【正文】 輕量化技術(shù)及環(huán)保問題的需求更加刺激了鎂工業(yè)的發(fā)展。鎂合金作為最輕的工程金屬材料，具有高比強度、比剛度，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工，易回收等一系列優(yōu)點，在汽車、電子、電器、航天、航空和國防軍事工業(yè)領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，是繼鋼鐵和鋁合金之后發(fā)展起來的第三類金屬結(jié)構(gòu)材料。2006年，國家科技部又公布了“十一五”“鎂及鎂合金關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”的重大支撐項目，國家再投入5000萬元人民幣作為導(dǎo)向資金，用于鎂的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及鎂的應(yīng)用。因此鎂合金在汽車工業(yè)、手動工具、紡織機械、航天航空、信息產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用，從而導(dǎo)致持續(xù)增長。上個世紀(jì)八十年代以來，由于當(dāng)時世界鎂的需求量激增，而電解鎂建設(shè)的一次性投資高，建廠周期長，菱鎂礦原料短缺，“三廢”問題不易解決；皮江法煉鎂具有生產(chǎn)工藝簡單、投資省、見效快的優(yōu)點,適應(yīng)了世界鎂市場的需求，在我國得到了長足的發(fā)展。從我國鎂工業(yè)現(xiàn)狀看，主要問題是結(jié)構(gòu)性矛盾突出，低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重。經(jīng)過企業(yè)合并，2007年按產(chǎn)量萬噸以上計鎂企業(yè)共15家， %。在環(huán)保壓力下，這部分企業(yè)面臨著停產(chǎn)和關(guān)閉的命運。因此，急需以新技術(shù)和先進(jìn)裝備改造和提升鎂合金冶煉及加工產(chǎn)業(yè)水平，建立科技型、環(huán)保型、效益型的機械化、自動化的“新型鎂合金綜合利用示范企業(yè)”，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鎂合金，以帶動和影響鎂冶煉行業(yè)健康有序地發(fā)展。項目的實施不僅對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用，同時對我國鎂產(chǎn)業(yè)水平升級，促進(jìn)其優(yōu)化發(fā)展也具有重要意義。本經(jīng)濟開發(fā)區(qū)依托煤炭資源優(yōu)勢，重點發(fā)展煤炭、電力、煤化工、石油化工、精細(xì)化工及資源綜合利用的建材和新材料加工等產(chǎn)業(yè)，真正把資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢。旗下?lián)碛兴募腋咝录夹g(shù)企業(yè)，數(shù)十家骨干企業(yè)技術(shù)力量雄厚，配備了先進(jìn)檢測儀器的現(xiàn)代化實驗室，這些都為鎂合金產(chǎn)業(yè)化項目的建設(shè)提供了必需的技術(shù)和人才。㈢、采用新型壓球機用Q=8 t/h鑲嵌輥皮壓球機代替目前Q=3～5t/h普通壓球機，成球率高，含粉量少，更換輥皮方便快捷，提高壓球工序生產(chǎn)和經(jīng)濟效率。以技術(shù)、裝備和控制的高起點，保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。本項目在能源結(jié)構(gòu)上，采用清潔的半焦煤氣作原鎂和鎂合金生產(chǎn)的燃料，實現(xiàn)能源高效益和高效率的利用，生產(chǎn)過程中的余熱全部回收利用，減少能源的浪費；本項目在資源利用上，力求構(gòu)建節(jié)約型、資源循環(huán)型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，變廢為寶。 設(shè)計依據(jù)⑴ 有限公司委托山西省化工設(shè)計院完成“年產(chǎn)十萬噸鎂合金項目”可行性報告的技術(shù)咨詢合同；⑵ 鎂業(yè)有限公與山西省化工設(shè)計院共同確認(rèn)的技術(shù)方案；⑶ 鎂業(yè)有限公司提供的設(shè)計基礎(chǔ)資料。