电熔镁炉余热回收利用技术

张银梅

文章阐述了电熔镁企业生产工艺流程，并应用节能减排和资源综合利用技术，对电熔镁冷却过程中流失的余热进行回收利用，解决电熔镁生产高耗能、高污染、低效益的现状，促进企业又好又快可持续发展。

1 概述

镁作为极为重要的战略资源，在现代工业中有着举足轻重的地位，尤其是在国防、冶金、医药、电子等行业，镁和镁的化合物都有着重要的用途。作为镁的常见化合物，氧化镁的用途非常广泛，其生产主要采用电熔法，经电熔法生成电熔镁砂。

电熔镁砂即电熔氧化镁，是一种优质的高级耐火材料。它具有熔点高、抗氧化和抗渣性强、组织致密、化学性能稳定等特性，被广泛用于航空航天、核工业、冶金等行业；在航空航天中用作运载工具及导弹弹体的结构材料、火箭发动机的喷嘴；在核工业中被用作核反应堆隔热材料；在冶金行业中用作电炉干打料、喷补料。目前，很多国家都非常重视电熔镁砂的生产和应用研究。

辽宁菱镁矿资源丰富，已探明储量占全国的85%，世界的20%，且品位高，埋藏浅，易开采，主要分布在鞍山地区的海城、岫岩和营口地区的大石桥。生产电熔镁的电弧炉在这些地区广泛分布，且还在继续增加。仅岫岩县便有31 家电熔镁生产企业119 台电熔镁炉。电熔镁企业为高耗能企业，熔炼炉的能耗占企业总能耗的95%以上，特别是在电熔镁熔炼结束后，炉体经轨道移位进行自然冷却，冷却开始时物料表面温度达到2000℃，即使冷却到1000℃也会放出大量显热，而这些显热直接以红外线向环境释放，造成热能严重浪费。电熔镁企业必须依靠科技创新，开发应用节能减排和资源综合利用技术，对电熔镁冷却过程中流失的余热进行回收利用，解决电熔镁生产高耗能、高污染、低效益的现状，促进企业又好又快可持续发展。

2 电熔镁企业生产工艺流程简述

将购买的原料—高纯轻烧镁粉送到炉前，人工装入放置在矿车上的三相电弧炉内，将在炉上方悬吊的石墨电极缓慢放入炉内接触原料进行大电流放电，产生2750℃以上高温使原料熔融。在电弧炉熔炼8 小时后，切断电源并提升电极，炉体经轨道移位进行自然冷却，使方镁石晶体从熔体中结晶、长大，冷却过程中一般需要4 天以上。然后，脱去炉体（脱壳），去掉外层欠熔料（皮砂），即为含MgO 达97%以上的大结晶电熔镁砂。将去掉皮砂后的砣进行手工破碎，并按MgO 含量不同分级选块，选好的块入库待售。对于需要粉碎的块，装入颚式破碎机、对辊式破碎机破碎，再入振动筛筛分成10mm～5mm、5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm 四种规格的粒料入库待售。电弧炉熔炼中产生的粉尘，经除尘系统除尘后排放。（详见图1 大结晶电熔镁砂生产工艺流程）

3 电熔镁炉余热回收利用可行性论证

电熔镁炉余热利用回收技术可行性分析

电熔镁熔炼结束后，炉体经轨道移位进行自然冷却，使方镁石晶体从熔体中结晶、长大，冷却过程中一般需要4 天以上。冷却开始时，物料表面温度达到2000℃，即使冷却到1000℃也会放出大量显热，以每天熔炼8 炉的电熔镁企业为例，每炉重6t 计算，理论显热4.8×106kJ。而这些显热以红外线向环境释放，容易回收加以利用。

表1 技术实施的投资收益情况分析

图1 大结晶电熔镁砂生产工艺流程

目前岫岩地区电熔镁企业普遍利用电熔镁余热进行冬季采暖，余热回收利用原理图如图2。

首先用钢板自制“门”型水冷夹套，夹套的大小以不影响炉体进出为标准，如果供暖面积大可设计大些，一次放入4-5 个炉体。向水冷夹套中定期补水，注意保持夹套水位防止烧穿。夹套中的热水可直接用循环水泵向用户供热或热水，也可经换热器换热后向用户供热。

图2 余热回收利用技术原理图

企业需要供暖的建筑物主要是办公楼、职工宿舍、食堂。在电熔镁余热未回收前，企业厂内办公楼、宿舍、食堂供暖利用一台1t 燃煤小锅炉。余热回收利用技术实施后，可解决企业办公楼、职工宿舍、食堂冬季采暖，节约煤炭消耗约100t/Y。

从技术上分析，电熔镁炉余热回收利用工艺简单可靠，成功经验多，该技术可行可以实施。

该余热回收利用技术实施的投资及收益情况见表1。

由上表分析可见，该技术内部收益率大于社会平均收益率（13%），净现值大于0，且静态投资回收期短，仅4.4年，低于5年，因此从经济角度看，本技术是可行的。

电熔镁炉余热回收利用的环境可行性分析

电熔镁炉余热回收利用技术的实施，可替代企业原有的采暖锅炉1 台（容量1t），每年可节煤100t，年减少烟尘排放1.0t，减少SO2排放1.13t，环境效益显著。因此，从环保角度评估，该技术是可行的。

岫岩县有31 家电熔镁生产企业119 台电熔镁炉，若将余热回收利用技术在全县推广应用，可替代31 台燃煤供热锅炉，可节约煤炭3100t/Y，减排SO231t/Y，减少SO2排放35.03t，环境效益也很显著，具有节能、降耗、减污、增效的综合效能，明显改善工人高温操作环境，社会环境效益显著，具有投资生产价值。该技术对岫岩地区环境空气质量的改善及节能减排目标的实现具有重要意义，既推动了节能技术的进步，提高能源利用率，又大大减少了污染物排放量，促进节约能源和产业结构优化升级，走循环经济可持续发展之路，为建设资源节约型、环境友好型社会起到很好的推动作用。