一、前 言
面临全球经济展开的不断扩大和资源耗竭与环境损坏日益严重的两层应战，巴西里约环发大会确立了和谐经济与环境的可持续展开战略及其举动纲要《21世纪议程》，并将清洁出产作为施行可持续展开战略的要害办法大力推广。世界各国积极响应并广泛选用，相继出台了各项环境法规、方针和法律制度，在全球范围内掀起了清洁出产活动的浪潮。1990年以来，联合国环境规划署已先后举办了六次世界清洁出产高档研讨会，并于1998年10月出台了《世界清洁出产宣言》，取得了巨大的环境与经济效益。
1992年我国将推广清洁出产列入《环境与展开十大对策》；1993年国家环境保护总局与国家经贸委在联合组织的第2次全国工业污染防治工作会议上，进一步明确提出工业污染防治必须向出产全进程改动，随之在世界银行及联合国环境署的支持下，国家环境保护总局组织了我国初次体系施行清洁出产的B－4演示项目：《促进中圉的清洁出产》；于1999年5月下发了《关于施行清洁出产演示试点方案的告诉》中挑选石化、冶金、化工、轻工、船只5个职业为清洁出产演示试点职业；并于2003年1月正式施行《中华人民共和国清洁出产促进法》。
我国作为全球最大的金属镁出产国，在冶金职业之一的金属镁职业推广清洁出产含义十分严重，但现在大部分的中小镁厂因为资金技能问题还止步不前，乃至许多方面不契合清洁出产的要求，并且相应的研讨展开的很少。针对这种状况，本研讨以一家小型金属镁厂为例对其进行清洁出产分析，为中小镁厂往后的工程规划及工程投运后的环境办理决策供给科学依据。
二、研讨实例
该厂选用皮江法出产金属镁。以煤粉作为燃料将白云石参加立窑中进行煅烧发作煅白。煅烧温度为1200℃～1250℃，其化学反应为：CaC03·MgC03＝Ca0·Mg0+ 2CO2。煅白、硅铁、萤石按份额混匀并磨至＜100目后送复原工段生成粗镁，首要化学反应为：2(MgO·Ca0) +Si(Fe)＝2Mg＋2CaO·SiO2＋（Fe）。再经过精粹或参加辅助剂即可出产出精镁或镁合金。出产工艺流程见下图：
G－大气；D－废渣；T－烟、粉尘；
W－废水；N－噪声；S－二氧化硫。
图 金属镁、镁合金出产工艺流程图
三、清洁出产分析
清洁出产是指不断采纳改进规划、运用清洁的动力和质料、选用先进的工艺技能与设备、改进办理、加强归纳运用等办法，从源头削减污染，进步资源运用功率，削减或许避免出产、效劳和产品运用进程中污染物的发作和排放，以减轻或许消除对人类健康和环境的损害。
（一）首要出产设备选型分析
1、煅烧窑
现在国内外首要选用立窑和回转窑。现将其各项技能经济目标比照分析，见表1。
表1 立窑和回转窑的技能经济目标比照
技能经济目标
立窑
回转窑
动力结构
原煤
煤气、天然气或重油
能耗
每吨耗煤30～50kg
每吨耗重油15kg
煅白活性
平均为25%
平均为30%～25%
环境污染
烟气需经净化设备净化后可合格排放
烟气无需净化即可合格排放
质料运用率
40%～50%
90%
热功率
平均为28%
平均为34%
镁复原实收率
72%
84%
设备出资
立窑出资是回转窑出资的六分之一
回转窑出资是立窑出资的六倍
回转窑归于清洁出产设备，满意我国对环境保护条件、动力的合理运用、机械化和自动化水平的要求，回转窑的运用已成为趋势。该厂因为规划较小出资有限仍选用立窑。主张在运用立窑煅烧白云石技能上进行改进。除完善操作、精选质料外，还应改进炉子结构、进步机械化程度、转换动力结构、选用半煤气外焚烧室、底部出料，再配套相应的环保办法。
2、复原炉
现在国内复原炉按加热办法不同首要分为燃煤复原炉和燃气复原炉。现将这两种设备的各项技能经济目标比照分析，见表2。
表2 燃煤复原炉和燃气复原炉技能经济目标比照
