金属镁冶炼过程控制与质量提高

金属镁冶炼过程控制与质量提高一、项目名称：金属镁冶炼过程控制与质量提高二、项目进展情况概述：1、研究与生产的目标中国是金属镁资源非常丰富的国家，金属镁产量、出口量居世界第一，但高品质金属镁的开发和制造技术严重落后，鹤壁市在全国的镁资源居第三位，同样存在金属镁质量较低的情况，而高质化原镁的生产是皮江法炼镁的发展方向，本文主要讲述通过过程控制，达到提高金属镁质量的相关研究。2、主要研究与生产的内容通过皮江法炼镁全过程控制达到提高质量的目的：严把原材料质量关；认真监控煅白烧成；控制混合球配比及制球时间；减少吸潮；有效控制还原炉温、真空；强化现场管理，避免粗镁污染；精炼过程到位；改善精炼环境。3、重点解决的科学技术与生产工艺问题a原料优选问题及杂质控制炼镁用白云石的化学组分：%MgOCaOSiO2Fe2O3Al2O3Na2OK2OMn19-2130-33＜0.50.50.50.050.050.005炼镁用白云石的结晶要求：浅灰色，晶粒细小、致密，网状结构。过程控制要点：在每一批次白云石进入生产厂区后，进行供应厂家确认，对每一固定厂家每周抽样进行化学成分检测，确保质量稳定性。对新供应厂家的白云石料进行每批化学成分检测，必须符合要求方可使用。由专人进行白云石验收外观检验，对每批次白云石进行石子结晶、石粉与灰土含量、粒度大小检测，要求供应厂家对白云石进行破碎时必须过筛，将杂质筛除并实现粒度分选，专管员检测时将符合规定的原料进行签收，并指挥按规定地点存放，不同粒度的白云石料避免混放混用。此外，萤石及硅铁也必须进行每批次化学成分检测。萤石中氟化钙含量要大于95%，硅铁硅含量必须在75%以上，此外，为控制粗镁中的杂质含量，硅铁中铝含量应小于1.2%，锰含量应小于0.5%，符合要求方可使用。质量提升意义：原材料质量决定着还原粗镁的产量、质量，白云石、硅铁成分控制的好坏直接影响粗镁还原产出率及杂质含量，更不会出现出罐时因钾、钠飞溅燃烧，烧损粗镁的现象。严格控制原料指标在提高质量及经济性上都是最为关键的一步。b回转窑操作控制回转窑用原煤要求：%全水灰份挥发份固定碳灰熔点发热量焦渣特性煤粉细度＜5＜10＞12＞65＞1300＞60004-6＞160目过程控制要点：由专人进行原煤验收外观检验，对每批次原煤进行水分、矸石含量检测，如确定合格方可取样进行化验检测，成分符合要求方可使用。另应每周对回转窑用煤细度进行检测。回转窑控制首先上料时尽量清净底部积存灰土，铲车铲料避免贴地面工作。应在上料处设立滚筒筛，将碎石、灰土分离。上料严禁出现混料。其次应严格控制电磁给料器及电机转速，按实际需要及回转窑产能控制下料量和转速，合理调整煅白在高温带停留的时间，等煅白出来后，操作工应先用铁锨接少许煅白，用锤子拣大块敲碎，如果不夹生，则开始下料。如果夹生，要调整窑的增大给煤量及减慢转速（根据实际情况来定），直至煅白烧熟为止。在此过程中，回转炉操作工应谨慎认真，发现窑衬粘结料应及时清除，防止煅白带入杂质元素，每半小时对各相关数据（给煤量、下料量、转速、温度）进行记录，巡检人员、化验人员不定时抽样检验（夹生情况、活性、灼减）。质量提升意义：原煤控制可以保证煤粉的分散性及可然性，避免煤粉燃烧不彻底带到煅白内；白云石筛选可以避免白云石过烧或欠烧，防止烧结，减缓窑体结圈，加速碳酸盐分解，回转窑不间断监控可以防止煅白夹生，减少杂质，使煅白质量达到要求。c煅白的挑选及防护过程控制要点：回转炉停炉前和开炉前的煅白杂质含量较大，而且往往出现夹生、过烧等情况，因此这部分料应该废弃。严格控制回转炉产量，合理贮存，避免出现就地堆煅白料，在短时间内加紧制球。质量提升意义：挑选煅白可以减少其中的杂质含量，提高粗镁产量，煅白严控储存时间可以避免粗镁出现减产、烧损、杂质含量高。