CN101597696B - 热法炼镁的方法 - Google Patents

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Abstract

一种热法炼镁的方法，包括以下步骤：(1)白云石、菱镁矿分别经回转窑1150℃～1200℃煅烧后，磨成粒度小于100目；白云石的化学成分为(重量百分比含量)：灼减量46～47％，MgO 19～21％，CaO 30～33％，其余为杂质；菱镁矿的化学成分为(重量百分比含量)：MgO45.2～47.2％，CaO 0.2～3％，SiO2 0.2～2.0％，灼减量50.1～52.0％，其余为杂质；铝硅合金磨成粒度小于100目的细粉，铝硅合金的重量百分比为Al 44～50％，Si 45％～55％，其余为杂质；(2)按重量百分比取上述煅后白云石83％～86％、上述铝硅合金细粉14％～17％，混合物料经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1050℃～1160℃下进行7～9小时还原，制得镁。本发明热法炼镁的方法还原温度低、能耗小、生产效率高且环保。

Description

热法炼镁的方法
技术领域
本发明涉及一种金属的生产方法，尤其涉及一种热法炼镁的方法。
背景技术
当今工业生产除电解法炼镁外，热法炼镁主要采用硅热法，即以煅烧白云石为原料、以硅铁为还原剂，在1200℃--1260℃左右温度下的高温、高真空(1-13Pa)的条件下进行还原反应制取金属镁，这就是硅热法炼镁。该方法生产中生产每吨金属镁约需硅铁(Si＞75％)1.2吨，硅铁中硅元素的利用率在65-70％，MgO的还原效率在76％左右。采用该方法炼镁，还原温度高、能耗大、生产效率低。此外，每生产1吨金属镁同时生产5.5-6吨工业废渣，其渣主要成分：CaO.SiO、MgO、SiFe，另外还有铁酸盐(nCaO.mFe2O)、铝酸盐(nCaO.mAL2O3、CaO.AL2O3.SiO2)等，无利用价值，造成工业固废环境污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种还原温度低、能耗小、生产效率高且环保的热法炼镁的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种热法炼镁的方法，包括以下步骤：
(1)白云石经回转窑1150℃～1200℃煅烧后，经球磨机磨成粒度小于100目；其中白云石的化学成分为(重量百分比含量)：灼减量46～47％，MgO：19～24％，CaO：29～33％，其余为杂质；
铝硅合金磨成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al44～50％，Si45％～55％，其余为杂质；
(2)按重量百分比取上述煅后白云石83％～86％、上述铝硅合金细粉14％～17％，混合物料经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1050℃～1160℃下进行7～9小时还原，制得金属镁。
本发明还提供了另外一种热法炼镁的方法，包括以下步骤：
(1)白云石、菱镁矿分别经回转窑1150℃～1200℃煅烧后，经球磨机磨成粒度小于100目；其中自云石的化学成分为(重量百分比含量)：灼减量46～47％，MgO：19～24％，CaO：29～33％，其余为杂质；
菱镁矿的化学成分为(重量百分比含量)：MgO：45.2～47.2％，CaO 0.2～3％，SiO2 0.2～2.0％，灼减量50.1～52.0％，其余为杂质；
铝硅合金磨成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al44～50％，Si45％～55％，其余为杂质；
(2)按重量百分比取上述菱镁矿6～8％、煅后白云石75～77％、铝硅合金16～18％，混合物料经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1050℃～1160℃下进行7～9小时还原，制得金属镁。
在原料中添加部分菱镁矿，可以减少配料中CaO的重量，从而减少废渣产量。
本发明热法炼镁的方法，其中所述铝硅合金的重量百分比优选为Al44％～48％，Si50％～55％，其余为杂质。
本发明热法炼镁的方法，其中所述还原温度为1090℃～1110℃。
本发明用铝硅合金作为还原剂还原金属镁的化学反应式如下：
21MgO(s)+12CaO(s)+14Al(l)＝21Mg(g)+12CaO.7Al2O3(s)
2MgO(s)+2CaO(s)+Si(l)＝2Mg(g)+2CaOSiO2(s)
本发明热法炼镁的方法与现有硅热法相比，具有以下优点：
(1)原料采用煅烧白云石附加菱镁矿，提高MgO的回收率，减少配料中CaO的重量，从而减少废渣量。
(2)还原剂铝硅合金中铝和硅的利用率可达到95％以上，还原效率提高到90％以上，减少了CaO、MgO的用量；
(3)还原温度降低100℃-150℃，既延长了还原罐使用寿命又降低了还原能耗。
(4)由于铝的活性比硅的活性大，且硅铝合金熔点低(1050℃)，用铝硅还原镁发生的反应为固液反应，反应速度快，还原时间缩短了20％，生产效率提高了30％；
(5)硅铝合金还原所得工业废渣中渣铁含量小于10％，其主要成分为铝酸钙和硅酸钙，可用做高铝水泥的熟料，从而实现了清洁生产，环保卫生。
具体实施方式
本发明原料中白云石可采用山西鑫顺地区的白云石，其化学成分为(重量百分比含量)：灼减量46～47％，MgO：19～24％，CaO：29～33％，SiO2＜0.5％，Fe2O3＜0.5％，Na2O＜0.005％，K2O≤0.005％，Mn＜0.0005％。
铝硅合金采用工业化铝硅合金。
菱镁矿可采用辽宁海城的菱镁矿，化学成分为(重量百分比含量)：MgO：45.2～47.2％，CaO 0.2～3％，SiO2 0.2～2.0％，灼减量50.1～52.0％，其余为金属氧化物杂质；
实施例1
(1)白云石经回转窑1150℃煅烧45分钟后，经球磨机磨成粒度小于100目，其中白云石的成分为：灼减量46.12％，MgO：20.56％，CaO：32.78％，其余为杂质；
工业铝硅合金先经鄂破机粉碎成20mm的颗粒，再经雷蒙机磨制成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al45.34％，Si52.46％，Fe1.5％及其他杂质；
