反應(yīng)速率對(duì)總化學(xué)反應(yīng)的導(dǎo)熱速率產(chǎn)生影響也是不大有可能被忽視的。（3）還原反應(yīng)后的殘流物為β-2CaO·SiO2，還原后的殘留物的導(dǎo)熱的性能比球團(tuán)要更差。殘?jiān)徛乩鋮s時(shí)立刻就會(huì)發(fā)生原有硅酸鈣的晶型和微細(xì)粉末轉(zhuǎn)變，即由密度為3.26g/cm3的β-2CaO·SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)槊芏葹?.97g/cm2的γ-2CaO·SiO2，其中晶型和微細(xì)粉末轉(zhuǎn)變的溫度大約為675℃,晶型和微細(xì)粉末轉(zhuǎn)變時(shí),體積大約膨脹10%,殘?jiān)环刍杉?xì)微的粉末。（4）還原反應(yīng)是一種還原的慢慢的核減小的反應(yīng)，如果還原效率低于85%，在沒(méi)有完成那個(gè)核慢慢縮小的反應(yīng)時(shí)，一個(gè)核中心可以突然形成一個(gè)新的冰核，而該冰核中一個(gè)氧化鎂中心的含量與未凝固的核反應(yīng)中該冰核中一個(gè)氧化鎂中心的含量相同，粉碎殘?jiān)蟮难趸V中該冰核中心的含量也非常小。（5）球團(tuán)還原性氧化反應(yīng)主要原理是從固體球團(tuán)的整個(gè)外表逐步向里面的方向進(jìn)行推進(jìn),反應(yīng)通常大都會(huì)直接發(fā)生在一定的熱區(qū)域內(nèi),在這一一定區(qū)域內(nèi)的還原反應(yīng)被我們統(tǒng)一地稱(chēng)為球團(tuán)前沿性還原反應(yīng),其中熱的還原性和前沿反應(yīng)的流動(dòng)范圍及其深度與球團(tuán)傳熱的流動(dòng)速度及其大小不同有關(guān),也與氧化鎂和水蒸氣從整個(gè)球團(tuán)里面由內(nèi)開(kāi)始向外擴(kuò)散的流動(dòng)速度及其大小不同有關(guān)。如下見(jiàn)圖2-1所示。圖2-2球團(tuán)的反應(yīng)狀態(tài)還原過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)完全反應(yīng)的產(chǎn)品和未被反應(yīng)的物質(zhì)層所處于的狀態(tài),可以將它們用能量平衡和物質(zhì)平衡的基本原理綜合起來(lái)解釋。還原反應(yīng)再反應(yīng)的時(shí)候會(huì)吸收周?chē)脽崃浚瑸榱四軌蜃尫磻?yīng)很好的反應(yīng)下去，必須提高并供給足夠的熱量,當(dāng)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中傳遞的熱變得加快之后,就需要吸收更多的熱量,這就會(huì)讓反應(yīng)速率也就受到了限制。所以必須要求與擴(kuò)散的速度基本相等，即達(dá)到質(zhì)量的動(dòng)量平衡。

從還原工藝過(guò)程的特征上表明,用硅進(jìn)行還原煅燒白云石的還原工藝過(guò)程也是一個(gè)極為復(fù)雜的,要想在還原工藝過(guò)程中能夠獲得更高的鋁鎂產(chǎn)出比、更低的硅資源利用率,必須根據(jù)這些工藝過(guò)程的特征,較好地去確定和選擇合適的工藝過(guò)程參數(shù),即還原溫度、還原時(shí)間、球團(tuán)壓力和所配硅比等多種影響因素。2影響還原過(guò)程的因素（1）煅后白云石質(zhì)量煅后白云石活性與灼減量相比,煅后白云石的活性與灼減量對(duì)于還原反應(yīng)有較大的影響。例如,當(dāng)白云石中鎂的活性程度已經(jīng)達(dá)到35%,鎂的實(shí)收率是可以達(dá)到85%～87%。如果灼減量高會(huì)延長(zhǎng)真空達(dá)標(biāo)時(shí)間，這樣的話(huà)不僅會(huì)影響粗鎂的產(chǎn)量的比率，而且還會(huì)造成粗鎂結(jié)晶狀態(tài)變得很差和污染粗鎂，進(jìn)而影響鎂的實(shí)收率。因此要求煅后白云石灼減量小于0.

