大型豎式還原罐壁面溫度分布特性研究

車玉思， 王成鐸， 孫玉福， 楊沛胥， 張少軍

(1.鄭州大學(xué) 河南省資源與材料工業(yè)技術(shù)研究院，河南 鄭州 450001； 2.鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

0 引言

目前，世界原鎂主要由中國的皮江法工藝生產(chǎn)，該工藝的主要缺點是依靠人工加料出渣、能耗高、技術(shù)裝備落后.為此，國內(nèi)外有研究人員開發(fā)了豎式還原罐法煉鎂，依靠球團(tuán)自身重力實現(xiàn)自動化排渣.如Yu等[1]開發(fā)了一種從上部加料、出渣的豎式還原罐;任玲等[2]設(shè)計了一種內(nèi)外嵌套的豎式套罐結(jié)構(gòu).豎式還原罐工作時長時間處于高溫和負(fù)壓狀態(tài)，還原罐壽命短，不僅影響生產(chǎn)，還會增加成本.從豎式還原罐的結(jié)構(gòu)可知，結(jié)晶段與過渡段通過法蘭連接，法蘭面的溫度決定了密封材料的選擇與密封性能的優(yōu)劣，法蘭面的溫度至關(guān)重要.同時，還原罐在靠近冷端部分容易在500～800 ℃時析出σ有害相導(dǎo)致產(chǎn)生密集裂紋[3]，破壞罐體，若能在還原罐上準(zhǔn)確找出σ相析出段，并采取相應(yīng)措施，可有效提高還原罐壽命.為此，筆者通過理論計算與數(shù)值模擬結(jié)合的方法對豎式還原罐沿軸向的傳熱和溫度分布特性進(jìn)行了研究．

1 豎式還原罐結(jié)構(gòu)及計算模型

1.1 豎式還原罐實際結(jié)構(gòu)

豎罐法是基于皮江法工藝開發(fā)，工作時罐內(nèi)絕對壓強低于20 Pa，反應(yīng)溫度通常維持在1 180～1 200 ℃[4]，其核心裝備還原罐如圖1(a)所示， 實現(xiàn)從上口自動加料，下口自動出渣.圖1(b)給出了豎式還原罐過渡段的結(jié)構(gòu)，由圓管、錐形管和法蘭組成.罐壁內(nèi)側(cè)和法蘭端面以上……