2 试验装置简介

    　　本试验利用生产装置，试验内容与生产同步进行。还原反应装置由卧式还原罐、加热炉和真空系统组成。图1 是还原罐结构示意图，罐内填装原料，罐外加热。将煅烧后的白云石与一定比例的硅铁、萤石充分磨细混匀后压成球形，定量装入罐中，密闭罐口；同时启动真空排气和还原炉加热，使罐内真空度达到13.3Pa调节不同反应温度和反应持续时间的条件下，由单罐产量考察还原反应的转化效率。能耗由生产统计报表分析得出。

    3 结果与讨论

    3.1 燃煤还原炉和燃气还原炉的比较

    　　我国镁产业体系的能源结构以煤为主，炼镁还原炉有两种炉型，分别以发生炉煤气和原煤作燃料。图2是一种燃气还原炉的结构简图，从环保角度考虑，专业设计院倾向于推荐这种炉型。

    　　但是近几年来，为了降低燃料费用和吨镁投资成本，各生产厂家不愿选用燃气炉型，以至于九成以上的新建还原炉均为直接燃煤的炉型，从而加剧了烟尘污染。这两种炉型的生产工艺参见下表。

    　　分析下表数据可知，两种还原炉各有优势，但燃气炉仍具有明显优势，这为后续开展的工艺技术改造奠定了基础。燃气还原炉的劣势是需要增加制气工段，常见的煤气发生炉用无烟煤制气，增大了吨镁成本。这就是本文要重点解决的问题。

    3.2 节能还原炉操作制度的改进

    　还原工序是皮江法炼镁的重点耗能部位，据热平衡估算，有2个现象值得注意。一是还原炉加热所需的燃料消耗，约占炼镁生产过程燃料总消耗的2/3；二是还原炉能耗中，用于加热原料球团和提供反应热的能量，仅分别占还原炉总能耗的3.66％和19.83％；而无效热损失却高达76.51％。现有的皮江法工艺，间接加热还原罐内的球团原料，导致热量的有效利用率大幅下降，这是无法改变的工艺现状。关于取代传统皮江法落后工艺装备的方案，我们将另文陈述。本文希望强调，还原工序节能的空间还很大，工程技术人员完全可以因势利导，有所作为。

    　理论分析和实践表明，消除炼镁还原炉污染的最佳途径可包含两个要素：第一是节能，即通过降低吨镁燃料消耗来减少排放；第二是采用无污染清洁能源。镁厂可根据自身条件，选择施行。

    　仔细分析上表中两类还原炉的性能特征，可知选用燃气炉作为皮江法还原工序的主体炉型，是实现清洁化节能方案的必要条件，在清洁化改造中将会被淘汰。为了确定燃气炉生产过程的最佳工艺制度，本文分别考察了还原周期为6、7、8、9、10h条件下的单位炉和单罐产量。结果表明，在其它工艺规程被严格遵守的生产条件下，这些还原时间有很大差别的还原过程，并不和产量构成正比关系。由于燃气炉准备工序耗时少，升温快，空烧时间短； 炉内温度均匀，易实现自动控制。这些优势可使燃气炉在8h周期内保持稳定生产。

  　燃气还原炉实现8h生产周期对降低烟气排放有重要意义，这主要是通过降低能耗，减少无效运行时间来实现的。从常见的12h压缩至8h，即每天可以多产出一个班次，生产效率明显提高。