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產(chǎn)品服務(wù): | 回轉(zhuǎn)窯 | ||
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產(chǎn)品型號(hào): | 各種型號(hào) | ||
產(chǎn)品規(guī)格: | |||
產(chǎn)品品牌: | 朝陽重型 | ||
所 在 地: | 遼寧省朝陽市 | ||
產(chǎn)品單價(jià): | 計(jì)量單位: | ||
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更新時(shí)間: | 2020-07-08 | 有 效 期: | 2016-08-08 |
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企業(yè)名稱: | 朝陽重型建材機(jī)械制造有限公司 |
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經(jīng)營(yíng)模式: | 生產(chǎn)加工 |
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硅熱法提煉金屬鎂(鍛白)工藝
一、鎂的性質(zhì)及用途
1、性質(zhì):
□□鎂的化學(xué)活性高,在自然界以化合物形式存在于白云石、菱鎂石、橄檻石、蛇紋石、地下鹵水、鹽湖和海水中。鎂是銀白色金屬,純鎂具有密度小、膨脹系數(shù)較大、彈性模量較低的特性。
鎂的密度:1.738g/cm3 鎂的熔點(diǎn):922~924K
鎂的沸點(diǎn):1380K 鎂的開始再結(jié)晶溫度:423K
鎂在固態(tài)下的收縮率:2%
2、用途:
1)、生產(chǎn)難熔金屬的還原劑:
□□鎂既可作生產(chǎn)稀有金屬Ti、Zr、Hf等的不原劑,也可作為生產(chǎn)鈹、硼的還原劑。
2)、鋁合金的添加元素:
□□鋁合金中加入金屬鎂,使合金更輕,強(qiáng)度更大,抗腐蝕能力更好。作為鋁合金中的主要合金元素,是鎂的一大用途。
3)、球墨鑄鐵的球化劑:
□□鎂在球墨鑄鐵中起著 球化作用,使鑄件強(qiáng)度、延展性更高。鎂在球墨鑄鐵中的應(yīng)用在逐年增大。
4)、鋼鐵脫硫的脫硫劑:
□□整個(gè)北美、歐洲鋼鐵生產(chǎn)中用鎂作為鋼鐵脫硫劑。我國(guó)用鎂作為鋼鐵脫硫劑的用量也在不斷增長(zhǎng),市場(chǎng)前景廣闊。用鎂粉作為鋼鐵脫硫劑不僅工藝簡(jiǎn)單,且由于鎂對(duì)硫具有大的親和力這種獨(dú)特性質(zhì),使鋼鐵市場(chǎng)在較低的成本下達(dá)到高產(chǎn)量、高質(zhì)量,并能生產(chǎn)出如HSLA級(jí)低硫鋼,這種優(yōu)質(zhì)鋼可用于汽車、設(shè)備及結(jié)構(gòu)體中。用鎂脫硫不僅改善了鋼的可鑄性、延展性、焊接性和沖擊韌性,而且降低了結(jié)構(gòu)件的重量,進(jìn)一步增加了鎂在鋼鐵工業(yè)中的需求量。
5)、高儲(chǔ)能材料:
□□鎂在常壓下,大約523K和H2作用生成MgH2,在低壓或稍高溫度下又能釋放出氫,鎂具有儲(chǔ)氫的作用。MgH2較一般金屬氫化物儲(chǔ)能高,所以鎂可以作為高儲(chǔ)能材料。
6)、煙火:
