金屬鎂生產技術現狀及發展趨勢探析

元瑞斌

（晉城澤泰安全技術服務有限公司，山西 晉城 048000）

金屬鎂屬于應用范圍較為廣泛的有色金屬，這種金屬結構的質量較輕，同時隨著社會的發展與科學技術的不斷進步，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結合，產生的輕金屬材料，不僅具備較強的硬度與穩定的性能，還擁有較輕的質量。這種鎂合金在很多高端行業中大展身手，如汽車、計算機、通訊、航空航天事業等，都獲得了良好的使用聲譽。

1 我國金屬鎂的冶煉技術現狀

就目前的金屬鎂生產技術種類上看，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，我國金屬鎂生產企業迎來了發展的春天，因此金屬鎂產業在此階段迅速發展與升級。改革開放初期，我國金屬鎂的產量劇增，同時因為技術革新與普及，大部分金屬鎂生產企業的產量都有巨大的進步，這種技術升級就時皮江法工藝的出現。這種金屬鎂的生產工藝方法的技術優勢是工藝操作簡便，投資占用少，同時設計與生產方面的工作也較為靈活，原料的來源較為廣泛，對生產環境的要求低。因此利用此種方法生產的金屬鎂占比較大，據統計，90%以上的金屬鎂都產自于皮江法。

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

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。統計結果顯示，生產1t金屬鎂，需要占用8t～12t的優質煤炭，從投入與產出比上看，這種生產方式的比較浪費，同時資源的利用效率不高。大量的廢氣會讓環境受到較大的污染壓力。從數據上看，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工作，這種生產方法的熔點較高，達到1350℃，材質的組織粗大，加上老化的再結晶溫度為1250℃～1270℃,爐溫與再結晶溫度相疊加時，復原就會出現非常大的破損，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，產能為5kg～19kg鎂/每罐。從數據上看，單爐的產量因為產能受到限制，所以為了讓生產規模得到保證，進而保證生產量達到要求，生產企業不得不制造出更多的反應爐，這就讓爐體與附屬設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，所以整個設備的機械haul與自動化程度會因此受到影響。

2 金屬鎂生產的技術未來發展趨勢

2.1 空爐結構的改進

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

從目前的單爐還原灌數數量最多為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改進是讓還原罐的內部構造發生變化，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。

同時將反應爐設計成為豎型構造，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

更為先進的燃燒技術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，讓日產量得到提升，甚至可以多出50%。國外先進企業率先采用的水煤漿技術，同時配合加余熱交換器讓水煤漿得到預熱。在其他技術改進層面，可以是裝出爐的順序得到改變，然后讓裝出爐的罐數得到減少，爐內的溫度波動此時會受到影響，更為穩定，燃料的占用也會因此得到節約。

內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環保理念要求，保護環境。

2.3 廢熱利用與裝料與扒渣設備

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℃，因此產生大量的熱焓，就目前來說，比較成熟的技術是利用鍋爐產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。同時使用的廢熱發電機械設備可讓能源得到節約，如我國某地的發電企業利用還原爐余熱發電讓煤炭的用量得到了節約，可以發現煤炭的節約數量高達48%，鎂的噸產量成本也可得到節約。

對裝料與扒渣設備進行技術升級也是一個金屬鎂生產優化的好方法，這種技術改造可以讓設備的裝出料時間占用得到縮減，同時縮短還原周期，讓生產工作的自動化水平得到提升，進而解放更多的人力與物力。有些企業的科研團隊在實際研發中還自主研制出了一些設備，如扒渣機。也有企業選擇從國外購進先進的扒渣設備。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，現我國的科研機構與相關生產企業也在加快技術革新的步伐，力求通過自主研發的方式研制出更為貼合國內金屬鎂生產的自動扒渣機，促進生產效率的提升。

3 結語

通過以上的文章論述，可以從中獲得的結論是當前的金屬鎂生產工藝層面還有很大的技術進步空間，尤其是內熱法或半連續還原法煉鎂兩種技術生產方法已經擁有自主知識產權，機械化與自動化的程度都有提升，同時產量上也較為穩定，環保且節約，擁有很大的技術普及與推廣優勢。