Производство магния на ОАО «СМЗ»

 Проектная  мощность 4 - 6 тыс.тонн в год.                                                           

           Основные  потребители :    Магнитогорский,   Нижнетагильский и Новолипецкий  металлургические  комбинаты.

 Россия,  производящая  7%  стали в мире  ( по оценке   Международного   института   чугуна  и стали )  имеет огромный  внутренний  потенциал для   потребления  соликамских десульфураторов.

     Рост  производства  алюминиевых  сплавов  может   произойти   в  следствии продолжении госполитики на   более  глубокую  переработку  алюминия,  в том числе,  идущего  по толлингу. Рост потребления алюминиевых сплавов ожидается и вследствии дальнейшего  осуществления проектов на Самарском и Красноярском  алюминиевых заводов по выпуску  пищевых  емкостей.

    АО   "СМЗ"   планирует   в   ближайшие   годы   довести  выпуск   автомобильных  дисков  до  100 тыс.штук в год.   Потенциальными   покупателями  являются  производители   отечественных машин  8  и  9  моделей ВАЗа, "Москвич 2141", "Волга", на которые могут ставиться магниевые колесные  диски.

       Потребители   на  внешнем  рынке  магниевой   продукции и их  среднегодовое

 потребление :

СТРАНЫ  ЗАПАДА :  Северная  Америка            -           180 - 190 тыс.тонн/год

                                            Южная  Америка           -            16 -   20 тыс.тонн/год

                                            Западная  Европа              -              80 -   90 тыс.тонн/год

                                            Азия + Океания                -             45 -   50 тыс.тонн/год

                                            Африка + Ближний Восток               5 -      8 тыс.тонн/год

 

 СТРАНЫ  ВОСТОЧНОЙ  ЕВРОПЫ :  Венгрия,  Болгария,  Румыния,  Чехия, Словакия

  КИТАЙ   -   25 -30  тыс.тонн/год

ОАО "СМЗ"  заключил  контракты на поставку магния и сплавов  для обеспечения  венгерских  предприятий в количестве 4000 тонн.

Около 500 тонн ежегодно потребляется Болгарией,  около 1000 - Польшей.

После выхода  из  кризиса   ожидается  рост  потребления   в   Румынии   до  уровня  не  ниже

3000 тонн, не менее  2000 тонн   Чехией   и   Словакией.    Потребление магния в этом  регионе в 2000-2005 гг., оценивается  в количестве 15-20 тыс.тонн/год.

Требования, предъявляемые к качеству готового продукта.

ГОСТ 804-93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание  технологического процесса получения  готового продукта

Описание  принципиальной схемы магниевого производства 1. Обезвоживание сырья (производство безводного карналлита). Обезвоживание карналлита идет в две стадии: 1.1. Первая стадия обезвоживания в печи кипящего слоя. В качестве топочного газа используется смесь природного газа и воздуха.

98-200°С

КС1 • MgCl₂ • 6Н₂ О-> КС1 • MgCl₂ • 2Н₂ О + 4Н₂ О,

                                    550-850°С

                КС1 • MgCl2 • 2Н2О-> КС1 • MgCl2 + 2H2О

 

Обогащенный карналлит в полувагонах  поступает на склад карналлита массой не менее 1200т. Мостовым грейферным краном карналлит загружается из траншеи  в приемный бункер, (масса вмещающегося обогащенного карналлита не более 12 т), и из него пластинчатым питателем и системой ленточных транспортеров подается в расходные бункера печей КС, откуда скребковыми питателями подается в печь КС для обезвоживания. В печь КС обогащенный карналлит подается с размерами частиц (25+5) мм.

По мере продвижения  карналлита по камерам печи происходит обезвоживание его за счет тепла  топочных газов.

Процесс обезвоживания  идет в три стадии:

1. в первой камере происходит удаление гигроскопической влаги и 
   нагревание материала;
2. во второй камере шестиводный карналлит обезвоживается до 
   двухводного;

3. в третьей камере двухводный карналлит обезвоживается до 
значения массовой доли воды 2-5%.

