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竖罐炼镁还原炉技术解析目前从中国经济和世界经济发展来看，面临机遇和挑战。对于当今中国工业经济未来发展来看，要淘汰落后的生产技术和模式，被绿色环保现代化、数字化和机械工业化所取代。是现现代化生产模式来保增长扩内需，从而实现可持续发展战略道路。需要突破和解决我国金属镁横罐和竖罐冶炼的技术问题，使我国的金属镁产业顺利和健康发展实现绿色环保现代化、数字化生产，达到金属镁可持续发展道路。我国皮江法冶炼金属镁的技术和装备水平很差很落后，我国镁厂横罐还原炉冶炼方法，无机械化操作，全靠工人完成，工人劳动强度高，劳动环境极差，列入野蛮生产。在现有的基础上依靠技术进步，加强技术改造，实现出镁扒渣机等，操作机械化，对减轻劳动强度和提高劳动生产率都有十分必要的，也有利于工人操作环境的改善和提高企业的经济效益二竖罐还原炉冶法。通过这些技术改进和依靠技术进步，小镁厂要在提高经济效益的基础上，向规模经营化发展，在扩大内涵再生产道路。2003年6月-10月，山西闻喜银光镁业杨门栓等人研制出铲式扒渣机，在阳礼元分公司做了现场试验，发现了一些需要改进的问题。2004年2月-6月，在铲式扒渣机的基础上，杨门栓等人又研制出螺旋扒渣机，并做了现场试验。2008年3月-6月，山西闻喜银光镁业王文博等人又研制出刮板式扒渣机，。并在三个冶炼厂做了现场试验，在改进的基础上生产了少量的供生产不足使用。但镁扒渣机在生产过程出现问题比较多不能连续运行，加装料和出渣还是几乎靠人工完成，依然是旧式的生产操作模式改变不了传统的生产模式。多年镁行业人士也重视过我国皮江法炼镁技术的研究工作，以探索和寻求皮江法炼镁技术的新发展，所以我国也兴起了皮江法炼镁新型的竖罐式还原炉可以彻底解决和突破横罐还原炉的运行生产模式，机械化水平低，劳动强度大，劳动环境极差等问题，为了解决这些问题就必须走竖罐冶炼技术道路。但在生产过程中由于参加反应的物料还原不彻底和无法进行排渣。主要无法排渣导致不能连续生产，所以在金属镁冶炼行业不能推广和应用。河南郑州麦格姆科技公司于思静等人先后在山西五台永兴，陕西神木兴扬，陕西府谷府兴工贸镁厂进行了竖罐炉的试验，取得了一些数据，也发现了一些问题，现已停产。南京云海金属在山西五台镁厂也进行了上装料上出渣的竖罐炉的试验，并已部分投入试生产中。山西龙镁科技工司在陕西山阳县盛合金属镁厂也进行了上装料下出渣的竖罐试验炉，现已停产。本文要在现有基础上，深入分析利弊的失，提出解决问题的思路。为以后研究工作指明方向，提供参考意见。由于竖罐兴起，我国目前皮江法冶炼金属镁有两种方式：一．横罐还原炉及其装出料方式的特点：横罐还原炉是硅热法金属镁冶炼中一直沿用的传统装备，与其配套的循环水，真空系统属成熟工艺系统，进过2008年的蓄热节能技术改造后，能充分回收烟气热量，在节能方面成效显著，不足之处就是传统的人工出渣和装料，需要大量劳动力且工人劳动强度大，随着我国进入老龄化社会和青状劳动力供应的日趋紧张，工人出渣方式将难以为继。二．竖罐还原炉的特点：该炉型属于技术新项目，主要特点是还原罐竖立垂直安设，利用物料自身重力作用实现快速装出料作业。需要配套行走或可移动小车进行吊装作业。按照出料方式的不同又分为上装料上出料（简称为上出渣型）和上装料下出渣（简称为下出渣型）两种炉型。现在竖罐式还原炉有两种出渣方式：一种是上加装料上出渣（简称为上出渣型）；其是上加装下出渣（简称为下出渣型）上出渣型相当于将现有的单面蓄热还原炉的装罐面向上翻转90度到炉顶面，烧嘴布置在两个侧面上，炉底不动；用耐高温材料制作的网兜加料反应器，通过吊装网兜来实现快速机械加装料操作。主要问题受高温温度急剧变化，网兜氧烧快使用寿命短，参加反应的物料粉化进入还原罐底部，易粘在罐内壁，难以清理且影响物料受热吸热效率，不利于排渣对后续生产产生影响，使生产不能连续。（其典型炉型为山西五台县云海集团竖罐还原炉炉型）。