05%。含硅量爐料中所需要配置的一種含有大量二氧化硅的活性碳容器溫度越高,在相同的綜合還原利用時(shí)間及其綜合還原后的溫度下,粗氧化鎂的綜合生產(chǎn)利用效率就可能會(huì)變得越高。根據(jù)一個(gè)化學(xué)試驗(yàn)，當(dāng)鎂的Si/2MgO由1.0提高至達(dá)到1.3,再還原的時(shí)間達(dá)到了30分鐘的時(shí)候,實(shí)際上等到的鎂的量大幅度得到了提高，提高了大約12%;另外當(dāng)鎂的還原升至90min時(shí),實(shí)際上等到的鎂的量大幅度得到了提高，提高了大約8%。由此看來(lái),提高氧化鋁粉與鎂的氧化含鎂與硅利用率,不但不僅可以大量小幅度地有效提高氧化鋁粉與鎂的氧化生成含硅率,還可以能大量小幅度地有效加快氧化鋁粉與鎂的氧化反應(yīng)。但隨著其對(duì)二氧化硅和鋼鐵的生產(chǎn)配套投入而大大幅度增加,硅的利用率下降。當(dāng)si/2mgo由1.0提高到1.3,還原30min時(shí),硅的利用率大約下降7%;還原到90min時(shí),下降約20%。因此,應(yīng)根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)行情,從工業(yè)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)兩個(gè)關(guān)鍵方面入手進(jìn)行綜合考慮,決定采用硅鋼鑄鐵的最佳應(yīng)用配套投入材料比例。爐料細(xì)粉度和制團(tuán)壓力爐料中的細(xì)顆粒度越細(xì),則還原反應(yīng)的速度就會(huì)變得更加迅猛,而且鎂實(shí)吸附效果也就會(huì)更好。制團(tuán)的壓力越大,則鎂的實(shí)收效率就會(huì)增加,而且硅的利用率也就會(huì)更高，料/鎂比降低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2-1

(條件:Si/2MgO=1.

26，

1423K，

還原1.

5h)。表2-1制團(tuán)壓力對(duì)鎂實(shí)收率、硅利用率和料/鎂比的影響制團(tuán)壓力/MPa鎂實(shí)收率/%硅利用率/%料/鎂比5096.376.615.5510096.6976.855.5320098.0777.955.4530098.1278.025.45由此可見(jiàn)制團(tuán)壓力200MPa可滿(mǎn)足要求。還原溫度還原反應(yīng)過(guò)程中隨著溫度的不斷升高,反應(yīng)平衡時(shí)的氫氧蒸氣反應(yīng)壓力急劇轉(zhuǎn)化變大,因而氧化鋁和硫酸鎂的氧化實(shí)收率也就愈來(lái)越高.鑒于我們考慮了使用還原材料儲(chǔ)存罐所用還原材料的穩(wěn)定熔點(diǎn)和其它的使用壽命,一般建議采取1200℃溫度作為最高溫度限值。利用四因素二次回歸正交設(shè)計(jì)式中的數(shù)學(xué)模型,給定了還原時(shí)間、制球壓力以及所配硅之間的對(duì)應(yīng)比,就能分別計(jì)算得出鋁鎂的還原效率與硅的利用率和溫度之間的相互關(guān)系,如圖2-3所示。圖2-3鎂還原效率和硅利用率與溫度的關(guān)系圖2-3為p=1716.2x105Pa，M=1.1時(shí)在不同的外界溫度和利用時(shí)間下.鈣與鎂的綜合還原利用效率與鎂和硅的綜合利用率關(guān)系隨外界溫度的不斷變化而發(fā)生變化,曲線(xiàn)的測(cè)量計(jì)算和化學(xué)畫(huà)像圖的繪制均在另外一臺(tái)大型電子化學(xué)計(jì)算機(jī)上同時(shí)進(jìn)行,其中采用虛線(xiàn)表示是鈣與鎂的綜合還原利用效率,實(shí)線(xiàn)上則是鎂與硅的綜合利用率。另外還分別明確標(biāo)注了給定時(shí)間利用范圍溫度為1~2h時(shí)碳酸鎂的氧化還原利用效率和對(duì)氧化硅的再綜合利用。

