硅热法炼镁流程节能工艺研究

【摘要】：金属镁作为一种轻质金属，广泛应用于工业各领域。硅热法炼镁工艺出现以后，极大的促进了金属镁产量的提升，尤其是21世纪以后，世界金属镁年增加产量超过20%。我国作为一个金属镁生产大国，承担了全球原镁年产量80%，到2009年末，已超过50万吨。 金属镁冶炼是一个高能耗、高污染的行业。经过一些列技术改造，包括采用回转窑煅烧、采用蜂窝式蓄热器预热助燃空气，目前顿镁生产能耗已经降至4吨标准煤左右。但吨镁生产理论能耗只有不到2吨标准煤，所以，金属镁冶炼节能潜力依然巨大。有研究表明，在还原罐内部安装导热强化装置和采用电阻内热法加热可有效缩短还原时间，提高能量利用效率。但还原罐内部容积有限，目前国内厂家基本都采用单罐180kg装料量的还原罐，内部增加加热或导热装置必然导致单罐装料量的下降，同样会造成热能利用不充分，因此这些研究目前都未能实现工业化。 本文以硅热法金属镁厂生产过程热平衡为基础，分别分析白云石煅烧以及真空热还原的能量收支情况，并对其效率进行评价。通过对金属镁企业现场调研，包括工艺参数测定，原料成分分析，设备表面温度测量等，计算得到热平衡数据。 通过对比金属镁生产理论能耗和实际能耗，结果显示该工艺下能量利用效率偏低，进而讨论金属镁厂节能减排的方向，包括减少烟气排放热损、减小散热损失及还原渣的余热综合利用，并提出了硅热法炼镁的具体节能措施，最后对各节能工艺进行可行性和经济性研究。 【关键词】：硅热法炼镁 热平衡 理论能量需求 实际能耗 节能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TF822
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1. 概述8-24
• 1.1 金属镁概述8-9
• 1.1.1 镁的物理化学性质8-9
• 1.1.2 镁的应用9
• 1.2 镁生产工艺概况9-13
• 1.2.1 化学法9-10
• 1.2.2 熔盐电解法10-11
• 1.2.3 热还原法11-13
• 1.3 镁冶炼节能工艺研究状况13-18
• 1.3.1 煅烧白云石以回转窑代替传统的隧道窑和竖窑13-14
• 1.3.2 节能还原炉的研究14-16
• 1.3.3 还原罐内部安装导热强化装置16-17
• 1.3.4 回收放空的焦炉煤气作为硅热法炼镁的燃料17-18
• 1.4 我国粗镁生产存在的问题分析18-19
• 1.5 本课题的意义及主要研究内容19-24
• 2. 回转窑热平衡状况24-50
• 2.1 附带余热锅炉的回转窑系统热工计算分析24-40
• 2.1.1 附带余热锅炉的回转窑系统热平衡计算25-34
• 2.1.2 不同配风量条件对热平衡的影响34-40
• 2.1.3 热平衡数据分析40
• 2.2 附带蓄热器的回转窑系统热工计算分析40-46
• 2.2.1 附带蓄热器的回转窑热平衡计算41-45
• 2.2.2 热平衡数据分析45-46
• 2.3 回转窑理论能量需求与实际能耗对比46-47
• 2.4 本章小结47-50
• 3. 回转窑节能工艺研究50-62
• 3.1 减少烟气排放热损研究50-52
• 3.1.1 合理控制配风量50-51
• 3.1.2 采用富氧燃烧技术51-52
• 3.2 减少散热损失研究52-56
• 3.2.1 影响回转窑散热因素分析52-56
• 3.2.2 减少回转窑散热工艺研究56
• 3.3 煅烧白云石热能的综合利用56-60
• 3.3.1 用煅白余热预热助燃空气57-59
• 3.3.2 辅助生产蒸汽59-60
• 3.4 寻求替代能源60-61
• 3.5 本章小结61-62
• 4. 还原炉热平衡状况62-70
• 4.1 还原炉热工计算分析62-68
• 4.1.1 还原炉热平衡计算62-67
• 4.1.2 热平衡数据分析67-68
• 4.2 还原炉理论能量需求与实际能耗对比68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 5. 还原炉节能工艺研究70-78
• 5.1 减少还原炉散热70-72
• 5.2 减少烟气排放热损72-73
• 5.2.1 合理控制配风量72-73
• 5.2.2 采用富氧燃烧技术73
• 5.3 高温还原渣综合利用73-75
• 5.3.1 利用高温还原渣余热预热助燃空气73-74
• 5.3.2 辅助生产蒸汽74-75
• 5.3.3 还原渣作为生产水泥的原料75
• 5.4 本章小结75-78
• 6. 配料分析78-80
• 7. 硅热法炼镁工艺改进展望80-82
• 8. 结论82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录 硕士研究生学习阶段发表的论文88

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