□□鎂在早期用來制造煙火,含鋁量超過30%的鎂鋁合金粉末燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生耀眼的白光,該白光比自然光更適合于攝影,從而被作攝影閃光燈。鎂粉不廣泛用于焰火、禮花、軍用信號(hào)彈、照明彈、燃燒彈等方面。
7)、生產(chǎn)鎂合金:
□□鎂合金以其密度低,比強(qiáng)度高,降噪減振好,電磁屏蔽性好,易于回收等優(yōu)點(diǎn),成為現(xiàn)代交通工具、航空航天和電子通訊等領(lǐng)域的首選材料,被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色工程材料”,同時(shí)也成為僅次于鋼鐵、鋁合金的第三大金屬結(jié)構(gòu)材料。因此,鎂的最大應(yīng)用領(lǐng)域是生產(chǎn)不同牌號(hào)的鎂合金。
二、鎂的冶煉方法
□□根據(jù)鎂礦資源和種類不同,鎂的生產(chǎn)方法分為兩大類,熱還原法和氯化熔鹽電解法。熱還原法有硅熱法、炭熱法和碳化物熱還原法,后兩種在工業(yè)上較少采用。
硅熱法(現(xiàn)只介紹硅熱法):
□□硅熱還原法煉鎂是利用硅鐵作還原劑,將鎂從其化合物中還原出來而制得金屬鎂的一種生產(chǎn)方法。硅熱法又分為外熱法和內(nèi)熱法,采用硅鐵還原氧化鎂生產(chǎn)金屬鎂的工藝有Pidgeon(硅熱法)工藝和Magnethern工藝。Pidgeon工藝屬于外熱法;Magnethern工藝屬于內(nèi)熱法,根據(jù)生產(chǎn)的連續(xù)性又分為間歇式和半連續(xù)式。
□□硅熱法是我國(guó)目前主要應(yīng)用的方法。該工藝將煅燒后的白云石和硅鐵按一定配比磨成細(xì)粉,壓成團(tuán)塊,裝在耐熱合金罐內(nèi),在一定溫度和壓力條件下還原得到鎂蒸氣,冷凝結(jié)晶成固態(tài)粗鎂,精煉后得到純鎂。
□□硅熱法的特點(diǎn)是投資少,建設(shè)周期短,且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,單位投資成本低,生產(chǎn)過程不產(chǎn)生有害氣體,副產(chǎn)品的爐渣可用作生產(chǎn)肥料或水泥的原料。
白云石的化學(xué)組成應(yīng)在如下范圍內(nèi)才能符合硅熱法煉鎂的要求:
名稱 | 含量(%) |
| 名稱 | 含量(%) |
MgO | 19%~21% |
| CaO | 30%~33% |
SiO2 | <0.5% |
| Fe2O3 | <0.5% |
Al2O3 | <0.3% |
| Mn | <0.005% |
Na2O+K2O | <0.01% |
| Zn | <0.001% |
燒損率 | 46.5%~47.5% |
| 灼減量 | <0.5% |
水化活性度 | >35% |
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三、煅燒白云石的產(chǎn)物
□□煅燒白云石的產(chǎn)物通常叫煅白。合格的煅白呈白色,表面有微粉,其斷面疏松多孔,質(zhì)量為白云石的一半,硬度較小,不能重拍。過燒煅白表面呈微黃色,有裂紋;生燒的煅白,其質(zhì)量相當(dāng)于白云石,色澤基本上是白云石的本色。
□□煅白中的主要成分是CaO、MgO以分子結(jié)構(gòu)(MgO·CaO)存在,其灼減量小,水化活性度高.