圖2-3表明，隨著臨界溫度的不斷上漲,在同樣的加熱還原反應(yīng)過(guò)程中,還原硅的效率和利用二氧化碳取代硅的熱能綜合利用率均可能會(huì)同時(shí)得到不同一定程度的顯著改善。在這種特殊低溫溫度地區(qū),鎂的綜合還原利用效率與其中二氧化硅的綜合利用率之間可以近似于形成一條直線(xiàn),曲線(xiàn)上的橫向斜度比較大,也就是說(shuō),在這種特殊低溫溫度地區(qū),溫度必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1150℃,但是,當(dāng)鋁鎂的溫度高出超過(guò)1200℃以后,同一個(gè)時(shí)間內(nèi)的鎂還原效率與二氧化碳對(duì)硅的綜合利用率就會(huì)增加也并不多,由于鋁鎂還原罐的結(jié)構(gòu)和材料在高溫下其抗氧化的特性相對(duì)較小,故溫度不可能超過(guò)1200℃。

從圖2-3可以明顯看出,硅熱反應(yīng)法(我們通常指稱(chēng)的皮江法)研究冶煉硅和鎂的硅熱反應(yīng)變化過(guò)程,最合適的氧化還原反應(yīng)溫度變化范圍一般應(yīng)該是1150~1180℃,在這一個(gè)硅熱反應(yīng)的一定溫度還原范圍內(nèi),根據(jù)實(shí)測(cè)值，鎂的氧化還原效率至少可以達(dá)到93%~95%（每個(gè)還原期的平均時(shí)間約為2h），工業(yè)生產(chǎn)中鎂的氧化還原效率至少可以達(dá)到85%（每個(gè)還原期的平均時(shí)間約為8h），硅的綜合利用至少可以達(dá)到87%~88%（臨床試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)），硅的工業(yè)生產(chǎn)中鎂的綜合利用至少可以達(dá)到70%~75%。在工業(yè)生產(chǎn)中，綜合利用鎂來(lái)還原二氧化硅至少可以達(dá)到70-75%。要達(dá)到同樣的還原率和效率，如果還原時(shí)間比較短。則有必要提供更高的還原速度和進(jìn)一步減少其在還原過(guò)程中的殘留壓力(1~3Pa)。還原時(shí)間在一定的氧化還原處理溫度與氧化體系的還原殘留量和去除剩余鎂的壓力下.大大增長(zhǎng)了鎂的還原處理時(shí)間長(zhǎng)度.因?yàn)闊醾鲗?dǎo)的還原深度較大,還原處理過(guò)程中氧化反應(yīng)徹底,鎂的還原生成和氧化產(chǎn)出處理效果很好,而且鎂和硅的氧化綜合利用處理效果很好。圖2-4是M=1.1,p=1716.2x105Pa,給定溫度為1100℃、1150℃、1200℃,不同的還原條件下鎂的還原效率和二氧化碳硅的再生利用率。其中的虛線(xiàn)是鎂在空氣中的還原能力,而實(shí)線(xiàn)則是二氧化碳在水中的利用率。圖2-4不同溫度下，鎂的還原效率和硅的利用率與時(shí)間的關(guān)系從圖2-4中也我們可以清楚地看出,提高還原溫度相對(duì)于延長(zhǎng)還原時(shí)間,它們能夠大大地增加生產(chǎn)率和提升硅的綜合利用。但是在其生產(chǎn)上因?yàn)檫€原儲(chǔ)存罐的材料受到了影響,不能通過(guò)提高其還原溫度(也就是說(shuō)縮短其還原周期),從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的目標(biāo)。