下出渣型将还原炉整体悬空，还原罐从炉顶、炉底两端面伸出，炉内靠近是还原罐底部设有锤形口变径处下接细直管伸出炉底，上下两端匀设有冷却水套和密封盖板，罐内锥形面上放置一个沿圆周方向和长度方向密布小孔的后壁钢套管（称中心管），中心管堵住下料口与还原罐形成的环形空间里加料，放渣时先打开炉顶、炉底的上水套和下水套密封盖板，再吊起中心管离开锥形面，依靠物料自身重力作用下流出还原罐内。之后让中心管复位，开始下一罐加料。（其典型炉型为河南鹤壁地恩地镁业公司和宁夏开泰镁业公司）。竖罐炼镁生产、设计企业、单位：1五台云海镁业有限公司五台云海——上装料上出渣竖罐还原生产线已经投产三年，劳动生产率显著提高，综合成本正待改善。2鹤壁地恩地新材料公司2011年7月开始调试，目前仍处于试生产阶段3府谷金源金属镁厂5000吨竖罐生产线，自8月份开始启动3台炉，目前还在试产。4宁夏开泰镁业公司1.25万吨大型竖罐生产线，9月份开始调试5吉林通化祥元镁业公司1.3万吨竖罐生产线，年底前能投入试生产吉林省通化市东昌区金厂镇夹皮村陈玉柱张总电话：136439625256新疆红星科健镁业公司2000吨竖罐还原生产线开始兴建。由南京中圣园公司设计的大型套筒窑，2010年底投产后，一直正常生产。中国新疆哈密市二道湖工业园区7包头东方希望集团海平面金属公司5万吨竖罐生产线现由沈阳铝镁设计院设计，预计明年开建8府谷县镁业集团5万吨竖罐生产线正在设计，同时开展半工业试验，争取明年建成投产。9宁夏太阳镁业公司正在选择竖罐还原工艺方案，拟定明年兴建，争取当年投产。宁夏吴忠市太阳山开发区10新疆伊利鑫光新材料公司拟选竖罐还原兴建10万吨原镁及合金生产线，闻喜银光镁业集团为该公司的主要股11韩国浦项制铁集团POSCOPOSCO于2011年9月22日举行了江陵镁冶炼试验厂的竣工典礼。江原道省江陵市12巢湖云海镁业有限公司选用上装料下排渣竖罐还原巢湖市居巢区夏阁镇工业集中区山西龙镁伟业科技有限公司山西省太原市长治路226号高新动力港8层北京恒拓能源与环境工程技术有限公司北京市海淀区知春路甲48号C座3单元18D横罐、竖罐炼镁对比：（1）占地根据现在产业政策和准入条件，以新建2万吨/年金属镁为例，只比较还原车间占地。24支罐竖式还原炉单台日产量为4.25吨，16台炉年产量为20400吨。16台炉可以布置在一座40×126m的厂房内。同样是40×126m的厂房能容纳54支φ370横罐还原炉8台，总产量是8000吨/年。2万吨/年的规模需要建设2.5座40×126m的厂房。因此，可以看出竖式还原炉占地面积是横罐还原炉的40％。（2）人员2万吨/年竖炉还原车间人数是222人。同样是2万吨/年的规模，横罐还原炉车间需要生产人员450人以上。因此，从劳动生产率方面比较，竖式还原车间劳动生产率提高了一倍。（3）投资单台竖式还原炉投资200万元，16台竖炉还原车间（2万吨/年）总投资3200万元。单台54支罐普通还原炉投资200万元，20台炉的还原车间（2万吨/年）总投资4000万元。从投资的角度看，竖炉还原炉的成本低，更具有竞争力。（4）能耗竖式还原炉采用目前成熟的蓄热技术，吨粗镁耗半焦煤气9000Nm3,折合标煤2.4吨。横罐还原炉吨粗镁标煤能耗在3.5吨以上。在“节能减排”政策不断深入的今天，竖式还原炉的应用意义更加凸显。从以上几个方面的比较可以看出，竖式还原炉具有产量大、占地和用人少、投资省、能耗低的特点。可以使业主方用较低的投资和运行成本，取得更好的经济效益。新型的竖罐式还原炉加出料系统：加料、取结晶桶、盖盖都由炉顶便捷控制小车完成，地下室排渣由排渣小车和液压自封系统完成。加料和排渣系统可以看出新型竖罐式还原炉工作效率高，操作环境好，劳动强度低，便于工人操作，便于管理，，生产成本低，效益高已跨入了先进的生产模式使操作简单和方便；加热升温快，调节方便，温度便于控制；热交换效率高，废气利用率高（回收率在85‰以上），实现了节能减排；提高还原回收效率和还原质量；减轻了劳动强度，大量减少了操作工人，自动化程度高，实现了高效节能的生产目标。