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“两步法”绿色镁冶炼工艺在府谷成功实施
2021-12-29 09:21:54   来源:中国有色金属报    点击:

作者:榆镁

   12月12日,陕西省府谷县众鑫有限责任公司厂区内,工人正通过行车将原料加入垂直的还原罐中冶炼,这道工序完成后,即可直接还原出原镁,而且纯度不低于国家标准。

  镁是榆林市的特色产业,通过近20年的发展,榆林镁产业已经在全国、全球镁行业中占据了重要地位,自2012年以来,镁产量连续8年稳居全国、全球区域产量第一,榆林镁以兰炭产业为基础,以兰炭生产副产的荒煤气作为燃料炼镁,形成了煤-兰炭-硅铁-镁-镁合金材料-镁合金型材和镁合金压铸件的资源综合利用循环产业链,大大降低了榆林镁冶炼成本,相比较山西等金属镁产地有较强的竞争优势。但是,原有冶炼工艺也有明显的短板,制约了镁冶炼产业的可持续发展和镁合金的扩大应用,主要短板是工艺流程长、机械化程度低、生产效率低、环境影响较大等。

  榆林市镁及镁合金科技创新有限公司董事长邱瑞敏介绍:“过去采用通用皮江法原镁冶炼工艺生产的熔剂精炼原镁的纯度一般只有99.8%,最高只有99.95%,并且含有氯化物熔剂残留,难以满足高端镁合金的原料要求。同时,现有横罐原镁生产工艺流程长、机械化程度低、生产效率低、烟气和还原渣余热不能充分有效利用、熔剂精炼工段产生有毒有害气体和废渣污染,严重制约镁合金应用乃至镁工业发展。”

  为更好推进镁铝产业发展,榆林市在2018年编制了《榆林镁铝产业规划》,并成立了榆林市千亿级镁铝产业领导小组,力图在5年内实现镁铝产业千亿级的突破,将镁铝产业打造为榆林工业产业的另一个增长极。经过市千亿级镁铝产业领导小组的大力推动,2019年1月,榆林市镁及镁合金科技创新有限公司与郑州大学签订了《高品质镁“两步法”绿色冶炼工艺技术及产业化项目合作合同书》,计划用2至3年时间,研发并新建一台年产1000吨高品质镁新型冶炼技术还原炉单元模块及其配套系统,作为产业化示范平台,进行相关工艺验证及工业化生产示范。榆林市镁及镁合金科技创新有限公司也应运而生,致力于更好地实现榆林金属镁冶炼工艺的转型升级。

  由中国工程院院士何季麟领衔、郑州大学教授张少军具体负责的“镁基技术与材料”研发团队,在深入研究镁冶炼物理化学、热力学和动力学问题的基础上,找出并解决了国内外镁冶炼工艺存在的共性及关键技术问题,提出“高品质、短流程、绿色节能冶炼”技术路线,将目前主流镁冶炼工艺由“煅烧+还原+精炼”的“三步法”缩短为“煅烧+还原”的“两步法”,不用精炼即可产出原镁纯度不低于国家标准《原生镁锭》中Mg9995B质量水平的原镁,可直接用于镁合金生产,省去了现有工艺中的重要污染源——精炼工序,显著缩短冶炼工艺流程的同时简化合金化工艺,并且高效利用烟气和还原渣高温余热,实现了高品质镁低成本、短流程、绿色节能冶炼。

  2020年10月,郑州大学项目即“高品质镁‘两步法’绿色冶炼工艺技术及产业化”项目,完成基础设施建设和设备安装,并于2020年12月迎来了首次试生产。众鑫技术部负责人李玉碧介绍:“2021年4月,我们针对第一次试验中存在的问题,进行整改提升,新的设备于6月运到项目现场,安装调试后于2021年7月开始了第二次试生产,顺利产出21吨镁,且品质较去年有了大幅提升,超出预期效果。2021年10月开始第三次试生产,本次试生产旨在彻底解决各项生产问题,有望实现年产1000吨高品质镁的最终目标。截至目前,已连续生产两个多月,设备运行正常,各项数据合理,产品质量稳步提升。从生产过程和试验数据表明,新型冶炼技术的生产规模、资源利用率、产品质量都有了较大提升,污染物排放量明显降低。”

  邱瑞敏分析,榆林市镁产业需要依托兰炭产业发展,是紧靠兰炭厂廉价荒煤气,以低成本优势逐渐占领市场,成为世界最大的原镁产地,所以兰炭厂的规模直接制约着镁厂的产能。在不增加兰炭厂规模的情况下,建设年产2万吨规模的竖罐冶炼项目是较为合理的选择,可以降低投资,减轻镁厂的资金压力,而且不增加产能,在当前“双碳”背景下容易获得行政许可。

  邱瑞敏坦言:“本项目的成功运用极大地促进镁行业发展,同时还降低了能耗和碳排放,促进榆林镁产业绿色转型升级,降低榆林镁产业能耗压力和环保压力,对于稳定市场行情起到积极意义。下一步,公司计划建设年产2万吨镁的工业化试生产项目,彻底摸清摸透竖罐冶炼技术存在的问题,解决从实验室到工业化的不确定性,为下一步大范围推广做好技术保障。”

 

 

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