如此一來(lái),勢(shì)必會(huì)大大縮短還原罐體積的使用壽命。所以還原劑在溫度低于1180℃的情況下進(jìn)行還原劑雖然可適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)其還原時(shí)間,但絕對(duì)不應(yīng)該用通過(guò)提高溫度、減少還原劑的使用時(shí)間等手段來(lái)改善鎂的還原效率與二氧化碳硅的綜合利用。還原真空度真空度越高,鎂的實(shí)熱和吸附作用性能就越好。另外,真空材料中的鎂和硅鐵含量達(dá)標(biāo)速度越快就愈好,長(zhǎng)期在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有硅鐵達(dá)標(biāo),還原劑中的硅鐵就可能會(huì)迅速發(fā)生加熱氧化,降低了氧化反應(yīng)的加熱效率;而且所反應(yīng)生成的氧化鎂氣和水蒸氣也極有可能會(huì)被氧化鋁中和鋁中的鎂加熱氧化,降低了鎂的熱吸收率。此時(shí)鎂的堿性結(jié)晶氧化狀態(tài)也很有可能會(huì)逐漸出現(xiàn)惡化,產(chǎn)生粗鎂粉末和細(xì)小的細(xì)鎂結(jié)晶,堿性細(xì)鎂金屬之間的細(xì)鎂分離作用量相對(duì)較少,出現(xiàn)大量細(xì)鎂時(shí)就要停止著火,造成經(jīng)過(guò)精煉后的細(xì)鎂實(shí)收率大大減少。爐料中添加CaF2的影響爐料中加入一個(gè)人CaF2,可以加快爐料的還原和氧化反應(yīng)的速度,在爐料中低溫時(shí)可以起到催化劑的作用,在爐料中高溫時(shí)則可以起到預(yù)防熔融的作用。不同還原條件下，添加不同量的CaF2。工業(yè)生產(chǎn)中，CaF2添加量一般不超過(guò)5%。CaF2加入量過(guò)多對(duì)鎂的實(shí)收率沒(méi)有明顯提高，某些情況甚至下降。3還原罐的選擇還原罐的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境鎂還原罐的尺寸為Φ325mm×(2650～2700)mm和Φ339mm×(2650～2700)mm，壁厚為30～35mm。它臥放置于用來(lái)加熱煤氣、瓦斯和煤炭作為主要燃油的還原鍋爐中。其開(kāi)口的另一端帶有一定的長(zhǎng)度暴露于爐墻之外,構(gòu)成了一爐多罐的還原鍋爐結(jié)構(gòu).在正常工作中它不但需要同時(shí)承受著較強(qiáng)的高溫(1180~1200℃)的氧化,而且在較強(qiáng)的高溫下會(huì)直接遭到含硫氣氛(其中的燃料分別為煤炭和煤氣,爐氣中包括了一定量的SO2和SO3氣體)的侵蝕,因此其主要的損壞和失效表現(xiàn)有:熱塑性變形、包括高溫蠕變、開(kāi)裂和高溫氧化、硫化腐蝕蛻皮。還原罐的結(jié)構(gòu)主體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括由半球形的泵端底、筒體、冷卻泵排水管和泵套四個(gè)組成部分共同組成,如設(shè)計(jì)圖2-5所示。球形的筒體端部襯底與筒體的內(nèi)部材料都主要是使用高強(qiáng)度高級(jí)耐熱鋼,冷卻式排水套的筒體材料都使用是普通的高級(jí)碳素鋼,多工件使用的是a3鋼。筒體工件采用砂型離心式加工鑄造的焊接方法即可進(jìn)行焊接生產(chǎn),球形端底多工件采用砂型焊接鑄造。該方式也可進(jìn)行焊接生產(chǎn),冷卻后的優(yōu)質(zhì)水泥鋼套焊件可直接作為鉚焊件。