一、技術名稱：復式反應新型原鎂冶煉技術
二、技術所屬領域及適用范圍：有色金屬行業鎂冶煉
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
目前，鎂冶煉行業普遍采用橫罐還原爐技術，其燃耗指標為3.0tce/噸結晶鎂（還原工序），碳排放指標為7.92t CO2/噸結晶鎂。我國鎂冶煉企業單位產品能耗限額限定值為8.3tce/噸鎂，先進值為4.9tce/噸鎂。目前該技術可實現節能量2萬tce/a，CO2減排約5萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
復式反應新型原鎂冶煉技術從基礎理論研究入手，建立了“微元料球”模型，從冶金化學反應的機理、速率考慮，進行了近千次熱物理、熱化學和耐熱材料高溫性能三方面的基礎實驗研究，找到了煅燒、還原反應的機理、掌握了上述反應的速率，創建了鎂結晶、鎂還原、還原渣傳熱、還原爐燃燒四個大型數理模型并進行上百次數值計算和多次仿真運行，大量完善、補充、修正了國內外現有熱法煉鎂的基礎理論，形成了從煅燒、制球、還原到精煉較為完善的全套熱法煉鎂理論體系。
2.關鍵技術
（1）根據多相熱物理理論，運用尺度趨于零的“微元”料球模型，提出了普遍適用于各種固相反應的“層移反應”原理并建立了相應的數學物理模型；
（2）對白云石煅燒、煅白還原、低熔點復合氧化物生成等熱化學反應，進行系統實驗研究，發現了煅燒結焦、還原球團粘結等現象的熱化學反應和生成物；
（3）對反應器（還原罐）材料進行連續3個月不間斷高溫蠕變試驗，在應力-應變分析基礎上，推導出了一套反應器（罐）結構布置和尺寸計算的設計公式；
（4）基于對還原器材料高溫蠕變性能的實驗和認識，原創設計了一種連續工作壽命長、裝料多的大型、新型復式還原器；
（5）綜合燃燒學、傳熱學、熱力學、流體力學等知識，用數值計算方法，原創設計了新型、大型、連續出鎂復式反應爐；
（6）采用目前可行的結晶器-數學建模和數值計算，原創設計了一種新型、大型、復式鎂結晶器和蒸汽發生器計算方法；
（7）采用還原渣傳熱計算方法-數學建模和數值計算，原創設計了一種可將還原渣降溫至200℃左右的還原渣余熱蒸汽回收器；
（8）開發了一種計算機自動控制系統，使原鎂反應爐單班爐前操作工大大減少，且沒有重體力勞動，實現了還原車間無煙、無塵、無明火的“潔凈生產環境”。
3.工藝流程
該技術工藝流程見圖1。
圖1 復式反應新型原鎂冶煉工藝流程圖
五、主要技術指標
1.與皮江法豎罐（或橫罐）技術相比：
（1）復式反應技術萬噸產能建設占地40-50畝，約為橫罐技術的1/10，約為豎罐技術的1/5；
（2）復式反應技術萬噸產能全廠定員約100人，約為橫罐技術的1/5，約為豎罐技術的1/3；
（3）復式反應技術噸鎂全廠（煤/水/氣/電）綜合能耗3 tce，約為橫罐（豎罐）技術的1/2；
（4）復式反應技術還原周期不超過6 h，約為橫罐（豎罐）技術的1/2；
（5）復式反應器工作壽命約1.0年，是橫罐（豎罐）技術的2倍；
（6）復式結晶器單臺次出鎂150-200
kg，是橫罐技術的8倍，約為豎罐技術的5倍；
（7）復式還原器單臺日產鎂0.8-1.0噸，是橫罐技術的15倍，約為豎罐技術的8倍；
（8）復式反應爐單臺日產鎂40-50噸，是橫罐技術的40倍，約為豎罐技術的20倍；
（9）復式反應爐連續出鎂，無須”清罐”，高濕季節可正常生產；
（10）復式反應技術機械化生產，無重體力勞動，還原車間無煙、無塵、無明火。
2.可完全替代豎罐技術（新型蓄熱豎罐還原爐煉鎂技術），其應用模式體現在以下三個方面：
（1）”復式反應器”，可完全替代”豎罐”，且前者產量更大、排渣更順利、壽命更長，操作更安全；
（2）”復式反應爐”，可完全替代”豎罐”還原爐，且前者能耗更低、產能更大、操作更簡單；
（3）應用復式反應新型原鎂冶煉技術，可對豎罐技術及橫罐技術生產線的煅燒、制球、還原、精煉、余熱利用等全系統進行升級改造，實現節約能耗、減少污染、系統機械化、降低成本的目的。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
復式反應技術及全套工藝裝備，不論是和橫罐技術現有最好水平相比，還是和國內新近開發出的豎罐技術最好水平相比，包括和國內外最先進的挪威”諾斯克”電解法相比，均大幅度降低了鎂冶煉的能耗和污染，顯著降低勞動強度并改善勞動環境，顯著提高勞動生產率，產品成本明顯降低；大幅節約建設用地和標準模塊化連續生產線的工藝特點，使每條生產線由目前普遍年產不足3000噸規模提高到1.25萬噸以上，可顯著促進規�；膶崿F和產業集約度的提高。
復式反應技術及其裝備在技術工藝變革方面，源于對熱法煉鎂的熱化學、熱物理及材料高溫性能三個方面基礎研究的突破，是從局部到整體、工藝到裝備、技術到經濟的系統性、綜合性全面提升，而不是僅對現有技術進行單一、局部的性能改進，實現了以往歷次皮江法技術改造都未能實現的綜合技術進步。因此專家認為復式反應爐技術是自熱法煉鎂技術誕生以來，最具革命性的一次工藝變革，必將全面取代當前煉鎂工藝而成為最具經濟社會價值的、國內領先的主流煉鎂技術。
七、典型應用案例
典型案例用戶：開泰鎂業有限公司
技術提供單位：寧夏三新鎂業科技有限公司
復式反應技術原鎂冶煉生產線，已運行一年有余。機制目前，經統計已實現的節能量已超過20000tce。若按該生產線運行10 年測算，一條生產線的節能量則超過20000tce。
八、推廣前景和節能減排潛力
預計未來5年，該技術在行業內的推廣潛力可達到33%，投資總額6億元，節能能力38萬tce/a，減排能力99萬tCO2/a。
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