一、技术名称：复式反应新型原镁冶炼技术
二、技术所属领域及适用范围：有色金属行业镁冶炼
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
目前，镁冶炼行业普遍采用横罐还原炉技术，其燃耗指标为3.0tce/吨结晶镁（还原工序），碳排放指标为7.92t CO2/吨结晶镁。我国镁冶炼企业单位产品能耗限额限定值为8.3tce/吨镁，先进值为4.9tce/吨镁。目前该技术可实现节能量2万tce/a，CO2减排约5万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
复式反应新型原镁冶炼技术从基础理论研究入手，建立了“微元料球”模型，从冶金化学反应的机理、速率考虑，进行了近千次热物理、热化学和耐热材料高温性能三方面的基础实验研究，找到了煅烧、还原反应的机理、掌握了上述反应的速率，创建了镁结晶、镁还原、还原渣传热、还原炉燃烧四个大型数理模型并进行上百次数值计算和多次仿真运行，大量完善、补充、修正了国内外现有热法炼镁的基础理论，形成了从煅烧、制球、还原到精炼较为完善的全套热法炼镁理论体系。
2.关键技术
（1）根据多相热物理理论，运用尺度趋于零的“微元”料球模型，提出了普遍适用于各种固相反应的“层移反应”原理并建立了相应的数学物理模型；
（2）对白云石煅烧、煅白还原、低熔点复合氧化物生成等热化学反应，进行系统实验研究，发现了煅烧结焦、还原球团粘结等现象的热化学反应和生成物；
（3）对反应器（还原罐）材料进行连续3个月不间断高温蠕变试验，在应力-应变分析基础上，推导出了一套反应器（罐）结构布置和尺寸计算的设计公式；
（4）基于对还原器材料高温蠕变性能的实验和认识，原创设计了一种连续工作寿命长、装料多的大型、新型复式还原器；
（5）综合燃烧学、传热学、热力学、流体力学等知识，用数值计算方法，原创设计了新型、大型、连续出镁复式反应炉；
（6）采用目前可行的结晶器-数学建模和数值计算，原创设计了一种新型、大型、复式镁结晶器和蒸汽发生器计算方法；
（7）采用还原渣传热计算方法-数学建模和数值计算，原创设计了一种可将还原渣降温至200℃左右的还原渣余热蒸汽回收器；
（8）开发了一种计算机自动控制系统，使原镁反应炉单班炉前操作工大大减少，且没有重体力劳动，实现了还原车间无烟、无尘、无明火的“洁净生产环境”。
3.工艺流程
该技术工艺流程见图1。
图1 复式反应新型原镁冶炼工艺流程图
五、主要技术指标
1.与皮江法竖罐（或横罐）技术相比：
（1）复式反应技术万吨产能建设占地40-50亩，约为横罐技术的1/10，约为竖罐技术的1/5；
（2）复式反应技术万吨产能全厂定员约100人，约为横罐技术的1/5，约为竖罐技术的1/3；
（3）复式反应技术吨镁全厂（煤/水/气/电）综合能耗3 tce，约为横罐（竖罐）技术的1/2；
（4）复式反应技术还原周期不超过6 h，约为横罐（竖罐）技术的1/2；
（5）复式反应器工作寿命约1.0年，是横罐（竖罐）技术的2倍；
（6）复式结晶器单台次出镁150-200
kg，是横罐技术的8倍，约为竖罐技术的5倍；
（7）复式还原器单台日产镁0.8-1.0吨，是横罐技术的15倍，约为竖罐技术的8倍；
（8）复式反应炉单台日产镁40-50吨，是横罐技术的40倍，约为竖罐技术的20倍；
（9）复式反应炉连续出镁，无须”清罐”，高湿季节可正常生产；
（10）复式反应技术机械化生产，无重体力劳动，还原车间无烟、无尘、无明火。
2.可完全替代竖罐技术（新型蓄热竖罐还原炉炼镁技术），其应用模式体现在以下三个方面：
（1）”复式反应器”，可完全替代”竖罐”，且前者产量更大、排渣更顺利、寿命更长，操作更安全；
（2）”复式反应炉”，可完全替代”竖罐”还原炉，且前者能耗更低、产能更大、操作更简单；
（3）应用复式反应新型原镁冶炼技术，可对竖罐技术及横罐技术生产线的煅烧、制球、还原、精炼、余热利用等全系统进行升级改造，实现节约能耗、减少污染、系统机械化、降低成本的目的。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
复式反应技术及全套工艺装备，不论是和横罐技术现有最好水平相比，还是和国内新近开发出的竖罐技术最好水平相比，包括和国内外最先进的挪威”诺斯克”电解法相比，均大幅度降低了镁冶炼的能耗和污染，显著降低劳动强度并改善劳动环境，显著提高劳动生产率，产品成本明显降低；大幅节约建设用地和标准模块化连续生产线的工艺特点，使每条生产线由目前普遍年产不足3000吨规模提高到1.25万吨以上，可显著促进规模化的实现和产业集约度的提高。
复式反应技术及其装备在技术工艺变革方面，源于对热法炼镁的热化学、热物理及材料高温性能三个方面基础研究的突破，是从局部到整体、工艺到装备、技术到经济的系统性、综合性全面提升，而不是仅对现有技术进行单一、局部的性能改进，实现了以往历次皮江法技术改造都未能实现的综合技术进步。因此专家认为复式反应炉技术是自热法炼镁技术诞生以来，最具革命性的一次工艺变革，必将全面取代当前炼镁工艺而成为最具经济社会价值的、国内领先的主流炼镁技术。
七、典型应用案例
典型案例用户：开泰镁业有限公司
技术提供单位：宁夏三新镁业科技有限公司
复式反应技术原镁冶炼生产线，已运行一年有余。机制目前，经统计已实现的节能量已超过20000tce。若按该生产线运行10 年测算，一条生产线的节能量则超过20000tce。
八、推广前景和节能减排潜力
预计未来5年，该技术在行业内的推广潜力可达到33%，投资总额6亿元，节能能力38万tce/a，减排能力99万tCO2/a。
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