Обезвоженный карналлит  выгружается из печей в скребковые транспортеры и элеватором подается в силоса для складирования, транспортерами подается на вторую стадию обезвоживания в отделение печей СКН и хлораторов, или с помощью камерных питателей в силоса.

Общая масса вмещающегося обезвоженного карналлита в силоса не более 4800 т.

1.2. Вторая стадия обезвоживания осуществляется в хлораторе. В хлораторе обезвоженный карналлит плавится из него удаляются остатки воды. Массовая доля оксида магния сокращается до одного процента и менее. В результате получается безводный карналлит по формуле:

MgOHCl + С1₂ + С = MgCl ₂ + НС1+СО ₂

MgO + С1₂ + С = MgCl₂ + СО₂

 

Обезвоживание карналлита производится в хлораторах. В хлораторах одновременно с обезвоживанием осуществляется хлорирование окиси магния, образующейся в результате гидролиза хлористого магния.

Обезвоженный карналлит, получаемый на первой стадии обезвоживания в агрегатах печей обезвоживания транспортируется скребковыми транспортерами, расположенными в транспортной галерее, связывающей силоса для хранения обезвоженного карналлита с отделением второй стадии обезвоживания. Из транспортеров карналлит пересыпается по течкам в бункера, установленные над каждым агрегатом, откуда с помощью винтовых питателей загружается в плавильники хлораторов.

Хлоратор состоит из трех основных узлов: плавильника, служащего  для расплавления обезвоженного карналлита (а в хлораторах, работающих с реакторами НС1. также для хлорирования продуктов гидролиза), хлорирующих камер, служащих для прогрева расплавленного карналлита и хлорирования окиси магния, миксера, предназначенные для накопления и осветления расплава

Обезвоженный карналлит  расплавляется и окончательно обезвоживается за счет тепла, выделяющегося при  протекании электрического тока через  расплав. Из плавильника расплав  через преточный канал поступает  в первую хлорирующую камеру. В  средней стенке, разделяющей хлорирующие камеры, имеются два вертикальных канала. По одному из них расплав перетекает из первой камеры в другую, по другому каналу- из второй камеры в миксер. Из второй хлорирующей камеры расплав с массовой долей оксида магния не более 2,5% самотеком поступает в миксер хлоратора, где происходит отстаивание взвешенных в расплаве оксида магния, диоксида титана и других твердых примесей. Осветленный расплав через летку сливного устройства выпускается в ковши, установленные на электрокарах или другой вид транспорта и транспортируется в цех электролиза магния.

                                      

 

 2. Электролиз

На следующей стадии магний-сырец получают электролитическим  способом. Процесс идет в электролизерах. Сырьем служит безводный карналлит  и (или) хлорид магния титанового производства. Процесс осуществляется в электролизерах. В качестве рабочего электролита применяется расплав смеси хлоридов магния, калия, натрия и кальция.

Особенностью, используемой при получения магния из хлоридных  расплавов, является разная плотность электролита и магния. Плотность электролита больше плотности магния. Благодаря этому, магний всплывает на поверхность.

В расплаве хлорид магния диссоциирует с образованием ионовб

MgCl₂-Mg²⁺+2Cl-

При прохождении постоянного  электрического тока через электролит ионы направленное движение. Положительно заряженные катионы магния направляются к отрицательно заряженному катоду и, разряжаясь, переходят в магний металлический. Отрицательно заражение анионы хлора, разряжаясь на аноде с потерей электрона, превращаются в газообразный хлор.

Газообразный хлор в  виде пузырьков с поверхности  анода поднимается через слой электролита и собирается в анодном  пространстве, откуда его непрерывно отсасывают. Находящиеся в сырье  примеси, а также продукты гидролиза осаждаются на подину в виде шлама, который периодически выводят.

При использовании карналлитового сырья в электролизере быстро накапливаются балластные соли в  виде отработанного электролита  или шламоэлектролитной смеси (ШЭС), которую периодически удаляют из электролизера. ШЭС используют в производстве удобрений и противогололедного материала.