d混合配料控制及成球质量过程控制要点：在混合配料时，应严格把握混合料的硅含量（11.4-12.2），配比一般遵循煅白/硅铁/萤石的比例为80/17/3的原则进行，目前采用电子配料，每次下料控制在50公斤以内，下料给定根据混合料硅含量进行微调，微机操作工应时刻监视电脑屏幕显示，及时上料，控制好球磨机运转速度，皮江法炼镁的还原反应是属于固相反应。这种反应是在还原剂与煅白表面进行的，其物料之间接触的好坏，决定着氧化镁的还原反应速和物料的利用率。炉料的粒度越细，制球时单位压力越大，则相互之间接触越好，也越有利于还原反应过程的进行。在混合粉从球磨机出来后，巡检人员应对混合粉细度进行检测，混合料低于60%通过120目，应及时检验球磨机钢球情况或减少混合料粉磨数量。混合球含硅量每班次检测3回以上，混合球破碎率不定时抽检，过碎的混合球应回仓重新制球，辊皮老化及时更换，保证混合球成球质量。质量提升意义：通过控制混合球配比，获得最高产出率和最恰当的硅铁利用率。控制混合球成球质量，可以减少碎粉球量，避免在还原真空抽吸下混杂在结晶镁中，增加杂质含量。配比、成型较好的混合球结晶致密，出罐时燃烧机率低。e混合球料的防护及使用过程控制要点：混合粉制球应根据还原炉装出罐时间进行确定，随制随用，缩短混合球存放时间，还原车间应定时向制球处送交制球时间表，制球工严格按照规定时间制球，球料成型后，用塑料布进行防护，避免与空气接触，并迅速通知炉前工装球。质量提升意义：越是及时压出的球料，活性越高，还原反应越充分，镁提取率较高，而且对真空抽吸的负作用较小，粗镁结晶也不会出现疏松发黑现象，质量相对较好。f还原罐的清洁及冷却水温、窑炉温度的控制过程控制要点：炉前工在装出罐时应快出快装，装球时谨慎操作，有规律的将球一筒筒的装入，避免野蛮装球，造成碎球量加大，球团与结晶器距离保持15cm，出废球时将碎球、废灰扒干净，避免遗留粉尘，并及时清理还原罐结渣，车间主任及巡检人员加强监督。司泵工应加强还原水温控制，合理掌握冷却水流量，前期不能过大，随着还原的进行逐渐加大水量，保持合理冷端温度。发现冷端盖或密封圈变形应及时更换。还原烧工烧炉时应做到“三勤”，即“勤添煤、勤撬火、勤出渣”，适时适量加煤，炉膛内要里低外高；定时定量加煤，节约用煤，保持炉温稳定在1190—1220℃；由司泵工监督温度情况，每隔1小时进行温度记录，并将记录及时上交车间，车间主任及巡检人员加强现场监督。质量提升意义：还原罐结渣主要是Fe₂O₃或因球团中配入的萤石太多（超过4%），炉渣发软，粘附了渣。认真清罐可以保证正常装球量，避免碎粉尘中的Fe₂O₃、Al₂O₃、Si、Mn、Al及杂质混入粗镁。合理控制冷端温度，可以避免粗镁结晶发虚（冷端温度过高造成）及卡罐现象（冷端温度过低造成），使粗镁在合理区域内结晶，保证冷端完好，可以防止真空微漏，避免混合球碎面及灰土被真空抽吸粘附于粗镁中，可减少氧化物、夹杂物的混入。控制合理的真空温度，可以保证还原反应的正常进行，粗镁合理产出，如还原温度过高，容易造成粗镁出罐燃损，含杂氧化物增多，还原罐的烧损也将增大，还原罐的一些杂质金属元素出现升华反应，进入粗镁。g还原真空的控制过程控制要点：司泵工启动真空时应先开预抽蝶阀，待压力达到100Pa，关闭预抽，再开主抽蝶阀；每半小时检查一次真空度，并及时予以记录，发现异常情况及时通知机修人员并协助排查，保证真空稳定在10帕以上；发现真空下降应依次关闭各炉真空阀门，查找漏气炉，如无问题，则很可能是真空过滤器发生堵塞，真空泵油污浊，或出现真空管路法兰盘根焦化而漏气，或真空机组出现机械故障，针对上述情况机修人员应及时进行更换、修理或调整。车间主任及巡检人员不定时对现场情况进行监督。质量提升意义：真空控制的好坏直接影响粗镁质量，如真空不佳，粗镁燃烧情况比较严重，其中夹杂的杂质也多，保持良好、稳定的真空，粗镁从结晶上、成分上都比较理想。h粗镁的筛选及外来杂质污染控制过程控制要点：粗镁在挤压、运输过程中尽量避免与灰土接触，阴雨天运输必须进行雨布防护。还原粗镁在精炼前必须用钢刷将表面进行清理，必要时将两端切掉再进行精炼，燃烧部分用錾子除去，粗镁碎块单独熔炼，车间选派专人对粗镁进行筛选。