□□如果煅白吸收空氣中的Co2和H2O。煅白吸收少量水分后,立即干固,表面生成一層硬殼,即Ca(OH)2或Mg(OH)2。影響下道工序生產(chǎn)。
□□因此、出窯的煅白應(yīng)在較短時(shí)間內(nèi)送入密封的煅白料倉中,且貯存時(shí)間般不超過12小時(shí)。窯內(nèi)排出的煅白,如貯存方法合理或貯存時(shí)間太長(zhǎng)均會(huì)變質(zhì)。
煅白化學(xué)成分一覽表
組成 | MgO | CaO | K2O | Na2O | 灼減度 |
含量(%) | 38~44 | 56~62 | ≤0.05 | ≤0.05 | ≤0.5 |
煅白質(zhì)量等級(jí)
等級(jí) | 一級(jí)品(%) | 二級(jí)品(%) | 三級(jí)品(%) | 四級(jí)品(%) |
約減度 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | ≥0.5 |
活性度 | >34 | ≥33≤34 | ≥32<33 | <32 |
四、回轉(zhuǎn)窯煅燒白云石的優(yōu)點(diǎn)
□□回轉(zhuǎn)窯的特點(diǎn)是生產(chǎn)能力大,機(jī)械化程度高,維護(hù)操作簡(jiǎn)單,煅白活性高,灼減低,且無論白云石是何種結(jié)構(gòu),只要控制好工藝條件,其煅燒效果均很好。
□□回轉(zhuǎn)窯主要是輻射傳熱與對(duì)流傳熱,窯內(nèi)物料隨窯的旋轉(zhuǎn),充分翻滾,強(qiáng)化了輻射傳熱過程。物料加熱均勻,煅燒溫度易控制?;剞D(zhuǎn)窯常用煤粉、煤氣作為燃料。
五、煅白的生產(chǎn)方法及要求
□□煅燒白云石生產(chǎn)線是將豎式預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、豎式冷卻器、煙氣處理系統(tǒng)、原料輸送系統(tǒng)、成品輸送系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)等組成一條完整的生產(chǎn)線。
全線采用技術(shù)先進(jìn),性能可靠的DCS中央控制系統(tǒng),在主控制室集中操作管理,以PLC實(shí)現(xiàn)各設(shè)備運(yùn)行的相互連鎖。
煅白工藝流程說明
a)、原料儲(chǔ)運(yùn)輸送
□□粒度在5~35mm的合格品經(jīng)皮帶機(jī)送至預(yù)熱器頂部料倉。
b)、白云石煅燒
□□白云石煅燒系統(tǒng)是由一臺(tái)豎式預(yù)熱器,一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯及一臺(tái)豎式冷卻器組成。物料由預(yù)熱器頂部料倉經(jīng)下料溜管導(dǎo)入預(yù)熱器本體內(nèi),同時(shí)由回轉(zhuǎn)窯傳入的高溫?zé)煔鈱⑽锪项A(yù)熱至600℃以上,使白云石發(fā)生部分分解,再由豎式預(yù)熱器液壓推桿依次推入回轉(zhuǎn)窯尾部,經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒后再卸入冷卻器內(nèi),通過風(fēng)機(jī)吹入的冷風(fēng)冷卻,將物料冷卻至100℃以下排出冷卻器,冷卻器吹入的空氣作為二次空氣進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯參與煅燒。
c)、成品輸送
□□成品煅白由冷卻器卸出后經(jīng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送至成品庫。
d)、煙氣處理