Магний-сырец с поверхности  электролита извлекают вакуум- ковшом

и на электрокаре доставляют в литейное отделение либо отправляют в химико-металлургический цех для использования в процессе получения титановой губки.

3. Производство товарного магния и сплавов

Для приготовления товарного  магния и сплавов на его основе используют магний-сырец. Полученный электролитическим  методом, он содержит ряд неметаллических  и металлических примесей, которые отрицательно влияют на свойства магния.

В литейном отделении  магний-сырец сливают в печь непрерывного рафинирования ПНР или в тигель, в зависимости от того, какой конечный продукт нам требуется получить.

3.1. Получение первичного магния Мг-90 в печи непрерывного 
рафинирования

Приготовление магния первичного сводится к процессу очистки магния-сырца  от примесей посредством отстаивания  металла в ПНР.

3.2. Получение Мг-95 в тигле

Для снижения содержания примесей магний-сырец подвергают рафинированию - плавки металла в тигле с добавлением флюса. Химическое действие флюса заключается в том, что щелочные металлы переходят в виде хлоридов в флюс, а нитриды и другие неметаллические примеси осаждаются на дно тигля.

3.3. Производство магниевых сплавов в тигле.

Для приготовления сплавов  в тигель загружаются навески  шихтовых металлов- алюминия, цинка  и других, а также флюсы.

3.4. Розлив первичного магния и сплавов на конвейере 
Переработка магния-сырца начинается с его заливки из вакуум-ковша

в рафинированную камеру колокола печи, при этом верхний  слой расплава магния, уже свободный  от примесей, перекачивается в литейную камеру электромагнитным насосом и  разливается в изложницы.

Оксидная пленка удаляется  с каждого слитка механически. Молодая сера используется для предотвращения окисления поверхности слитков.

 

Затем производится механическое клеймение чушек. Все чушки проходят визуальный контроль.

Магниевые протекторы   льются вручную либо механически  как в водоохлаждаемые, так и  неохлаждаемые формы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выявление основных факторов и параметров, характеризующих потребительскую ценность продукции. Определение ограничений, накладываемых технологией.

 

Дополнительное охлаждение анодных блоков, вследствие Т анодов уменьшается, следовательно меньше расход графита, => увеличивается срок службы анодов с 27 до 39 месяцев, => увеличивается мощность с 25689 т. (мг-сырца/год) до 27177 т. (мг-сырца/год).

 

1.                                                                                                                Таблица 1

 

Ключевые факторы	Параметры продукции  опред. велич.примеси – 0,001%	Примечания
Количество Mg	Mg – не < 99,9% Fe – не > 0,04% St – не > 0,009% Ni – не > 0,001% Cu – не > 0,004% ∆e – не > 0,002% Mn – не > 0,003%	ГОСТ 804-93

 

Ключевой фактор продукции, количество параметров продукции –  это показатели качества. Для выяснения  основных факторов и параметров продукции  создаваемых на базе действующих  технологий заполняем таблицу 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.при проведении обратного  анализа, указывают ограничения  по улучшению параметров, которая  накладывает действующая технология.

 

Таблица2

параметры		Ключевые факторы		Необходимый Ур.		-\\-
наименование	Направ,предел.изм	наименование	Направ,предел.изм.	параметры	факторы
Mg Fe – St – Ni – Cu – ∆e – Mn –	не < 99,9% не > 0,04% не > 0,009% не >0,001% не >0,004% не >0,002% не >0,003%	Кач. Mg	ГОСТ	не< 99	ГОСТ
↑ срока службы анодов	↑ с 27 до 39  месяцев	↑ мощности	↑ с 25689 т. до 27177 т.	39 мес.	27177т/mg-сырца

 

 

Таблица 3

параметр	Предел изменения 2-го параметра	Факторы огранич. Техн.		Возм. альтернативные применения			предложение
		Наименование	Вел.огран.	наименование	Предел огран.	Пробема
1	2	3	4	5	6	7	8
↑ срока службы анодов	Не < 39 мес.	мощность	25689	Увеличение нагрузки на электролизер	-\\-	Уменьшение выхода по току => ↑ энерго- затраты	Принудительное охлаждение анода