正常鍋爐工作時(shí)間的還原端與鍋爐內(nèi)的筒體溫度約相差為1473k左右,因此一個(gè)球形的還原端子基底與筒體大部分邊緣區(qū)域的正常工作時(shí)間溫度約相差為1473k左右。冷卻管排水管管套由于暴露在爐體內(nèi)墻之外,且經(jīng)過(guò)冷卻循環(huán)中的水流后進(jìn)行加熱冷卻,故其中的主要冷卻管排水管和套在爐身上的主要組成部分的冷卻溫度誤差應(yīng)該不得低于373k。正常運(yùn)行工作時(shí),還原瓶?jī)?nèi)部被抽成了真空,其中的真空程度約為10Pa左右。由此可見(jiàn),煉鎂還原罐在生產(chǎn)中的工作條件和環(huán)境惡劣,對(duì)其原料和材質(zhì)的技術(shù)要求也非常高。既要使罐體能夠承受1473k左右的高溫,能夠同時(shí)抵抗一定量的煙霧和腐蝕,又需要使它們具有相對(duì)較高的耐熱性和抗高溫蠕變性,以防止吸入或者抽真空帶來(lái)的罐體發(fā)生變形。2-5煉鎂還原罐鎂還原罐材質(zhì)的確定我國(guó)最早采用的煉鎂還原罐材質(zhì)是ZG2Cr25Ni20Si2。后來(lái)根據(jù)目前我國(guó)的實(shí)際國(guó)情及其研制成功的各種節(jié)能高鎳型鋼和含氮耐熱鋁型鋼鋼材品種ZG3Cr24Ni7RE迅速被廣泛應(yīng)用于鐵礦冶煉和鋁鎂礦的還原罐,ZG40Cr28Ni16是國(guó)外常見(jiàn)和國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的含氮耐熱鋼材料品種。因?yàn)閆G3Cr24Ni7RE和ZG40Cr28Ni16在成本、工藝性能、產(chǎn)品壽命等方面均優(yōu)于ZG2Cr25Ni20Si2，所以，后者逐漸取代前者。目前,煉鎂鋼鐵還原罐的常用鋼鐵罐體結(jié)構(gòu)按其材質(zhì)主要分為有鑄鋼ZG3Cr24Ni7RE和鑄鋼ZG40Cr28Ni16這兩種。還原罐的選擇中國(guó)的還原罐用于縱向或橫向放置的兩種固定儲(chǔ)存，還原罐改為平面儲(chǔ)存，可固定在爐膛內(nèi)。由于罐體不受高溫、罐蓋氧化或罐體變形等自然因素的直接影響，人工裝載和運(yùn)輸橡膠顆粒和塑料容器的罐體很難完全機(jī)械化，人工裝載和機(jī)械運(yùn)輸橡膠還原罐的主要方法是采用自動(dòng)或人工裝載。一般來(lái)說(shuō)，每次卸料的整個(gè)過(guò)程約為2h，這使得工人的工作量更大，整個(gè)卸料線(xiàn)過(guò)程難以連續(xù)，嚴(yán)重影響了其正常生產(chǎn)效率。另外,還原罐的使用成本高、內(nèi)部的金屬球團(tuán)復(fù)合材料使其加熱的流動(dòng)速率相對(duì)較低且使用壽命短,一般每天連續(xù)一次使用1~2個(gè)月后加熱即完全停止。傳統(tǒng)的全豎置立式鎂錳鋅還原罐加工是由于采用了一種上裝原材料,下裝進(jìn)出口的加工方式,操作簡(jiǎn)單,勞動(dòng)強(qiáng)度小。但當(dāng)下料罐出料的部分煙氣密封不徹底時(shí),由于長(zhǎng)期受到我國(guó)真空生產(chǎn)工藝技術(shù)的巨大影響,可能就會(huì)有大量溶于高溫的真空煙氣被灰塵吸收或者迅速排放出來(lái)到罐內(nèi),導(dǎo)致此時(shí)儲(chǔ)存在罐內(nèi)的碳化鎂碳酸蒸氣極易被灰塵腐蝕或者迅速氧化,嚴(yán)重的會(huì)影響提高鋁碳酸鎂的產(chǎn)品生產(chǎn)率。