□□回轉(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?,在預(yù)熱器內(nèi)與白云石進(jìn)行熱交換后,溫度降至280-300℃,一部分廢氣用管道輸送到煤粉制備系統(tǒng)中,利用其余熱烘干煤粉。廢氣經(jīng)收塵器過濾后,煙氣溫度進(jìn)一步降至80℃以下,含塵濃度符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)后排入大氣;另一部分進(jìn)入袋除塵器后經(jīng)煙囪排入大氣,氣體的含塵濃度小于50mg/Nm3。
e)、煤粉制備
□□本生產(chǎn)線所用原煤(要求揮發(fā)份大于20\%)經(jīng)外購入廠,經(jīng)過儲(chǔ)存、均化后利用風(fēng)掃煤磨配動(dòng)態(tài)選粉機(jī)組成的閉路系統(tǒng)將原煤粉磨至0.08mm<10\%,成品煤粉通過輸送設(shè)備進(jìn)入儲(chǔ)庫,滿足回轉(zhuǎn)窯煅燒16小時(shí)以上的燃料儲(chǔ)備需要。煤粉生產(chǎn)、輸送、儲(chǔ)存均設(shè)防爆裝置,防止因煤粉意外遇明火爆炸。
□□風(fēng)掃煤磨所需熱源由回轉(zhuǎn)窯尾280-300℃廢氣供應(yīng),既節(jié)省能源又環(huán)保。
f)、質(zhì)量控制
□□為嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),做到以質(zhì)量求生存,采取以下措施進(jìn)行全面質(zhì)量管理:
(1)嚴(yán)格精選原料,提高白云石入窯質(zhì)量,保證原料入窯符合要求。
(2)原料進(jìn)廠要跟蹤化驗(yàn),以保證原料的化學(xué)成分滿足要求。
(3)在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)質(zhì)量管理,制定企業(yè)內(nèi)控質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),逐步達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO9002認(rèn)證),提高職工素質(zhì)量意識(shí),設(shè)質(zhì)量檢驗(yàn)員,加強(qiáng)自檢工作。
六、煅白提煉金屬鎂(粗鎂)
1、 還原劑:
1)硅鐵(工業(yè)生產(chǎn)中通常選用75%Si硅鐵作還原劑,其組成
為Si=49.86%,F(xiàn)eSi2=50.14%;
2)硅鋁合金:含硅和鋁各半的硅鋁合金,其還原能力高于含硅大于75%的硅鐵,在同一溫度下用硅鋁還原時(shí),其還原能力為硅鐵的2.5倍,且還原溫度比硅鐵低373K左右,還原周期縮短;
3)廢鋁:鋁在所有還原劑中產(chǎn)生的鎂平衡蒸氣壓最高,即鋁的還原性比硅鐵強(qiáng),鉭鋁的價(jià)格較高。如果能用廢鋁來代替硅鐵作還原劑 ,在同等還原條件下,還原溫度降到1323K以下,仍可達(dá)到硅熱法在1473K的效果,且還可延長(zhǎng)還原罐的使用壽命。
2、 礦化劑:
□□螢石:螢石中CaF2的含量應(yīng)大于94%,細(xì)度為100—200目。
□□目前生產(chǎn)上采用的配料比一般為:
□□煅白:硅鐵:螢石粉=80(MgO≥38%):16.5(Si≥75%):3.5(CaF2≥75%)
3、 制球:
□□將硅鐵先碎至3—5mm,螢石為浮選得到的粉狀料(-200目),煅白為15—35mm,三種原料按配料比配好后,同時(shí)進(jìn)入球磨機(jī)進(jìn)行混合。
