在金屬鎂的工業化生產領域，冶煉工藝主要分為 “電解法” 與 “熱還原法” 兩大類別。其中，中國超過 98% 的金屬鎂采用熱還原法進行生產，而硅熱法（硅熱還原法，又稱皮江法）憑借成本低、工藝靈活等優勢，成為熱還原法中的主流工藝，并在全球鎂工業中占據主導地位。硅熱法煉鎂的核心環節在于還原工序，依據還原罐放置方式的不同，還原爐主要分為豎罐還原爐和橫罐還原爐，兩者在技術特點、生產效率及綜合成本等方面存在顯著差異。

一、硅熱法煉鎂工藝基礎概述

硅熱法煉鎂以煅燒白云石（簡稱 “煅白”）為主要原料，硅鐵作為還原劑，螢石充當礦化劑。經配料、球磨、冷壓成型等一系列工序后，將制得的球團置于耐熱合金還原罐中，在大約 1250℃的高溫環境以及 13.3 Pa 以下的真空條件下發生還原反應。反應過程中，生成的鎂蒸氣經冷凝系統處理后得到粗鎂，隨后再經過精煉、澆鑄等后續工序，最終產出符合國家標準的商品鎂。還原工序作為整個硅熱法煉鎂工藝的核心部分，其效率直接關系到生產過程中的能耗水平、成本控制以及產品質量，還原爐設計則是決定鎂還原效率的關鍵因素之一。

二、豎罐與橫罐還原爐核心差異剖析

（一）還原罐規格與還原周期

豎罐還原爐的還原罐內徑相對較大，常見的罐徑規格涵蓋 600㎜、720㎜、810㎜、900㎜，甚至存在超過 1000㎜的大規格罐徑。由于罐徑較粗，罐外加熱時，罐內球團間的熱量傳遞主要依賴熱傳導方式，這導致還原反應速率相對較慢，還原反應周期也因此延長。具體而言，小罐徑的豎罐還原爐還原周期約為 18 小時，而大罐徑的豎罐還原爐還原周期則可達到 24 小時。

相比之下，橫罐還原爐的還原罐內徑較小，主要罐徑規格集中在 350㎜、370㎜、380㎜、390㎜、400㎜等范圍。較小的罐徑有效縮短了熱量傳遞路徑，使得還原反應能夠更快速地進行，從而顯著縮短了還原周期。例如，350㎜罐徑的橫罐還原爐還原周期大約為 10.5 小時，370㎜罐徑的平均還原周期為 11 小時，而 400㎜罐徑的橫罐還原爐還原周期最長也僅約 14 小時，整體而言，橫罐還原爐的還原效率明顯高于豎罐還原爐。

（二）料鎂比與能耗效率

料鎂比是衡量生產過程中原料利用率的一項關鍵指標，具體指生產 1 噸鎂所需消耗的球團料重量。豎罐還原爐的噸鎂球團消耗量通常在 6.3 噸左右，盡管國內少數工廠通過優化工藝等措施，能夠使全年平均料鎂比低于 6.3 噸，但要達到 6.0 噸以下的情況極為罕見。這一現象與豎罐罐徑大導致罐內熱傳導不均衡有著直接關聯，熱傳導不均衡使得部分原料無法充分參與反應，從而造成原料利用率相對較低。

橫罐還原爐在料鎂比方面表現更為優異，其噸鎂球團消耗量普遍低于 6.3 噸。對于管理水平較高的工廠而言，甚至能夠將噸鎂球團消耗量控制在 5.8 噸以下，展現出更高的噸鎂熱效率。較小的罐徑使得熱量在罐內分布更加均勻，促使還原反應進行得更為充分，有效提升了原料的利用率。

（三）操作方式與自動化水平

豎罐還原爐采用頂部裝料的方式，這一設計使得其裝料工序自動化程度相對較高，能夠在一定程度上減少對人工操作的依賴，提高生產過程的穩定性和效率。然而，這種裝料方式需要大量起重設備的配合，無疑增加了生產過程中的用電量及配套設備的投入成本。同時，頻繁的吊裝操作還會相應地提高設備的檢修和維修頻率，增加檢修和維修耗材的使用量。

橫罐還原爐由于還原罐呈水平擺放狀態，其裝料和出料操作需要借助滑軌車與叉車的配合來完成，整體上屬于“機械 + 人工”操作模式，自動化程度相對較低。不過，橫罐還原爐的設備構成相對簡單，因此在設備投入方面成本相對較低，同時用電量和耗材消耗也相對較少，在一定程度上降低了生產成本。