蓄热式还原炉技术性能表序号项目单位数值1炉型蓄热式镁还原炉2炉膛温度℃1220～12503燃料种类发生炉煤气/焦炉煤气4燃料低位发热值kJ/Nm31250×4.18/4000×4.185装罐方式立式6罐直径Mm600-7007单罐装料量kg600-7008还原罐寿命120-150天9最大燃料消耗量Nm3/t＜6400/260010燃烧方式空、(煤气)蓄热燃烧11供热方式侧部供热12空、煤气预热温度℃≥100013排烟温度℃＜15014换向方式两位三通换向阀15控制方式PLC16换向阀使用寿命≥5年一、竖罐镁炉试验炉在试生产过程中遇到的问题分析如下：1、下出渣型中心管受热向环形空间里膨胀，加入的物料受热向中心管外壁和还原罐内壁方向膨胀，增大了三者之间的膨胀摩擦系数，导致中心管无法吊起。2、下出渣型加料时从炉顶直接到入还原罐，加入的参加反应的球团碎成粉末，粉末在高温下发粘重组粘结，导致物料不易下流，反应后的物料不及时排出，也不能连续生产。3、设计的炉体为了增加单罐粗镁产量，所配套还原罐罐体直径大，罐体长度高。其重心高强度低，在高温受热时还原罐罐体易变现，使用寿命短，生产成本高。4、使用网兜和中心管，受高温温度急剧变化，氧烧快，使用寿命短，生产成本高。5、主要参加反应的物料不能顺利排出且不能连续生产，导致竖罐炼镁不能最广和应用。6、粗镁回收效果差，料比高，其原因是还原罐直径大，上下两端设有水套，物料达不到还原温度和结晶器安装问题等导致料比高。7、换向周期短，蓄热效果差，废渣余热利用少。8、加热的火焰与还原罐形成切割角度，对罐体伤害大，其使用寿命短。9、炉膛内加热以产生大量热粒子粉尘，产生的粉尘没有沉降点，容易发生粉尘爆炸。10、排渣不安全。11、还原炉上下安放口出以跑火，由于设计原因造成热损失浪费，跑火造成高热操作环境和环境污染。为了突破我国传统和现有金属镁冶炼的技术问题，必须打破我国现有罐还原炉生产模式陈旧和现有竖罐式还原炉，才能让我国镁产业顺利和健康发展，达到金属镁可持续发展道路，需要对现有还原炉作进一步的完善。二、高效蓄热节能镁还原炉（竖罐），降低生产成本为原则、增加产量为原则、安全生产为原则和排渣自如为原则。这四大原则取决于还原罐结构设计，以还原罐罐体结构来决定炉体结构为基础。高效蓄热节能镁还原炉炉型所用的还原罐为自主研发的高效立式镁还原罐。（一）、高效立式还原罐设计以试验数据为机理：高效立式还原罐的设计从源头降低生产成本和达到顺利排渣为目的：1、不一味追求单罐产量，来增大罐体和罐径来实现高产；2、不使用中心管和反应网兜来进行加装料；高效立式镁还原罐优点：1、还原罐罐体不易变形，寿命长；2、高效立式还原罐不使用中心管和反应网兜，解决所致生产成本高和料比高；3、解决换向周期短、蓄热效果差；4、解决目前所设计的竖罐镁还原炉本身就有致命的缺陷；5、解决加入的物料后不能彻底反应还原效率差，导致料镁比高，回收效果差；高效蓄热节能镁还原炉加热交换系统进空气和排废气走二条管道，一进一出由四腔换向阀进行交换，一台引风机排废气，一台鼓风机供氧气，空废气管道设有调压闸阀，微控调压系统，测温系统和防爆系统。高效蓄热节能镁还原炉真空系统流程图：还原罐→支管波纹管真空阀→横管→横管总管→阀门→真空过滤尘降器→油底钢丝球过滤器→总管→波纹管→真空阀→连接管→真空机组。还原罐与真空支管相连设有独立波纹管、电磁真空阀、手动放气阀、每六支还原罐为一组与真空横管相连，每个横管设有一个真空过滤尘降器，油底钢丝球过滤器，设有两极过滤为了保护真空机组机体被灰尘划伤，破坏真空系统。新型的竖罐式还原炉加出料系统：加料、取结晶桶、盖盖都由炉顶便捷控制小车完成，地下室排渣由排渣小车和液压自封系统完成。加料和排渣系统可以看出新型竖罐式还原炉工作效率高，操作环境好，劳动强度低，便于工人操作，便于管理，，生产成本低，效益高已跨入了先进的生产模式使操作简单和方便；加热升温快，调节方便，温度便于控制；热交换效率高，废气利用率高（