□□還原劑硅鐵、原料煅白和礦化劑螢石經(jīng)細(xì)磨混合制成球團(tuán)。制團(tuán)一般采用高壓球機(jī),壓力15~20MPa,球團(tuán)密度可達(dá)2g/cm3。其合格標(biāo)準(zhǔn)通常是球團(tuán)在1.5米高的高空中自由下落到光滑的水泥地面上,以碎成四瓣作為衡量球團(tuán)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。球團(tuán)在高溫下進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)在固相與固相之間進(jìn)行。其反應(yīng)是吸熱反應(yīng),并在真空條件下無對(duì)流給熱,還原反應(yīng)過程中,沒有還原氣體從球團(tuán)外面向里擴(kuò)散,只有還原析出的鎂蒸氣向外擴(kuò)散并在鎂結(jié)晶器中冷凝結(jié)晶。
□□硅熱法煉鎂過程中,Si還原煅白云石的反應(yīng)如下式:
2(CaO·MgO)+Si=2CaO·SiO2+2Mg
□□硅熱法煉鎂還原反應(yīng)在1473K和真空狀態(tài)下進(jìn)行,該溫度高于鎂的沸點(diǎn),所以還原出來的鎂是氣體狀態(tài)。對(duì)于Si還原煅燒白云石的反應(yīng),反應(yīng)物(原料及還原劑)應(yīng)具有較低的蒸氣壓且在還原溫度下不形成熔體,而生成物金屬應(yīng)具有較高的蒸氣壓。
4、 主要還原設(shè)施:
1)金屬鎂還原爐:是硅熱法煉鎂的核心設(shè)備,必須保證還原工藝條件(1473K,小于13.3Pa的真空度)的要求。
□□金屬鎂還原爐普遍采用的是外加熱臥式還原罐還原爐。目前,國(guó)內(nèi)應(yīng)用的金屬鎂還原爐的爐型較多,根據(jù)所用燃料的不同,大體上可分為兩類:用煤氣或重油加熱的還原爐與以煤為燃料的還原爐。
□□用煤氣或重油為燃料的還原爐,通常是16個(gè)橫罐的還原爐,其規(guī)格為10.54×3.59×2.94(m)。這種還原爐為矩形爐膛,還原罐間中心距約為600mm,罐呈單面單排排列,爐子背面一般分布有多支低壓燒?;鹧鎻娜紵疫M(jìn)入爐膛空間,繞過還原罐周邊,靠煙囪抽力將燃燒后的煙氣抽入爐底部支煙道,經(jīng)煙道與煙道閘門后進(jìn)入煙囪。二次風(fēng)由二次風(fēng)管再通過爐底第二層二次風(fēng)道送入爐內(nèi)。
□□還原爐底部?jī)蓚€(gè)還原罐中間設(shè)有燃燒室或煙室。還原爐既是一個(gè)倒焰爐又是一個(gè)貯熱爐。爐膛內(nèi)一般裝有16支鎳鉻合金鋼制的還原罐。16個(gè)還原罐分成四組,即4個(gè)還原罐組成一組,與一個(gè)真空機(jī)組相連接(真空機(jī)組由滑閥泵和羅茨泵組成),每臺(tái)還原爐還設(shè)有一個(gè)備用真空機(jī)組,因此一臺(tái)還原爐一般有5個(gè)真空機(jī)組,每臺(tái)還原爐設(shè)有一個(gè)水環(huán)泵作為預(yù)抽泵。
□□以煤為燃料的還原爐,在我國(guó)金屬鎂還原爐主要以燃煤為主,隨著鎂冶煉工藝的不斷發(fā)展與進(jìn)步,出現(xiàn)過多種燃煤還原爐,典型的有下面幾種:
①.單火室單面單排罐還原爐:該爐型與燃煤氣、重油還原爐爐型相似,單面單排布置還原罐。燃燒室設(shè)置在后面,爐內(nèi)裝有14-16支還原罐,在兩支還原罐中間設(shè)置一過火孔。該爐型由于只有單排罐,又是單面布置,故操作十分方便,車間布置便于機(jī)械化,但其產(chǎn)量和熱效率都低。該爐型屬于矩形倒焰窯,火焰從燃燒室通過擋火板反射至爐頂,受煙囪抽力火焰向下,使還原罐受熱,再經(jīng)過火孔,支煙道至主煙道排出。
②.雙火室雙面雙排還原罐還原爐:該爐型也是矩形倒焰窯,裝有10支還原罐,在長(zhǎng)度方向分兩端各裝5支上、下排列。爐型設(shè)置了四個(gè)對(duì)稱分布在兩側(cè)面的燃燒室(每面兩個(gè)),燃燒室內(nèi)有傾斜15°的梁式爐柵,火焰從窯兩側(cè)燃燒室翻過擋火墻,流向爐膛中心窯頂,然后火焰倒流向爐底吸火孔、支煙道再由一端的主煙道排入煙囪。該爐的優(yōu)點(diǎn)是爐子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,罐子排列較緊湊,爐膛空間利用率較高,其缺點(diǎn)在于爐子四面均為操作面,加煤燒火與還原出鎂、扒渣、裝料互有干擾,操作條件差,車間布置困難。該爐型也有爐膛空間擴(kuò)大而布置14-22支罐的。