（四）爐體設計與熱損失

豎罐還原爐作為一種近五六年才投入工業化應用的新型設備，在設計階段充分考慮了爐體散熱問題，因此其爐體保溫水平相對較高，有助于減少熱量的散失。然而，在 1250℃的高溫環境下，豎罐還原爐因存在 “煙囪效應”，在出爐后罐內壁的清渣操作變得較為困難。此外，操作過程中頻繁的吊裝作業也導致熱損失較為嚴重。尤其是豎罐還原爐由于罐徑較大，為優化罐內球團的導熱效果而增加了中心管設計，在每次更換罐內中心管時，都需要將溫度高達 1250℃左右的熱管吊出，這一過程不僅進一步加劇了熱損失，而且中心管易堵現象，增加了定期清理工作的難度和頻度。

橫罐還原爐的設計歷史較為悠久，盡管在近十多年來通過蓄熱體技術進行了多代改良，但其爐體散熱與保溫設計仍不夠理想，相較于豎罐還原爐，在節能挖潛方面還有較大的提升空間。不過，橫罐還原爐較小的罐徑在一定程度上彌補了其保溫缺陷，使得整體熱效率仍能保持在一個相對較高的水平。

（五）環保、安全與能耗表現

總體而言，豎罐還原爐和橫罐還原爐在環保治理、安全管控以及能耗水平等方面差距并不顯著，各自具有一定的優勢。豎罐還原爐裝料工序的高自動化程度有助于減少人工接觸風險，從而在一定程度上提高了生產過程的安全性。但其底部出渣的操作難度及安全環保的高投入仍無法完全消除其自身隱患；而橫罐還原爐由于其工藝技術相對成熟，降低了操作的復雜性，使得生產過程更加穩定可靠。盡管兩者在環保、安全和能耗方面各有特點，但均能滿足行業現行標準的基礎要求。

三、豎罐與橫罐還原爐的局限性以及行業未來發展方向

豎罐冶煉系統存在一些較為明顯的弊端。首先，其電能消耗大，耗材成本高，這在很大程度上增加了生產成本。其次，罐內清渣以及中心管更換操作過程中熱損失嚴重，進一步降低了能源利用效率。此外，罐徑大導致罐內熱傳導不均勻，使得料鎂比偏高，增加了原料消耗。豎罐還原爐的爐體設計高且呈懸空狀態，易裂，這不僅提高了固投、延長了維修周期，還增加了維修費用。在底部出渣環節，面對溫度超過 1200℃的紅渣，環保和安全投入壓力較大，且存在較高的安全隱患。由于還原周期較長，導致噸鎂固投、維修費用、折舊等經濟指標居高不下，在行業利潤率相對較低的背景下，這些因素限制了豎罐還原爐的規?；瘧?。盡管其自動化裝料具有一定的優勢，但在當前的行業經濟形勢下，難以充分發揮其潛力。

橫罐還原爐雖然在裝料自動化程度、爐體保溫設計等方面存在一些不足，但其技術成熟度高、料鎂比低、熱效率高等優勢使其在成本控制方面更具競爭力。目前，行業內采用橫罐煉鎂的產能占比超過 85%，并且業內已經明確將橫罐還原爐的工藝技術升級改造列為優先推進事項。未來的工藝技術升級改造將重點圍繞爐膛恒溫控制、燃燒系統優化、保溫升級、物料輸送自控以及中央集控系統建設等關鍵節點展開，通過數字化、智能化改造手段實現節能降耗目標，進一步構建成本競爭力，推動橫罐還原爐技術的持續進步。

在皮江法煉鎂工藝中，豎罐與橫罐還原爐各自具備獨特技術特點。豎罐還原爐的自動化優勢在當前難以有效彌補其高能耗、高成本的缺陷，而橫罐還原爐憑借其在效率與成本方面的優勢，在技術改造過程中展現出更大的提升潛力。未來，橫罐還原爐的發展應以技術升級為核心驅動力，通過持續的技術創新和自動化升級，突破現有瓶頸，引領鎂冶煉產業向高效、低碳、低成本的可持續發展方向邁進。同時，對于豎罐還原爐的應用也應保持理性的態度，促使其與橫罐還原爐相互借鑒、共同進步。

需要明確的是，豎罐還原爐并不可能完全取代橫罐還原爐。在鎂冶煉這一實體產業，在始終堅守 “安全、環保、節能” 的底線原則基礎上，經濟性仍被置于首位。任何為經濟性差的工藝裝備叫好行為都是耍流氓。橫罐還原爐只要在每次檢修時都能有所提升，在每次大修過程中都能實現顯著進步，其經濟性將得到持續強化，任何對其的無端詆毀都將不攻自破。