镁电解及精炼车间设计(magnesium cell room and refining shop design)

用电解法制取粗镁，再通过精炼得到合格金属镁的镁厂车间设计。电解镁用原料有无水氯化镁和无水光卤石。无水氯化镁有以氧化镁或菱镁矿氯化及氯化镁水合物(MgCl2•6H2O)脱水制取的，还有克劳尔法生产海绵钛过程中返回的氯化镁。无水光卤石是用天然光卤石生产的人造光卤石或用氯化镁、氯化钾和废电解质(光卤石电解)合成的光卤石经两次脱水制取的。电解粗镁经过精炼去掉其中杂质，生产出质量符合要求的金属镁。此外，硅热法生产的结晶镁亦须精炼。设计主要内容为：工艺流程、主要设备选择、车间配置、技术要求和主要技术经济指标。

工艺流程 镁电解原料——氯化或脱水车间产出的无水氯化镁或无水光卤石(熔体料或固体颗粒料)送至电解车间，加入电解槽。电解析出的氯气经过管道送入收尘器，清除挥发物粉尘，再由氯气压缩机或氯气风机输送至氯化或脱水车间重复使用，多余的氯气液化后销售。定时地把电解析出的金属镁从电解槽中抽出，加入精炼炉。精炼后的镁熔液注入铸锭机铸成锭，包装出厂。长时间存放的镁锭，须经表面处理。电解和精炼工艺流程见图。

主要设备选择 电解设备有有隔板电解槽(I．G型槽)、无隔板电解槽和双极性电解槽。(1)有隔板电解槽。在可调极距的阴阳极间有一隔板，隔开电解产物镁和氯。此种电解槽电解析出的镁与氯分离好，电流效率较高，但槽电压高，吨镁电耗大，氯气逸出较多，环保条件差。(2)无隔板电解槽。由阴阳极所在的电解室和汇集镁的集镁室组成，阴阳极是固定的，其间无隔板，电解槽是密闭的。此种电解槽电流强度达300kA。与有隔板电解槽比较，单位面积槽底产能高，吨镁节电2000～3000kW•h、多回收氯气50～150kg，改善了环境，减轻了劳动强度。(3)双极性电解槽。阴阳极连接在一起，一面为阴极，另一面为阳极。电流从电解槽的一个端电极引进，从另一个端电极引出。三种电解槽比较，双极性电解槽生产lt镁的电耗最低，为9000～11000kW•h。日本昭和钛公司已将双极性电解槽用于海绵钛生产中返回的氯化镁电解。

电解镁厂一般选用无隔板电解槽。电解槽容量和数量根据电解镁厂的规模、工序的衔接、连续生产和投资少等因素确定。确定电解槽容量后，再确定电解槽总数、一个系列的电解槽数和系列数。

粗镁精炼可采用坩埚精炼炉或连续精炼炉。坩埚精炼炉为外加热式，用几种碱金属氯化物和碱土金属氯化物组成的熔剂除掉粗镁中杂质，又称熔剂精炼。坩埚精炼炉为间断生产，由于受传热条件的限制产能较小，一个车间需设数座坩埚炉。连续精炼炉为内加热式，有钟罩式和室式两种，连续生产，采用沉降方法除掉粗镁中杂质。连续精炼炉产能大，为5～100t／d，电耗较低。一个车间一般只需设1座连续精炼炉。一般年产5000t镁以下的电解镁厂和硅热法镁厂采用坩埚精炼炉，年产5000t镁以上的电解镁厂采用连续精炼炉。

车间配置与技术要求 镁电解槽槽电压为4～6V，电流强度为几十干安到几百千安，十几台到几十台电解槽串联。电解槽配置须力求减少导电母线上的电能损耗。一般，电解槽配置采用串联两行排列，两槽间距离1m左右。导电母线可布置在电解槽的上、下或侧部，力求母线最短，通常采用焊接连接。两槽间母线要有接触良好、切换方便的短路装置。电解过程中逸出的氯气和氯化氢对厂房和设备腐蚀性很强，厂房所有土建结构件和设备均涂刷防腐漆。电解原料氯化镁极易吸水潮解。生产操作中撤落的物料、电解质和电解槽中挥发出的氯化镁落到设备和厂房土建构件上，会破坏电气绝缘，容易造成人身和设备事故。因此，对厂房和设备的电气绝缘要求很高。站人进行操作的楼板与厂房墙、柱要绝缘，电解槽与基础要绝缘，槽基础分区要绝缘，桥式起重机要有良好的绝缘。

精炼设备一般配置在电解厂房的一端，也可配置在单独厂房里。海绵钛厂镁电解车间的粗镁精炼后不铸锭，直接用抬包将液体镁送到海绵钛还原工序。

主要技术经济指标 电解原料中杂质含量要求及电解、精炼主要技术经济指标分别见表1、表2和表3。

                                                                                                                                 表2电解主要技术经济指标