技能经济目标
燃煤复原炉
燃气复原炉
动力结构
原煤
煤气
能耗
每吨耗煤8.4吨
每吨耗煤7.87吨
环境污染
烟气需经净化设备净化后可合格排放
烟气无需净化即可合格排放
运用寿命
3.5～4个月
6个月，可相应节约5000元
每罐产镁量
13.76公斤
17.76公斤
设备出资
燃煤复原炉要装备煤气发作炉设备
燃气复原炉无需装备
燃气复原炉为清洁出产设备，本厂选用燃煤复原炉，设备落后，主张该厂转换复原炉设备。
3、精粹炉
加热办法有三种。电加热：无焚烧废气，但需添加电力负荷；以煤气为动力：焚烧废气可直接合格排放，一起须配套建造煤气发作炉设备增大出资额；该厂以原煤为燃料：出资小但焚烧烟气须进一步除尘净化才干合格排放。设备较为落后，不契合清洁出产的要求。主张依据本地资源优势或动力优势转换精粹炉加热办法。
（二）出产工艺比较分析
世界上镁的出产办法为电解法和硅热法（皮江法、内热法和半接连硅热法）。电解法：产值大可接连出产，经济效益好。但电耗大，出资大，镁的质量稍差，出产进程中发作很多毒性较大的污染物Cl2和HCI，环境污染重；半接连硅热法和内热法：经济效益好，运转本钱低，但建厂出资大；皮江法：工艺简略，出资省，镁的质量好，出产进程中首要发作烟（粉）尘、二氧化硫，对环境损害相对小，环境污染相对简单处理，是比较老练的出产工艺。现在我国70%的镁厂均选用皮江法，鉴于该厂的经济技能水平，选用皮江法出产金属镁，工艺挑选较为合理。
（三）原辅材料及动力耗费分析
因为金属镁冶炼的清洁出产职业标准现在还未出台，本研讨搜集了国内外有代表性供应商的首要技能经济目标，见表3，以作为参比目标。
表3 国内外硅热法出产镁的首要技能经济目标
首要技能
经济目标
中 国
皮江法
日本古河
皮江法
日本宇都
皮江法
意大利
内热法
法 国
半接连法
该厂
皮江法
煅白（t／t镁）
6.5
4.59
4.97
5.18
6.10～6.70
8.73
硅铁（t／t镁）
1.40
1.06
1.10
0.96
1.05～1.15
1.10
萤石（t／t镁）
0 .16
0.16
0.06
－
－
0.15
电力（KW－h/t镁）
3500
1500
1950
8000
13500
6994
复原罐规格
16罐
16罐
20罐
1000KW
4500KW
16罐
单炉年产能(t/a)
290
350
375
660
2200
270
燃料耗费（×104KJ／t镁）
2.9
1.56
1.67
0.6
0.8
2.11
从表3中可看出：我国皮江法炼镁原材料耗费高、能耗高，除设备水平距离外，产中对质料白云石、硅铁、萤石的质量要求不严，对配料比和配料的准确性操控禁绝，工艺条件达不到要求，产品质量不稳定，镁收回率远低于国外先进目标，这是咱们应留意的当地。新世纪之初，我国把开发具有自己知识产权的世界领先的镁冶炼技能作为严重科技项目进行攻关，是十分正确的，也是必要的，特别是开发具有我国自己知识产权的先进的内热式复原炉炼镁技能，对进步我国炼镁冶金技能将起严重效果。因为它不仅能够节约很多的动力，改进环境，并且还大起伏下降镁冶炼的出产本钱。开始核算，选用先进的内热式反应炉炼镁复原技能，比选用现有技能能够下降出产本钱1000～1500元／t－Mg，节约烟煤10t/t－Mg。按我国每年出产20万t金属镁核算，我国一年本钱下降所发作的经济效益为2～3亿元，节约煤炭资源200万t（烟煤）。
该厂耗电量很大，应加强复原炉余热的归纳运用，运用余热锅炉发作的蒸汽直接带动压缩机抽真空，改动用抽真空的电耗。
该厂因为选用了节煤办法，使得出产吨镁产品煤耗较国内平均水平削减0.79×l04KJ／t镁，但仍是大于日本先进水平。