本項目由硅鐵生產(chǎn)線、鎂及鎂合金生產(chǎn)線、還原罐回收再生生產(chǎn)線等幾個部分構(gòu)成。硅鐵是鎂冶煉生產(chǎn)的還原劑，本項目建設(shè)硅鐵合金生產(chǎn)線，可為鎂冶煉原料供應(yīng)提供充分的保障，同時，硅鐵生產(chǎn)在原料供應(yīng)上又可充分利用本項目生產(chǎn)的蘭碳。鎂合金廠設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)10萬噸鎂合金，年產(chǎn)120萬噸蘭碳生產(chǎn)線，副產(chǎn)半品焦化煤氣正好滿足鎂及鎂合金生產(chǎn)的燃料供應(yīng)；年產(chǎn)10萬噸硅鐵全部供應(yīng)給鎂冶煉生產(chǎn)，用作鎂冶煉還原劑；還原罐回收再生生產(chǎn)線可使還原罐從生產(chǎn)消耗到回收再生實現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)；年產(chǎn)100萬噸水泥粉磨站可全部利用鎂冶煉還原渣。園區(qū)地處大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，屬中溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，其特點表現(xiàn)為冬長夏短，降水量小，春秋多風(fēng)沙，蒸發(fā)量大，日照時數(shù)長。計劃用地9613畝，一期項目計劃征用位于開發(fā)區(qū)安慶大道與南環(huán)路交叉口東側(cè)約2000畝用地，符合當(dāng)?shù)匾?guī)劃要求，已得到土地規(guī)劃局同意。能源狀況：周邊煤礦很多，有電煤、焦煤，可為鎂合金生產(chǎn)提供清潔能源。青龍山冶鎂白云巖礦區(qū)：：7個主要礦層，其他平均厚度均小于2米；％，SiO2 ％，詳查探獲資源量為（111b）＋（112b）＋（333）。燃料：本項目燃料以年產(chǎn)120萬噸蘭碳生產(chǎn)線的副產(chǎn)半焦化煤氣做燃料，正好滿足鎂及鎂合金生產(chǎn)的燃料供應(yīng)，以進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)表表11 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)表序號指 標(biāo) 名 稱單位數(shù)量備注1建設(shè)規(guī)模建設(shè)規(guī)模t/a1000002設(shè)計規(guī)模鎂合金t/a100000蘭炭t/a12000003噸鎂合金消耗指標(biāo)白云石t/t硅鐵t/t熔劑t/t螢石t/t還原罐只/t半焦煤氣Nm3/t鋁錠t/t鋅錠t/t鋁錳合金t/t合金熔劑t/t新水m3/t20交流電kwh/t1800其中kwh/t合金生產(chǎn)及制罐用電kwh/t220鍋爐房用電硅鐵交流電耗kwh/t9000硅鐵生產(chǎn)用電4主要原燃材料年耗白云石t/a1021520硅鐵t/a108280螢石t/a15160還原罐只/a20000熔劑t/a15830鋁錠t/a4460鋅錠t/a1120鋁錳合金t/a5580煤t/a628848蘭碳用煤 通過大量的調(diào)查研究與分析，對 鎂業(yè)有限公司年產(chǎn)十萬噸鎂合金綜合利用項目的綜合評價如下：① 鎂業(yè)有限公司年產(chǎn)十萬噸鎂合金綜合利用項目具有較好的發(fā)展背景和市場機遇；② 該項目的建設(shè)，充分利用了當(dāng)?shù)刎S富的白云石資源，便利的交通條件，原料、燃料、水及電供應(yīng)充足，價格具有一定優(yōu)勢。由于鎂合金是工業(yè)應(yīng)用最輕的金屬材料并擁有良好的阻尼減震性能，可減輕汽車質(zhì)量以降低油耗和污染，提高安全性能，鎂合金材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用與日俱增。汽車工業(yè)已成為鎂合金應(yīng)用增長的主要驅(qū)動力。鎂合金所具有的優(yōu)異的薄壁鑄造性能及良好的比強度、比剛度和抗撞能力，能充分滿足3C產(chǎn)品高度集成化、輕薄化、微型化、抗摔撞及電磁屏蔽、散熱和環(huán)保要求，在信息產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。航空材料減重帶來的經(jīng)濟效益和性能的改善十分顯著，商用飛機與汽車減重相同質(zhì)量帶來的燃油費用節(jié)省，前者是后者的近100倍。