針對(duì)目前傳統(tǒng)的新型橫式還原罐和立式豎置還原罐的共同缺點(diǎn),本文通過(guò)模擬對(duì)該種還原罐的罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了整體改善,設(shè)計(jì)新型的立式豎置塑料還原罐,延長(zhǎng)其產(chǎn)品使用壽命,保證其出料球團(tuán)與原材料的機(jī)械加熱反應(yīng)速率可以得到最大相應(yīng)程度地更好的溫度提高,并且還可以輕松實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械材料包裝時(shí)的出料。由于目前傳統(tǒng)的豎置還原罐上裝料、下出口的真空輸送工藝已經(jīng)受到了嚴(yán)格限制,因此本文擬考慮選擇上、下輸送的方法。由還原罐需要對(duì)物料進(jìn)行機(jī)械包裝，還原罐每進(jìn)行一次還原處理，就需要拆下并運(yùn)回還原爐，如果只是簡(jiǎn)單的單一容器形式，直接導(dǎo)致?tīng)t體密封不良等問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)的垂直減速船本身帶有很重的重量，這增加了操作機(jī)器和設(shè)備所需的能量。進(jìn)而提高了生產(chǎn)成本?；诖?新型豎置還原罐初步設(shè)計(jì)為一種外罐固定、內(nèi)部?jī)?chǔ)存用于包裝出料的一種套罐，且應(yīng)盡量降低罐體的重量。我們所設(shè)計(jì)得還原罐的外罐由于會(huì)直接與溫度很高的含有氧化性性質(zhì)的煙氣接觸，所以還原罐的外罐就很容易發(fā)生氧化性的燒損而導(dǎo)致其掉下來(lái)，所以如果我們選擇的外罐太薄的話(huà)，就會(huì)讓它本身的強(qiáng)度大大降低，使還原罐的使用壽命受到嚴(yán)重影響，使得使用壽命大大降低。這篇文章選擇使用35mm的外罐的壁的厚度，這個(gè)還原罐的外罐擁有350mm的內(nèi)徑，包括外部的帽檐這個(gè)還原罐外罐的總長(zhǎng)度是2700mm。該還原罐的外容器端設(shè)計(jì)成半球形，與桶狀容器相連。外罐采用離心鑄造ZG35Cr24Ni7SiN（即3Cr24Ni7N），其主體可與罐體焊接連接。內(nèi)罐既需要作為支撐著整個(gè)球團(tuán)的原材料,又是我們實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械材料包裝和輸出料的主要支撐構(gòu)件。故在內(nèi)罐充分保證其本身的最高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,內(nèi)罐本身的最大重量部分應(yīng)盡量少,即壁厚盡量薄。此外,由于我們制造罐需要考慮真空的影響,我們常常需要通過(guò)儲(chǔ)罐抽取大量的塑料真空,為了能夠保證鎂蒸氣能夠較高而有效率地將其全部析出,并被我們采用了經(jīng)收集至罐中還原后進(jìn)入儲(chǔ)罐儲(chǔ)存端口內(nèi)部的空氣冷凝器,可以在儲(chǔ)存內(nèi)罐的罐外儲(chǔ)存槽和罐壁上同時(shí)開(kāi)啟一個(gè)進(jìn)氣打孔,并且這樣也就可以有效保證罐外儲(chǔ)存罐的槽內(nèi)罐和外罐的儲(chǔ)存槽之間必須保留有一定的進(jìn)氣孔徑,使得鎂蒸氣同時(shí)能夠從罐外儲(chǔ)存槽和內(nèi)部在罐壁的各個(gè)進(jìn)氣孔中向外全部溢出,同時(shí)又這樣可以進(jìn)一步有效縮短和大大減小了外儲(chǔ)存罐和槽內(nèi)罐的儲(chǔ)存體積和加裝重量,降低了一些機(jī)械零件加裝的溢出料。本文最終選擇選取厚度為6mm的內(nèi)罐，其中內(nèi)罐和外罐的間隙之間的縫隙選擇25mm，即內(nèi)罐選擇288mm的內(nèi)徑。