（四）污染操控办法分析
工艺排污节点见上图。
1、废气
该厂对煅烧烟气选用沉降室加湿法除尘器经脱硫除尘处理后高空排放；对复原炉烟气用沉降室加高效喷淋脱硫除尘器脱硫除尘；对精粹炉烟气并人复原炉净化体系一致处理；物料在破碎、细磨和运送进程粉尘大，该厂除加强设备密封外，还对各料落点设收尘设备，避免粉尘外溢于车间内形成环境污染；该厂在国内同职业废气处理方面尚归于较好水平，废气办理效果显著。炉窑脱硫功率≥75%，除尘功率≥96%．
处理后的烟气含尘浓度≤150mg/Nm3，S02排放浓度≤214mg/Nm3，污染物排放契合《工业炉窑大气污染物排放标准》的要求。考虑到复原炉烟气温度高，主张该厂设置余热锅炉，交换烟气的热量所发作的蒸汽做真空射流泵抽真空的动力，然后节约动力。
2、废水
该厂按水质不同进行相应的技能处理。对设备冷却水，因为运用前后只要温升改变，不做任何处理直接循环运用；对工业废水，中和其酸碱性后入沉积池沉积。上清液循环运用或守时外排，沉积污泥送至渣厂堆存。经过如上处理后，该厂新水用量为l42m3/d，循环水用量4880m3/d。二次运用水量39m3/d。重复运用水率高达97.2%。污水排放契合《污水归纳排放标准》二级标准。考虑到镁出产污水中含有很多盐类，特别是氯化钙和活性氯、氟、重金属等离子。主张镁厂建造脱盐设备，包含把所得盐卤加工成氯化钙产品溶液的设备。
3、固体废物归纳运用
该厂复原炉炉渣含CaO，MgO．SiO2和Fe2O3等，被用做水泥质料，代替部分熟料归纳运用，也可作为建材材料归纳运用；精粹渣含NaCl，MgCl2和KC1等，作为化工厂商的质料归纳运用；煅烧立窑、复原炉和精粹炉燃煤发作煤灰渣含SiO2和Al2O3等，作为建材材料归纳运用；质料车间通风除尘体系收回的粉尘回来体系运用；脱硫除尘体系的循环喷淋水经沉积池沉积排出的污泥首要为煤灰渣，送渣堆存。到达了清洁出产将废物减量化、无害化、资源化的要求。
四、中小镁厂进行清洁出产的主张和办法
厂商施行清洁出产，要从出产－环境保护－体化的准则动身。从我国现在中小镁厂的状况分析，主张如下：
（一）原辅材料的清洁性
从出产源头进行污染源削减操控，即优先挑选无毒、低毒、少污染的原辅材料以避免质料及产品对人类和环境的损害，在质料白云石、硅铁、粉中，粉是毒性的物质，使用2#熔剂加以代替。
（二）工艺设备的清洁性
选用转化运用率高、排污系数低、节能降耗且有利于出产操作操控自动化的新工艺和设备，到达节能、降耗、减污的意图。经过前文对该厂工艺设备清洁出产的分析，主张中小镁厂从久远考虑出资引入先进清洁的工艺设备。
（三）污染的防备和办理
除上文分析的“三废”防备办理的办法外，还应对球磨机采纳阻隔和防治噪音设备；对精粹进程发作的氯盐、氯化氢和二氧化硫等有害烟气应改进部分排烟和增设净化设备，削减烟害污染损害。
（四）出产进程的操控和办理
出产进程操控，首要是操控重要出产目标，如经过进步煅白活性度、挑选合理配料比、进步复原时真空度来进步镁复原实收率；经过下降料镁比、下降硅铁单耗、下降复原罐耗费来下降物耗；经过合理操控空气耗费系数、合理挑选煤气烧嘴、改进炉体结构、余热收回来下降能耗；削减烟气中的污染物排放；经过进步水的重复运用率和污染物排放归纳合格率，固体废弃物减量化、资源化和无害化，进步环境保护设备的完好率和开发率。出产进程办理首要是强化清洁出产认识；强化岗位、工序按标准化操作；运用行政、经济等手法，根绝或削减出产进程的“跑冒滴漏”。
五、结束语
金属镁作业能耗高、物耗大、废物多。经过推广清洁出产，选用清洁的原辅材料、先进的工艺设备和出产操作进程及有用的污染防治办法，进步中小镁厂的环境效益和经济效益，完成资源化出产，走上可持续展开之路。