车间主任及巡检人员进行日常监督检查。质量提升意义：通过筛选除杂，可以有效除去Si、Fe、Zn等杂质元素，通过切去两端，可以有效降低K、Na、Mn、Al等杂质元素，为精炼出高品质金属镁作好前期准备。I熔剂的用量、质量控制过程控制要点：对每一批次熔剂进行化学检验，质量合格方可使用。标准如下：在精炼过程中根据实际效果控制精炼熔剂使用量，确保杂质祛除。熔剂名称内在含量精炼熔剂MgCl238+2，KCl38+2，BaCl29+2，MgO2.0灭火熔剂MgCl2＞25，KCl＞25，MgO2.0，NaCl20质量提升意义：加强熔剂控制，能够彻底除去结晶镁中非金属杂质，能和镁中杂质发生物理或化学反应并生成镁不溶性渣，使镁液在精炼过程中能彻底澄清，能较好保护镁不被燃烧或氧化，使镁更好地熔合。J产品熔炼现场的工艺控制（工具预热、搅拌力度、浇铸温度、速度等）过程控制要点：所用的工具应在熔剂中清洗干净，使用前应烘烤至150℃，才能与镁液接触，以免镁液飞溅燃烧伤人。应分层向精炼锅内加入粗镁，每加一层粗镁撒一层覆盖熔剂，一直加至炉口，化粗镁时发现燃烧应及时撒上熔剂。精炼搅拌温度应控制在710℃-730℃左右，以免镁液因高温而燃烧。精炼时应边搅拌边撒精炼熔剂。搅拌时应从底部向上，由外向里回转搅拌，使镁液上下旋转翻动，应避免液面波动过大。撒精炼熔剂时应沿着坩埚的四周均匀撒入镁液中，精炼25分钟左右，如液面模糊应继续精炼。然后静置降温，静置时间不低于20-25分钟。每次浇铸前模具内表面应刷干净，不允许有缩孔、结瘤、残渣，并进行预热。浇铸温度为690-710℃，镁液温度不应超过720℃，以免浇铸时燃烧。浇铸不宜太快，应使镁液连续平稳而下，不应存在激烈翻滚，以免影响外观质量。浇铸时出现燃烧应及时撒上硫磺粉。镁液注满锭模后，从浇铸的一端用小耙轻轻的将镁锭表面的皮刮去一层。质量提升意义：分层下镁、搅拌到位，直接影响镁锭内杂质元素的去除，温度控制可以避免镁液燃烧，在浇铸时，一边浇铸，一边撒硫磺粉，硫磺粉燃烧使镁锭与空气隔绝，阻止了镁的燃烧。MgO皮刮去可以避免镁锭表面腐蚀并出现麻面（黑点），保证镁锭外观质量。K精炼环境的改善过程控制要点：对精炼车间加强环境控制，精炼时使用抽风设施，改善精炼通风条件，车间卫生每班打扫，浇铸台严禁出现脏、乱、差现象。质量提升意义：通过环境控制，防止粉尘、灰土进入镁液，避免风沙影响浇铸质量，对提高镁锭的内在质量和外在质量都具有积极意义。L小结金属镁冶炼使一种比较复杂的工艺，影响产品质量的因素比较多，炼镁过程中，从原料、煅烧、运转、还原、精炼多工序，甚至还原罐、精炼锅、回转炉窑衬的材质都有可能对镁的质量造成影响。只要从每一项工艺环节抓起，以一种系统工程的方法加以改进，产品质量必然能够得到提高。目前，我公司通过严格的过程控制，产品质量已经出现很大改观，事实证明，严格的过程控制达到质量提高的目的，是完全可以做到的。三、项目的创新性中国的皮江法炼镁普遍存在装备技术落后，自动工业化程度较低，生产效率低，劳动强度大，工作条件恶劣，能源消耗及环境污染较为严重，生产企业片面追求眼前利益，不注重产品的质量，忽视品牌战略，这些问题严重制约了皮江法炼镁工业的快速发展。而在使用先进的机械自动化设备基础上，加强金属镁冶炼过程控制（通过专业人员的生产现场实际经验积累，进行系统性分析后总结出一套切实可行的过程控制经验并形成习惯性实施），可以起到大幅度提高金属镁质量，降低能耗，改善环境的作用。四、项目的先进性中国金属镁工业是影响世界镁工业的主力，但是产品质量极不稳定，与世界先进水平相比还有很大差距，普通原生镁锭的生产普遍存在规模小，产能过剩、恶性竞争等现象，而高品质金属镁的应用领域正不断拓宽，与普通镁锭相比，无论在经济效益上，还是在发展前景上，都有更高的潜力，通过金属镁冶炼的过程控制达到提高质量的目的，是充分发挥生产力作用，完美协调，知识、经验积累的结果。这对推进镁产业发展，加强国际竞争力，保护资源环境，开创