电解法与热还原法 谁能引领炼镁工艺新未来？ 二维码
电解法炼镁，即利用电解技术对从菱镁矿、卤水或海水中经脱水形成的无水氯化镁进行电解，从而制备金属镁以及氯气的方法。电解法炼镁工艺是世界上最早的炼镁技术，2000年以前一直是全球主导炼镁工艺，电解法的工艺要求较高，易实现自动化和规模化生产，但投资高，主要应用于国外。目前世界上主要的电解炼镁工艺有：菱镁矿颗粒氯化炼镁工艺、光卤石脱水炼镁工艺、道屋化学公司的海水炼镁工艺、美国盐湖卤水炼镁工艺、挪威海水白云石炼镁工艺、卤水在HCl气氛中脱水炼镁工艺。
皮江法属于外热法，马格内姆工艺和波尔扎诺工艺属于内热法。由于硅热还原法中还原剂硅铁的价格高，约占成本的30％，因而采用廉价的碳做还原剂一直被广泛关注。据报导，昆明理工大学针对真空碳热还原法的研究取得较大进展。另外还有用碳化钙或金属铝作还原剂的热还原法冶炼工艺。
皮江法炼镁产品质量好、可利用多种热源（电、重油、天然气、煤等），环境污染小，生产具有灵活性等优点已为行业内所共识，但该工艺在国外均利用耐热的镍铬合金钢（15Cr35Ni、28Cr15Ni）还原罐，其使用寿命400天，当时我国缺镍寻求代用材质曾长时间成为难题。早于1958—1962年东北工学院（现东北大学）用普通钢罐于玻璃介质加热炉内进行热法炼镁试验，并扩大试验、罐材寿命达3个月。1990年后海滨化工厂、清镇冶炼厂、泉州烟丝厂等也曾以此装备生产，热耗高又有玻璃老化等影响成本而终止。为了改进罐材寿命，清镇冶炼厂、四川自贡冶金研究所在普通钢罐表面渗铝、自动堆焊铁铬铝、高温无机釉涂层等也不理想；70年代南京白云石矿（现南京华宏镁业公司）与郑州轻金属研究所（现中国铝业股份有限公司郑州研究院）合作，进行120吨规模皮江法炼镁全流程工业试验，当时对回转窑烧煅白、压球机、还原炉（8支罐2台）、真空系统、还原罐材质（选中低镍耐热钢—3Cr24Ni7N）及其重熔回收做了大量试验工作，获得较好指标，1978年获冶金部科技成果二等奖。该工艺当时在炼镁小厂中成本（6500元/吨）最低，但仍高于国内同期售价（4100元/吨），不得不于1979年底停产，但这一技术为我国80年代末皮江法炼镁的发展提供了宝贵经验。
   上世纪六七十年代我国对皮江法炼镁工艺做了大量的研究工作。60年代末，抚顺铝厂最早进行了内热法炼镁试验研究，开发了试验装置，后因发热体材料未解决而终止。南京白云石矿炼镁车间1970年进行了外热皮江法试验研究，1977年开发了年产120t镁的生产装置。郑州铝厂101车间70年代进行了卧式电内热法试验研究。1970年青海民和镁厂进行了半连续硅热法试验研究，开发了2.4m的工业炉，后因各种技术难题而终止。郑州轻金属研究院80年代对皮江法工艺进行了大量研究。  改革开放后，由于世界金属镁市场快速发展，我国金属镁产业迅速恢复和发 展。1987年湖北通山镁厂首次在国内采用了皮江法工艺，年产量600t。1992年湖南镁厂在国内首家引进日本古河镁厂的皮江法工艺，生产规模3400t/a， 随后的几年间，山西、河南、宁夏等省迅速兴起了皮江法炼镁的热潮。据统计2004年我国镁产量达45万吨，其中皮江法产量占98％以上。 皮江法具有投资省、建设周期短、产品质量好等优点，但也存在以下突出问题如单炉产量小、单位产品热耗高、生产自动化水平低、合金罐消耗量大、环境污染严重等，针对我国皮江法生产工艺占主导地位的国情，科研部门和企业对该工艺进行了改进和完善。 增加还原罐排列层数和数量，增大受热面积，从而降低废气温度以提高单炉产量，目前单炉还原罐数最多为42个。考虑到皮江法在反应后期热量传递越来越慢，可设计内外双面加热的还原罐结构，还研究了还原罐内设置强化换热器的方法。 与皮江法相比，电解法具有节能、产品均匀性好、易于大规模工业化生产、生产过程连续等优点，生产成本比皮江法低，属于能源密集型产业。但是，电解法也有无水氯化镁制备的生产工艺较难控制；水氯镁石脱水需要较高温度和酸性气氛，使得能耗大，设备腐蚀严重；电解法生产过程排放的废水、废气和废渣，对环境造成污染等不足之处。  中国的电解法制镁技术在现有多极槽（3极）的基础上正积极研发5极的多极槽、乃至圆形多极槽，青海盐湖镁业也在优化升级其镁电解工艺技术，今后电解法制镁技术的生产效率、产品质量以及生产成本都将得到更大的改善，而皮江法也应借鉴电解法相关装备实现节能，如由镁精炼用的电坩锅炉改为生产效率高、节能的连续精炼炉。目前我国原镁生产的工艺技术还需要有更大的进步，在未来炼镁的道路上要满足节能减排、清洁生产和现代工业的要求，跟上自动化、智能化、绿色制造的步伐。 |