面临全球经济展开的不断扩大和资源耗竭与环境损坏日益严重的两层应战，巴西里约环发大会确立了和谐经济与环境的可持续展开战略及其举动纲要《21世纪议程》，并将清洁出产作为施行可持续展开战略的要害办法大力推广。世界各国积极响应并广泛选用，相继出台了各项环境法规、方针和法律制度，在全球范围内掀起了清洁出产活动的浪潮。1990年以来，联合国环境规划署已先后举办了六次世界清洁出产高档研讨会，并于1998年10月出台了《世界清洁出产宣言》，取得了巨大的环境与经济效益。
1992年我国将推广清洁出产列入《环境与展开十大对策》；1993年国家环境保护总局与国家经贸委在联合组织的第2次全国工业污染防治工作会议上，进一步明确提出工业污染防治必须向出产全进程改动，随之在世界银行及联合国环境署的支持下，国家环境保护总局组织了我国初次体系施行清洁出产的B－4演示项目：《促进中圉的清洁出产》；于1999年5月下发了《关于施行清洁出产演示试点方案的告诉》中挑选石化、冶金、化工、轻工、船只5个职业为清洁出产演示试点职业；并于2003年1月正式施行《中华人民共和国清洁出产促进法》。
我国作为全球最大的金属镁出产国，在冶金职业之一的金属镁职业推广清洁出产含义十分严重，但现在大部分的中小镁厂因为资金技能问题还止步不前，乃至许多方面不契合清洁出产的要求，并且相应的研讨展开的很少。针对这种状况，本研讨以一家小型金属镁厂为例对其进行清洁出产分析，为中小镁厂往后的工程规划及工程投运后的环境办理决策供给科学依据。
二、研讨实例
该厂选用皮江法出产金属镁。以煤粉作为燃料将白云石参加立窑中进行煅烧发作煅白。煅烧温度为1200℃～1250℃，其化学反应为：CaC03·MgC03＝Ca0·Mg0+ 2CO2。煅白、硅铁、萤石按份额混匀并磨至＜100目后送复原工段生成粗镁，首要化学反应为：2(MgO·Ca0) +Si(Fe)＝2Mg＋2CaO·SiO2＋（Fe）。再经过精粹或参加辅助剂即可出产出精镁或镁合金。出产工艺流程见下图：
G－大气；D－废渣；T－烟、粉尘；
W－废水；N－噪声；S－二氧化硫。
图 金属镁、镁合金出产工艺流程图
三、清洁出产分析
清洁出产是指不断采纳改进规划、运用清洁的动力和质料、选用先进的工艺技能与设备、改进办理、加强归纳运用等办法，从源头削减污染，进步资源运用功率，削减或许避免出产、效劳和产品运用进程中污染物的发作和排放，以减轻或许消除对人类健康和环境的损害。
（一）首要出产设备选型分析
1、煅烧窑
现在国内外首要选用立窑和回转窑。现将其各项技能经济目标比照分析，见表1。
表1 立窑和回转窑的技能经济目标比照
技能经济目标
立窑
回转窑
动力结构
原煤
煤气、天然气或重油
能耗
每吨耗煤30～50kg
每吨耗重油15kg
煅白活性
平均为25%
平均为30%～25%
环境污染
烟气需经净化设备净化后可合格排放
烟气无需净化即可合格排放
质料运用率
40%～50%
90%
热功率
平均为28%
平均为34%
镁复原实收率
72%
84%
设备出资
立窑出资是回转窑出资的六分之一
回转窑出资是立窑出资的六倍
回转窑归于清洁出产设备，满意我国对环境保护条件、动力的合理运用、机械化和自动化水平的要求，回转窑的运用已成为趋势。该厂因为规划较小出资有限仍选用立窑。主张在运用立窑煅烧白云石技能上进行改进。除完善操作、精选质料外，还应改进炉子结构、进步机械化程度、转换动力结构、选用半煤气外焚烧室、底部出料，再配套相应的环保办法。
2、复原炉
现在国内复原炉按加热办法不同首要分为燃煤复原炉和燃气复原炉。现将这两种设备的各项技能经济目标比照分析，见表2。
表2 燃煤复原炉和燃气复原炉技能经济目标比照
