金属镁还原炉膨胀现象成因与对策探究

一、还原炉运行原理与功能特性

金属镁还原炉通过高温热还原法从氧化镁中提取金属镁，工作温度通常维持在1200-1400℃区间。炉体结构需承受周期性热应力变化，这对材料性能和工艺控制提出严格要求。

二、膨胀现象产生机理分析

1.温度调控失衡

当炉温超过设计上限的时候，镁蒸气分压急剧升高，产生的膨胀应力超过炉体结构承受极限。同时高温会加速耐火材料的蠕变变形。

2.反应周期控制不当

在镁还原充分后继续维持高温环境，会导致残余反应物二次分解产生额外气体，造成炉腔压力异常升高。

3.材料兼容性问题

传统镁铬砖在长期高温环境下易发生晶相转变，热膨胀系数不匹配会导致砌体结构破坏。

三、系统性解决方案

1.智能温控系统建设

采用分布式测温传感器配合模糊PID算法，实现反应区温度梯度有效调控，温差控制在±5℃范围内。

2.过程监控技术升级

引入在线质谱分析仪实时监测炉内气体成分，建立反应终点判断模型，实现较确切的还原周期控制。

3.新型复合材料应用

采用氧化铝-碳化硅复合耐火材料，其热膨胀系数与金属壳体匹配度达95%以上，高温强度提升约40%。

通过实施温度有效控制、优化工艺参数及改进炉体材料等综合措施，可有效预防还原炉膨胀现象，保障金属镁生产线的安全稳定运行。