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中國是世界原鎂的產(chǎn)業(yè)大國，原鎂產(chǎn)量占到全世界的80%以上，但中國目前的原鎂冶煉工藝仍以沿用了70多年的小罐皮江法為主。該法以小型合金罐為還原容器，煤氣或原煤作為外加熱燃料，存在單罐單次產(chǎn)量低、能耗高、污染大、裝備自動化程度低，爐渣氧化鎂含量高，無法直接利用等諸多問題。為此，國家將粗鎂冶煉列入限制發(fā)展的產(chǎn)業(yè)目錄。所以，開發(fā)高效、清潔化的快速工業(yè)煉鎂技術(shù)在鎂產(chǎn)業(yè)發(fā)展中勢在必行。
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近20年來，針對皮江法存在的問題，研究者主要集中在對皮江法的原料、溫度、還原罐的規(guī)格、加熱方式等方面進行了探討和改進，取得了一定成效，但難以從根本上解決小罐皮江法的弊端。
西安科技大學(xué)王曉剛團隊提出和設(shè)計了以內(nèi)熱法豎式爐作為大型反應(yīng)煉鎂容器，以清潔的電作為加熱方式，采用方便、便捷的的電作為加熱源，力圖徹底解決還原過程中的污染大、能耗大、勞動強度大根本問題。
近期，該團隊通過工業(yè)化試驗研究試驗，基本實現(xiàn)了快速高效和連續(xù)性的提煉鎂的過程，且各項指標(biāo)優(yōu)于皮江法，工業(yè)化試驗的整體裝備。
電內(nèi)熱法半工業(yè)化試驗成功
王曉剛團隊在歷時近4年的半工業(yè)化試驗過程中，以半工業(yè)化試驗爐的裝料量在1.5噸左右為指標(biāo)，共進行了10余次的試驗，獲取了一系列的工業(yè)化參數(shù)和工藝指標(biāo)。
工業(yè)化試驗取得新進展
該團隊在半工業(yè)化試驗的基礎(chǔ)上，進一步的放大試驗裝置，設(shè)計和制造了裝料量在4噸以上的快速煉鎂爐。在工業(yè)化試驗時，共加入4噸的原料和墊料，其中球團料約為2噸，還原鎂渣作為隔熱墊料約為2噸，試驗過程最高升溫到1275℃，共耗電2650kWh，整個高溫階段的真空度保持在10Pa——15Pa。
整個高溫段時間還原周期為4小時，該段的能耗約為1620kWh，占總耗能的61%，得到粗鎂為320kg，料鎂比約為6.25，折算噸鎂耗電約8280kWh。所得粗鎂的純度約為99.903wt.%。其粗鎂中的雜質(zhì)含量如表2所示，且雜質(zhì)含量主要以硅和鈣為主，可能與真空條件下鈣和硅化合物的揮發(fā)有關(guān)。
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