③.單火室雙面雙排罐還原爐:該爐型是兩端面雙排布罐,單火室燒火的還原爐。在兩個(gè)端面各分上、下排裝6支罐,共布罐12支,在一個(gè)側(cè)面設(shè)多個(gè)燃燒室,這樣燃煤操作比較方便,空間利用率也較高,但還原罐數(shù)量有限,產(chǎn)量小。
④.單火室單面雙排罐還原爐:該爐型也屬于外加熱火焰反射爐(俗稱倒焰爐)。是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的爐型。內(nèi)還原罐上、下錯(cuò)開上牌布置。空間利用率較高,爐長(zhǎng)方向沒有限制,故可以布置較多的還原罐,一般有30-40支。還原罐單面開口,與真空機(jī)組的連接較方便。燃燒室設(shè)置在爐膛后面,由擋火墻隔開,火焰從燃燒室通過擋火墻反射至爐頂,受煙囪抽力火焰向下,使還原罐受熱,再經(jīng)爐底過火孔、支煙道至主煙道排出。相對(duì)于上述其他爐型,該爐型產(chǎn)量大、空間利用率較高、能源消耗較低、經(jīng)濟(jì)性好,因此在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。
2)還原罐:正常工作時(shí),還原罐內(nèi)抽成真空,其真空度為10Pa左右。目前煉鎂還原罐的材質(zhì)主要為ZG3Cr24Ni7RE和ZG40Cr28Ni16兩種。
還原罐屬易消耗部件。其典型結(jié)構(gòu)由半球型封頭、直筒罐體和冷卻水套等三部分組成。還原罐工作條件惡劣,一般是在1180℃-1200℃的高溫及罐內(nèi)抽真空的條件下長(zhǎng)期工作,所以要求還原罐具有良好的高溫抗氧化、抗腐蝕性能,以及足夠的高溫強(qiáng)度和綜合機(jī)械性能。目前,罐身一般采用離心鑄造工藝,帽頭采用砂型鑄造,半球端底和筒體的連接采用焊接工藝,冷卻水套采用鉚焊件。
□□還原罐的使用壽命:目前還原罐基本上是用高鉻鎳合金鋼鑄造成的,使用壽命較短,一般不超過2-3個(gè)月,由此導(dǎo)致還原罐生產(chǎn)成本居高不下一直是煉鎂廠家關(guān)切的問題。
□□還原罐的使用壽命與下述因素有關(guān):
①.煙氣中含氧量高,會(huì)加速氧化;
②.煙氣中含硫量高,氧化速度更快;
③.溫度超過抗氧化臨界溫度極限,也會(huì)加快氧化速度;
④.溫度超過使用溫度,合金鋼罐機(jī)械強(qiáng)度極差,在真空下,造成擠壓變形
⑤.臺(tái)金鋼的質(zhì)量、制造方法及焊接質(zhì)量也會(huì)影響罐的使用壽命。
3)還原爐抽真空設(shè)施:一般采用三級(jí)泵的抽氣方案。粗抽泵采用水環(huán)式真空泵,101.3KPa時(shí),抽氣速率可達(dá)27m3/min。預(yù)抽泵采用機(jī)械式滑閥泵,主泵一般采用羅茨泵,即通常所說的JZJ真空機(jī)組。視真空系統(tǒng)的情況和球團(tuán)料的情況,一般真空達(dá)標(biāo)時(shí)間為1—1.5h,真空度可以達(dá)到13.3—1.3Pa,能夠滿足硅熱法工藝要求。
□□目前,大多數(shù)鎂廠改用蒸氣射流式真空泵,它兼顧了水環(huán)泵和JZJ機(jī)組的優(yōu)點(diǎn),尤其是真空達(dá)標(biāo)時(shí)間縮短為0.5h之內(nèi),真空度可達(dá) 10Pa以內(nèi),且省電,維修量小。該泵所需蒸氣由還原爐余熱鍋爐供給,實(shí)現(xiàn)了能源的充分綜合利用。
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