(2)取煅后白云石4.68吨(占85.2％)，铝硅合金细粉0.81吨(14.8％)，混合后用高压压球机经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1050℃下进行7小时还原，制得金属镁。
产后统计：还原1吨金属镁需合金810Kg，煅白4680Kg。用硅铁还原需煅白5600Kg。减少了煅白的用量。
所得镁中杂质百分比含量为：Al：0.019 Si：0.019 Fe：0.0032 Mn：0.013 Ca：0.0019 Ni：0.00008；完全符合质量标准。
实施例2
(1)白云石经回转窑1180℃煅烧50分钟后，经球磨机磨成粒度小于100目；其中自云石的成分为：灼减量46.45％，MgO：23.13％，CaO：29.65％，其余为杂质；
铝硅合金先经鄂破机粉碎成20mm的颗粒，再经雷蒙机磨制成粒度小于100目的细粉，
其中铝硅合金的重量百分比为Al49.15％，Si47.12，Fe3.2％及其他杂质；
(2)取煅后白云石4.41吨(83.52％)，铝硅合金细粉0.87吨(16.48％)，混合物料用高压压球机经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1100℃下进行8小时还原，制得金属镁。
所得镁中杂质百分比含量为：Al：0.018Si：0.018 Fe：0.0030 Mn：0.012 Ca：0.0017 Ni：0.00008；完全符合质量标准。
实施例3
(1)白云石、菱镁矿分别经回转窑1200℃煅烧55分钟后，经球磨机磨成粒度小于100目；其中白云石的成分为：灼减量46.89％，MgO：19.97％，CaO：32.23％，其余为杂质；
菱镁矿的成分为：MgO：45.2，CaO 2.9％，SiO2 1.5％，灼减量50.1％；
铝硅合金先经鄂破机粉碎成20mm的颗粒，再经雷蒙机磨制成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al44.34％，Si53.12％，Fe2.1％及其他杂质；
(2)取菱镁矿0.23吨(6.82％)、煅后白云石2.54吨(75.37％)、铝硅合金0.6吨(17.8％)，混合物料用高压压球机经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1160℃下进行9小时还原，制得金属镁。
所得镁中杂质百分比含量为：Al：0.019 Si：0.018 Fe：0.0033 Mn：0.013 Ca：0.0018 Ni：0.00007；完全符合质量标准。
实施例4
(1)白云石、菱镁矿分别经回转窑1170℃煅烧80分钟后，经球磨机磨成粒度小于100目；其中白云石的成分为：灼减量46.43％，MgO：22.86％，GaO：29.78％，其余为杂质；
菱镁矿的成分为：MgO：47.1，CaO 0.3％，SiO2 0.5％，灼减量51.8％；
铝硅合金先经鄂破机粉碎成20mm的颗粒，再经雷蒙机磨制成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al52.45％，Si44.28％，Fe2.6％及其他杂质；
(2)取菱镁矿0.53吨(7.85％)、煅后白云石5.15吨(76.3％)、铝硅合金1.07吨(15.85％)，混合物料用高压压球机经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1130℃下进行8小时还原，制得金属镁。
所得镁中杂质百分比含量为：Al：0.019 Si：0.018 Fe：0.0032 Mn：0.013 Ca：0.0018 Ni：0.00008；完全符合质量标准。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种热法炼镁的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)白云石经回转窑1150℃～1200℃煅烧后，经球磨机磨成粒度小于100目，其中白云石的化学成分为(重量百分比含量)：灼减量46～47％，MgO：19～24％，CaO：29～33％，其余为杂质；
铝硅合金磨成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al44～50％，Si45％～55％，其余为杂质；
(2)按重量百分比取上述煅后白云石83％～86％、上述铝硅合金细粉14％～17％，混合物料经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1050℃～1160℃下进行7～9小时还原，制得金属镁。
2.根据权利要求1所述的热法炼镁的方法，其特征在于：所述铝硅合金的重量百分比为Al44％～48％，Si50％～55％，其余为杂质。
3.根据权利要求2所述的热法炼镁的方法，其特征在于：所述还原温度为1090℃～1110℃。
4.一种热法炼镁的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)白云石、菱镁矿分别经回转窑1150℃～1200℃煅烧后，经球磨机磨成粒度小于100目，其中白云石的化学成分为(重量百分比含量)：灼减量46～47％，MgO：19～24％，CaO：29～33％，其余为杂质；
菱镁矿的化学成分为(重量百分比含量)：MgO：45.2～47.2％，CaO 0.2～3％，SiO2 0.2～2.0％，灼减量50.1～52.0％，其余为杂质；
铝硅合金磨成粒度小于100目的细粉，其中铝硅合金的重量百分比为Al44～50％，Si45％～55％，其余为杂质；
(2)按重量百分比取上述菱镁矿6～8％、煅后白云石75～77％、铝硅合金16～18％，混合物料经20MPa压力制成球团后装入还原罐中，在还原温度1050℃～1160℃下进行7～9小时还原，制得金属镁。
5.根据权利要求4所述的热法炼镁的方法，其特征在于：所述铝硅合金的重量百分比为Al44％～48％，Si50％～55％，其余为杂质。
6.根据权利要求5所述的热法炼镁的方法，其特征在于：所述还原温度为1090℃～1110℃。
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