選擇使用20mm作為內(nèi)罐罐壁孔隙的內(nèi)徑，至于它的孔隙我們可以隨機(jī)布置，相互靠近的孔隙，要求他們的圓心之間距離要大于或者等于40mm。內(nèi)罐端部采用半球殼形式，與筒形的罐體相接合。內(nèi)罐同樣采用ZG35Cr24Ni7SiN離心鑄造制成，罐體與罐帽通過(guò)焊接接合。對(duì)于外部套罐的各種組合號(hào)和型號(hào),為了有效減少爐體外墻和位于鍋爐頂部的承受力,外部套罐會(huì)被直接安裝固定在位于頂部的鋼結(jié)構(gòu)上。外罐與其他幾種傳統(tǒng)帶有橫向裝置的還原罐相同,真空捕集系統(tǒng)、鎂結(jié)晶器、冷卻水捕集器以及鉀和鈉離子捕集器直接與外部水箱相連。在還原工作開(kāi)始前，通過(guò)各種機(jī)械裝置或設(shè)備，將裝滿(mǎn)顆粒物料的內(nèi)罐直接從頂部送入外罐，并在罐體與儲(chǔ)存設(shè)備連接后開(kāi)始還原；在還原工作結(jié)束后，打開(kāi)罐口的裝置，取出鎂結(jié)晶器，并通過(guò)機(jī)械設(shè)備將裝滿(mǎn)爐渣的內(nèi)罐也從頂部取出，完成還原循環(huán)?？s減周期已經(jīng)完成。4還原爐的選擇還原爐技術(shù)發(fā)展概況還原爐是利用硅熱法煉鎂機(jī)的一個(gè)重要核心器件,能耗很高。傳統(tǒng)的還原罐主要是一個(gè)外部加熱的火焰反射爐，在還原罐內(nèi)部，一排排的還原罐水平排列，主要有兩種規(guī)格的還原罐（339mm×33mm×2000mm和370mm×35mm×2000mm），每個(gè)罐可以容納165~180kg的顆粒材料，還原罐采用耐熱合金鋼制成。將粒狀材料裝入還原燒瓶，在真空（<5帕）和1200℃下進(jìn)行還原反應(yīng)。早期，還原鍋爐直接用煤，爐子由人工操作，還原后的煤耗指標(biāo)約為8tce/t-mg；這意味著有些工廠(chǎng)使用燃料氣，空氣不能預(yù)熱，還原后的氣耗高達(dá)10tce/t-mg以上。1998-2004年,還原用的那個(gè)爐子改變了單排立式空氣自動(dòng)換熱罐及其轉(zhuǎn)換系統(tǒng)為雙排立式空氣自動(dòng)換熱罐,采用雙排金屬式與間壁式空氣換熱器合并進(jìn)行還原,空氣中需要預(yù)熱的空氣溫度大約450℃,還原所需要的煤氣的消耗量質(zhì)量指標(biāo)預(yù)計(jì)下一步也將降低至6tce/t-mg。同時(shí)也把利用預(yù)熱蒸汽空氣后的蒸汽煙霧和空氣余熱材料作為各種蒸汽真空泵原料進(jìn)行加熱生產(chǎn),驅(qū)動(dòng)各種射流式的真空加熱泵,降低射流真空泵的生產(chǎn)費(fèi)用和減少耗電。2004年至2010年期間，再生型鎂還原催化劑已被逐步開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。蓄熱式還原鍋爐主要采用高溫空氣預(yù)熱技術(shù)，可以使用低熱值燃料和其他清潔能源，同時(shí)，鍋爐還可以充分利用煙氣和余熱，顯著節(jié)能降耗，減少污染物排放，提高爐子生產(chǎn)率。因此，國(guó)內(nèi)鋁鎂還原爐蓄熱工藝技術(shù)得到迅速推廣和應(yīng)用，鋁鎂還原爐蓄熱技術(shù)在中國(guó)也越來(lái)越成熟。還原爐的選擇本文選擇了采用某種蓄熱法的金屬鎂還原鍋爐來(lái)進(jìn)行硅熱法冶煉鎂。該種雙蓄熱立式金屬鎂回收還原鍋爐是一種金屬鎂回收還原鍋爐,它是一種金屬鎂回收還原罐,它是一種以煤氣為主的立式金屬鎂回收還原鍋爐,由一個(gè)爐膛、鍋?lái)敗⒏G壁、燃?xì)馄?