目前其應(yīng)用領(lǐng)域包括各民用、軍用飛機的發(fā)動機零部件、螺旋槳、齒輪箱、支架結(jié)構(gòu)以及火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星的一些零部件。鎂也被廣泛用作鋼的脫硫劑。鋁鎂合金既輕又硬，抗蝕性能好，可焊，可表面處理，是制造飛機、火箭、快艇、車輛等的重要材料。鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，可作為犧牲陽極對陰極材料進(jìn)行保護。鎂合金的市場正處于快速發(fā)展時期，并受到我國政府的極力支持。中國鎂產(chǎn)量及占全球產(chǎn)量的比例見表21及圖21。近年中國鎂產(chǎn)品出口量變化見表13及圖12。從2001年開始，壓鑄業(yè)中鎂的消費成為最大的消費領(lǐng)域，這主要是由于汽車的大量生產(chǎn)引起。我國鎂合金價格與鎂錠關(guān)聯(lián)緊密，常用鎂合金比鎂錠高約2000～2500元/噸。受出口退稅取消及征收10%出口稅；人民幣升值；能源及勞動力價格上漲壓力日增；環(huán)保要求日嚴(yán)；國內(nèi)外市場消費趨旺等影響，原鎂和鎂合金價格有機會向上拓展。生產(chǎn)工藝本項目建設(shè)內(nèi)容包括蘭碳生產(chǎn)線、鎂合金生產(chǎn)線、硅鐵生產(chǎn)線、還原罐再生回收生產(chǎn)線四個部分。 鎂合金生產(chǎn)工藝本項目的鎂合金生產(chǎn)過程可分為粗鎂制備、粗鎂精煉、合金生產(chǎn)三道工序，而粗鎂制備生產(chǎn)工序是鎂合金生產(chǎn)工藝過程最長、生產(chǎn)成本最高的一道工序，其工藝的先進(jìn)性與否對商品鎂合金成本起決定性作用。 物理性質(zhì)：煅燒分解后具有一定的熱強度。③ 螢石：符合GB821687標(biāo)準(zhǔn)，要求CaF2≥95%，粒度≤120目。表31 原鎂標(biāo)準(zhǔn)(GB/T34992003)牌號化 學(xué) 成 份 %鎂不小于雜 質(zhì) 不 大 于FeSiNiCuAlMnClTiPbZn雜質(zhì)總和0⑥鋁錠符合GB1196—2002標(biāo)準(zhǔn)中Al 9990牌號指標(biāo)要求（%）：Al≥ 、Fe≤、Si≤、Cu≤、Ca≤、Mg≤、Zn≤,其它雜質(zhì)每種≤，雜質(zhì)總和≤。主要原材料用量見表34。物料由頂部料倉加入窯尾料倉后定量加入回轉(zhuǎn)窯經(jīng)其高溫煅燒后卸入冷卻機內(nèi)將物料冷卻至約150℃200℃排出冷卻機,冷卻機使用的空氣作為回轉(zhuǎn)窯燃燒的二次空氣進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯參與燃燒，煅燒煙氣經(jīng)煙氣處理系統(tǒng)回收余熱、除塵、環(huán)保達(dá)標(biāo)經(jīng)煙囪排放。高位倉下方安裝全自動連續(xù)電子配料秤，按工藝設(shè)定的三種物料配比(煅白：硅鐵：螢石=100：：)進(jìn)行自動配料。壓球機的篩下料匯入返料螺旋輸送機，經(jīng)提升機送回高位混合料倉后再循環(huán)利用。粗鎂熔化使用容量為2噸坩堝蓄熱室精煉爐。按合金要求成分和原料質(zhì)量計算各合金元素使用量，依據(jù)規(guī)程規(guī)定順序加入鎂液中，控制好溫度，待合金元素全部加入并熔化后，通N2氣攪拌，將合金熔劑用噴粉器密閉送入合金液內(nèi)進(jìn)行精煉。1% 。產(chǎn)品外包塑料薄膜，用打包機整體包裝或按用戶要求包裝后，叉車送成品庫。表面處理鎂合金錠熔化壓鑄去水口、切邊清理、打磨拋光機加品檢包裝出貨圖34 鎂合金壓鑄生產(chǎn)工藝流程 鎂合金壓鑄件生產(chǎn)工藝技術(shù)方案壓鑄生產(chǎn)設(shè)備選型以壓鑄機產(chǎn)能作為瓶頸產(chǎn)能進(jìn)行核算，按每天工作20小時，年工作日300天計算。⑵大型冷室鎂合金壓鑄生產(chǎn)線① DCC2000M平均生產(chǎn)周期約150/模，則年可生產(chǎn)鎂合金壓鑄件約：1200噸/年（360020300/150=1234000kg）。年產(chǎn)鎂合金壓鑄件約25008=20000噸。年產(chǎn)鎂合金壓鑄件約25008=20000噸。機加工車間跨度24m長72m軌頂標(biāo)高8m，表面處理車間跨度21m長60m軌頂標(biāo)高8m。鎂合金擠壓的基本原理、擠壓方法與設(shè)備、工具模具以及擠壓工藝參數(shù)的確定原則與鋁及鋁合金熱擠壓的基本相同。 