技能经济目标
燃煤复原炉
燃气复原炉
动力结构
原煤
煤气
能耗
每吨耗煤8.4吨
每吨耗煤7.87吨
环境污染
烟气需经净化设备净化后可合格排放
烟气无需净化即可合格排放
运用寿命
3.5～4个月
6个月，可相应节约5000元
每罐产镁量
13.76公斤
17.76公斤
设备出资
燃煤复原炉要装备煤气发作炉设备
燃气复原炉无需装备
燃气复原炉为清洁出产设备，本厂选用燃煤复原炉，设备落后，主张该厂转换复原炉设备。
3、精粹炉
加热办法有三种。电加热：无焚烧废气，但需添加电力负荷；以煤气为动力：焚烧废气可直接合格排放，一起须配套建造煤气发作炉设备增大出资额；该厂以原煤为燃料：出资小但焚烧烟气须进一步除尘净化才干合格排放。设备较为落后，不契合清洁出产的要求。主张依据本地资源优势或动力优势转换精粹炉加热办法。
（二）出产工艺比较分析
世界上镁的出产办法为电解法和硅热法（皮江法、内热法和半接连硅热法）。电解法：产值大可接连出产，经济效益好。但电耗大，出资大，镁的质量稍差，出产进程中发作很多毒性较大的污染物Cl2和HCI，环境污染重；半接连硅热法和内热法：经济效益好，运转本钱低，但建厂出资大；皮江法：工艺简略，出资省，镁的质量好，出产进程中首要发作烟（粉）尘、二氧化硫，对环境损害相对小，环境污染相对简单处理，是比较老练的出产工艺。现在我国70%的镁厂均选用皮江法，鉴于该厂的经济技能水平，选用皮江法出产金属镁，工艺挑选较为合理。
（三）原辅材料及动力耗费分析
因为金属镁冶炼的清洁出产职业标准现在还未出台，本研讨搜集了国内外有代表性供应商的首要技能经济目标，见表3，以作为参比目标。
表3 国内外硅热法出产镁的首要技能经济目标
首要技能
经济目标
中 国
皮江法
日本古河
皮江法
日本宇都
皮江法
意大利
内热法
法 国
半接连法
该厂
皮江法
煅白（t／t镁）
6.5
4.59
4.97
5.18
6.10～6.70
8.73
硅铁（t／t镁）
1.40
1.06
1.10
0.96
1.05～1.15
1.10
萤石（t／t镁）
0 .16
0.16
0.06
－
－
0.15
电力（KW－h/t镁）
3500
1500
1950
8000
13500
6994
复原罐规格
16罐
16罐
20罐
1000KW
4500KW
16罐
单炉年产能(t/a)
290
350
375
660
2200
270
燃料耗费（×104KJ／t镁）
2.9
1.56
1.67
0.6
0.8
2.11
从表3中可看出：我国皮江法炼镁原材料耗费高、能耗高，除设备水平距离外，产中对质料白云石、硅铁、萤石的质量要求不严，对配料比和配料的准确性操控禁绝，工艺条件达不到要求，产品质量不稳定，镁收回率远低于国外先进目标，这是咱们应留意的当地。新世纪之初，我国把开发具有自己知识产权的世界领先的镁冶炼技能作为严重科技项目进行攻关，是十分正确的，也是必要的，特别是开发具有我国自己知识产权的先进的内热式复原炉炼镁技能，对进步我国炼镁冶金技能将起严重效果。因为它不仅能够节约很多的动力，改进环境，并且还大起伏下降镁冶炼的出产本钱。开始核算，选用先进的内热式反应炉炼镁复原技能，比选用现有技能能够下降出产本钱1000～1500元／t－Mg，节约烟煤10t/t－Mg。按我国每年出产20万t金属镁核算，我国一年本钱下降所发作的经济效益为2～3亿元，节约煤炭资源200万t（烟煤）。
该厂耗电量很大，应加强复原炉余热的归纳运用，运用余热锅炉发作的蒸汽直接带动压缩机抽真空，改动用抽真空的电耗。
该厂因为选用了节煤办法，使得出产吨镁产品煤耗较国内平均水平削减0.79×l04KJ／t镁，但仍是大于日本先进水平。
（四）污染操控办法分析