、?chǔ)存罐和蓄熱室三端分別安裝兩個(gè)三相換向閥,換向閥連接到煤氣蓄熱室、空氣蓄熱實(shí)驗(yàn)室和風(fēng)機(jī),并通過(guò)鍋爐外的換向器管路和一個(gè)換向器控制系統(tǒng)相互連接,爐膛內(nèi)的還原罐采取豎向布置,上部為進(jìn)料,下部為出渣。這種新型立式高壓雙熱回收鎂質(zhì)還原爐設(shè)計(jì)數(shù)量為74個(gè)蓄熱還原槽，兩組四排交錯(cuò)布置在一個(gè)大爐膛內(nèi)，每排18或19個(gè)。一組爐膛外壁還原槽和兩組爐壁還原槽之間有三個(gè)單向可提供鍋爐燃燒氣體的通道。還原罐規(guī)格：長(zhǎng)3000毫米，外徑370毫米，壁厚30毫米。壁厚30毫米。爐膛的有效直徑大小;15428mm(L)×4208mm(W)×3864mm(H)。爐體由燃火爐墻,鍋爐頂,鍋爐底部三個(gè)部分組成。四周的爐頂和墻主要采用耐火磚復(fù)合材料焊接砌成,內(nèi)層主要采用耐火防腐性能好的優(yōu)質(zhì)粘土磚,外層主要采用優(yōu)質(zhì)硅藻土水泥砂石砌漿;磚的爐頂和墻體爐底各分內(nèi)外兩層均勻地通過(guò)澆注碳素制作而得形成,內(nèi)層主要材料是采用富含有二氧化鋁和鋯的天然碳素,外層則主要是普通磚的碳素。其整體工作結(jié)構(gòu)原理主要是將蓄熱還原罐出口豎立并均勻分布于蓄熱還原燃料鍋爐內(nèi),蓄熱還原加熱燃燒嘴出口成對(duì)地排列分布于蓄熱還原燃料鍋爐的兩側(cè),一側(cè)出口是還原燃料與燃燒助火劑中空氣的直接輸送口和入口,另一側(cè)的則是使用高溫鍋爐加熱后的煙氣進(jìn)入輸送口的出口。空氣必須通過(guò)高壓換向閥1和蓄熱器1快速進(jìn)入鍋爐的爐膛，而煙氣則通過(guò)高壓蓄熱器2和空氣換向閥2快速?gòu)腻仩t排出。煙氣通過(guò)蓄熱器2，將發(fā)動(dòng)機(jī)中剩余的所有熱量輸送到蓄熱器中。而有機(jī)空氣在經(jīng)過(guò)這個(gè)蓄熱箱1時(shí)就有機(jī)會(huì)通過(guò)吸收加熱到留在電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)蓄熱體內(nèi)其中的所有有機(jī)熱量。經(jīng)過(guò)半個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期后,換向閥再次啟動(dòng)進(jìn)行一輪換向啟動(dòng)操作,助燃鍋爐空氣經(jīng)通過(guò)蓄熱器2吸風(fēng)后快速進(jìn)入助燃鍋爐內(nèi)的爐膛,而助燃煙氣經(jīng)通過(guò)蓄熱器1釋放出來(lái)的剩余熱量后再?gòu)闹煎仩t中快速排出,半個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期后再通過(guò)換向閥重新啟動(dòng)進(jìn)行一次換向,周而復(fù)始。燃?xì)鈨艋瘍?chǔ)能與家用空氣凈化儲(chǔ)能相同。圖2-6蓄熱立式鎂還原爐工作原理圖蓄熱式燃燒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)蓄熱式鍋爐燃燒處理技術(shù)集蓄熱處理系統(tǒng)、排煙前熱處理?yè)Q向系統(tǒng)、燃燒后熱處理?yè)Q向系統(tǒng)和助火鍋爐預(yù)熱爐體為內(nèi)部整合而言組成,利用助火鍋爐中持續(xù)燃燒的燃熱空氣和燃燒工業(yè)燃料廢氣等所產(chǎn)生的各種顯著高熱效應(yīng)作用來(lái)對(duì)助燃助火鍋爐爐體中的燃燒空氣和工業(yè)燃料爐體進(jìn)行高溫預(yù)熱,燃燒后的助火鍋爐中存在高溫下的煙氣沿著鍋爐蓄熱處理狀態(tài)下的