酸 洗 化學(xué)氧化 陽極氧化 后 處 理 二次擠壓 人工時效 拉伸矯直 頭尾取樣 輥式矯直 手工矯直 檢 查 成品打印 氧化上色 成品檢查 包 裝圖35 鎂合金擠壓制品工藝流程 鎂合金擠壓生產(chǎn)工藝技術(shù)方案擠壓生產(chǎn)設(shè)備選型，本設(shè)計設(shè)9條擠壓生產(chǎn)線，選用800T擠壓機7臺，1250T擠壓機2臺，配套相應(yīng)的錠坯中頻加熱爐9臺，冷床及牽引機9臺，矯直切割機9套，模具加熱爐9臺，均質(zhì)退火爐9臺。目前鎂合金表面處理普遍采用化學(xué)或電化學(xué)的方法，在鎂合金表面形成致密完整的化學(xué)或電化學(xué)保護膜，再進(jìn)行涂裝，以達(dá)到防護和精飾的目的。工藝流程如下：⑵硅鐵生產(chǎn)原料該項目生產(chǎn)使用的原料主要有如下三類，其來源如下：a硅石：依賴當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)硅石礦，要求：SiO2≥97%； Al2O3≤%；P2O5≤%；表面清潔，不沾有泥砂等物；粒度：60~120mm。產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。喂入預(yù)熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折轉(zhuǎn)向上隨氣流運動，同時被分散。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解爐內(nèi)進(jìn)行；燃料大部分從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，延長了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優(yōu)化。煤氣站分兩個工序：造氣和煤氣洗滌脫硫等。 固定床煤氣發(fā)生爐，從其上部加煤裝置加入的原料煤以自重從上向下移動，氣化劑由底部入爐后，借鼓風(fēng)壓力和重度差自下向上流動，氣固兩相互呈逆流進(jìn)行熱交換。正常產(chǎn)能運行時。磚產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)強度級別平均強度指標(biāo)抗凍性指標(biāo)抗壓強度/MPa抗折強度/MPa抗壓強度/MPa磚的干質(zhì)量損失%20≮20≮416≯215≮15≮12≯210≮10≮8≯2 干燥收縮值：優(yōu)等品≯，一等品≯；合格品≯ 粉煤灰 用煤氣發(fā)生站的煤渣制備，采用標(biāo)準(zhǔn)JC40991《硅酸鹽建筑制品用粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)，如下表。 砂 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合JC40991《硅酸鹽建筑制品用砂》標(biāo)準(zhǔn)，采用無雜質(zhì)中粗砂。64m回轉(zhuǎn)窯，產(chǎn)能1600噸/日煅白，可以滿足需要。壓球機：選用國產(chǎn)現(xiàn)有技術(shù)成熟、產(chǎn)能最大的7t/h壓球機，按每天工作18小時計算，一期工程壓球機數(shù)量為：1926247。還原爐：選用技術(shù)成熟，節(jié)能效果好的橫罐蓄熱式還原爐，每臺爐裝50支還原罐；還原罐尺寸：直徑φ370mm、單罐平均裝料量175kg；還原周期12小時、。真空泵：預(yù)抽、主抽全部采用蒸汽射流真空泵，選用在鎂行業(yè)技術(shù)成熟、應(yīng)用最為普遍的LMZP—20000型號，每4臺還原爐200支罐配預(yù)抽、主抽泵1套。330247。半焦生產(chǎn)線——半焦?fàn)t：選用Ф310半焦?fàn)t，每臺爐日產(chǎn)半焦約360t，104Nm3,根據(jù)鎂合金生產(chǎn)對半焦煤氣的需求量(410104Nm3/d)，建設(shè)10臺半焦?fàn)t可滿足需要,半焦煤氣產(chǎn)量約有10%的合理余量。焦化生產(chǎn)線主要設(shè)備清單序號項目名稱規(guī)格與型號單位數(shù)量1半焦?fàn)tФ310臺102洗滌塔8臺53羅茨風(fēng)機　臺54風(fēng)機　臺45焦油庫Ф610個56煤氣罐Ф16個67破碎機250450臺58震動篩　臺49上煤機　臺1010皮帶機