工艺排污节点见上图。
1、废气
该厂对煅烧烟气选用沉降室加湿法除尘器经脱硫除尘处理后高空排放；对复原炉烟气用沉降室加高效喷淋脱硫除尘器脱硫除尘；对精粹炉烟气并人复原炉净化体系一致处理；物料在破碎、细磨和运送进程粉尘大，该厂除加强设备密封外，还对各料落点设收尘设备，避免粉尘外溢于车间内形成环境污染；该厂在国内同职业废气处理方面尚归于较好水平，废气办理效果显著。炉窑脱硫功率≥75%，除尘功率≥96%．
处理后的烟气含尘浓度≤150mg/Nm3，S02排放浓度≤214mg/Nm3，污染物排放契合《工业炉窑大气污染物排放标准》的要求。考虑到复原炉烟气温度高，主张该厂设置余热锅炉，交换烟气的热量所发作的蒸汽做真空射流泵抽真空的动力，然后节约动力。
2、废水
该厂按水质不同进行相应的技能处理。对设备冷却水，因为运用前后只要温升改变，不做任何处理直接循环运用；对工业废水，中和其酸碱性后入沉积池沉积。上清液循环运用或守时外排，沉积污泥送至渣厂堆存。经过如上处理后，该厂新水用量为l42m3/d，循环水用量4880m3/d。二次运用水量39m3/d。重复运用水率高达97.2%。污水排放契合《污水归纳排放标准》二级标准。考虑到镁出产污水中含有很多盐类，特别是氯化钙和活性氯、氟、重金属等离子。主张镁厂建造脱盐设备，包含把所得盐卤加工成氯化钙产品溶液的设备。
3、固体废物归纳运用
该厂复原炉炉渣含CaO，MgO．SiO2和Fe2O3等，被用做水泥质料，代替部分熟料归纳运用，也可作为建材材料归纳运用；精粹渣含NaCl，MgCl2和KC1等，作为化工厂商的质料归纳运用；煅烧立窑、复原炉和精粹炉燃煤发作煤灰渣含SiO2和Al2O3等，作为建材材料归纳运用；质料车间通风除尘体系收回的粉尘回来体系运用；脱硫除尘体系的循环喷淋水经沉积池沉积排出的污泥首要为煤灰渣，送渣堆存。到达了清洁出产将废物减量化、无害化、资源化的要求。
四、中小镁厂进行清洁出产的主张和办法
厂商施行清洁出产，要从出产－环境保护－体化的准则动身。从我国现在中小镁厂的状况分析，主张如下：
（一）原辅材料的清洁性
从出产源头进行污染源削减操控，即优先挑选无毒、低毒、少污染的原辅材料以避免质料及产品对人类和环境的损害，在质料白云石、硅铁、粉中，粉是毒性的物质，使用2#熔剂加以代替。
（二）工艺设备的清洁性
选用转化运用率高、排污系数低、节能降耗且有利于出产操作操控自动化的新工艺和设备，到达节能、降耗、减污的意图。经过前文对该厂工艺设备清洁出产的分析，主张中小镁厂从久远考虑出资引入先进清洁的工艺设备。
（三）污染的防备和办理
除上文分析的“三废”防备办理的办法外，还应对球磨机采纳阻隔和防治噪音设备；对精粹进程发作的氯盐、氯化氢和二氧化硫等有害烟气应改进部分排烟和增设净化设备，削减烟害污染损害。
（四）出产进程的操控和办理
出产进程操控，首要是操控重要出产目标，如经过进步煅白活性度、挑选合理配料比、进步复原时真空度来进步镁复原实收率；经过下降料镁比、下降硅铁单耗、下降复原罐耗费来下降物耗；经过合理操控空气耗费系数、合理挑选煤气烧嘴、改进炉体结构、余热收回来下降能耗；削减烟气中的污染物排放；经过进步水的重复运用率和污染物排放归纳合格率，固体废弃物减量化、资源化和无害化，进步环境保护设备的完好率和开发率。出产进程办理首要是强化清洁出产认识；强化岗位、工序按标准化操作；运用行政、经济等手法，根绝或削减出产进程的“跑冒滴漏”。
五、结束语
金属镁作业能耗高、物耗大、废物多。经过推广清洁出产，选用清洁的原辅材料、先进的工艺设备和出产操作进程及有用的污染防治办法，进步中小镁厂的环境效益和经济效益，完成资源化出产，走上可持续展开之路。
