CN101705374A

CN101705374A - 一种加快还原提高金属镁生产率的工艺

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Publication number: CN101705374A
Application number: CN200910236975A
Authority: CN
Inventors: 袁章福; 赵宏欣; 傅振祥; 徐秉声; 戴城; 战亚鹏; 关存先
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2010-05-12

Abstract

一种加快还原提高金属镁生产率的工艺，提供一种以Al粉，Ca粉为添加剂，加快还原，制取金属镁的节能工艺技术。属于有色冶金以及节能降耗领域。将Al粉，Ca粉等作为添加剂与煅烧白云石和苛性菱镁矿及萤石粉混匀、造球，破碎后在高温真空还原炉内还原制备金属镁。本工艺加入添加剂后还原剂成分为：(10～96％)Si-Fe+(2～45％)Al粉+(2～45％)Ca粉，炉料配比为：煅烧白云石∶苛性菱镁矿∶还原剂＝1.5～5.5∶0.08～1.7∶1～1.4。本发明加入Ca粉，Al粉添加剂后，促进还原反应，降低还原温度与生产周期，解决硅热法炼镁存在的能耗大、反应速率低、生产周期长等问题。

Description

一种加快还原提高金属镁生产率的工艺

技术领域

本发明属于有色冶金技术领域及节能降耗领域，涉及一种以Al粉，Ca粉为添加剂加快还原制取金属镁的工艺。

背景技术

金属镁的制备方法可分为两大类：电解法和热还原法。目前硅热还原法是生产金属镁的主要方法，即先是将白云石(MgCO₃·CaCO₃)在回转窑中锻烧(锻烧温度为1150～1250℃)反应式是，MgCO₃·CaCO₃＝MgO·CaO+2CO₂；然后经研磨成粉后与硅铁粉(含硅75％)和萤石粉(含氟化钙95％)混合制球(制球压力9.8～29.4MPa)，送入耐热钢还原罐内，在还原炉中以1190～1210℃的温度及13.3-133.3Pa真空条件下还原制取得出镁蒸汽，冷凝后成为结晶镁。

反应过程是：

2MgO+2CaO+Si＝2Mg(g)↑+2CaO·SiO₂

经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，即得到金属镁锭。

生产方式为间歇式的，每个生产周期大约为10h，可分为三个步骤：1)预热期：装料后，预热炉料，排除炉料中的二氧化碳与水分；2)低真空加热期：盖上蒸馏罐的盖子，在低真空条件下加热；3)高真空加热期：罐内真空度保持13.3-133.3Pa，温度达1200℃左右，时间保持9h左右。由于外面水箱的冷却作用，钢套的温度大约250℃，镁蒸气冷凝在钢罐中的钢套上。最终，切断真空，将盖子打开，取出冷凝着镁的钢套。蒸馏后的残余物为二钙硅酸盐渣和铁。

硅热法目前所用的还原剂大部分采用硅铁，在硅热法炼镁过程的存在着一些问题。如能耗高、还原效率低、硅铁耗量大、还原周期长等等。硅铁中化合物不参与还原但消耗热量较大，只有硅参与还原，硅的活性及导热性较差，产生的镁的蒸气压低，还原时间长，相应增加了能源的消耗，硅铁耗量1～1.2t/tMg，镁的回收率在80％以下；参与还原的Si的反应活性比Ca，Al，C等差，产生的镁蒸汽压低，反应速率较慢；反应在1200℃左右进行，由于温度较高，致使反应罐寿命降低，镁的生产成本增高。

硅热还原工艺中还原剂的性能是决定金属镁生产的能耗，金属回收率和成本的重要因素，本发明的优点在于，在原还原剂的基础上，添加还原能力比硅铁更强的成分Ca粉，Al粉，大大提高还原速率，缩短反应时间，金属回收率提高，达到节能降耗的目的。

发明内容

本发明为解决硅热法炼镁工艺存在的能耗大、反应速率低、生产周期长等问题，提供了一种加快还原，提高生产率的制取金属镁的方法。

一种加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征是硅热法的还原剂中添加Al粉，Ca粉等，与白云石和菱镁矿反应得到镁蒸汽.以Al和Ca作添加剂还原时镁的平衡蒸气压高于纯硅铁还原剂，加入添加剂后更有利于还原，加快了还原速率，缩短反应时间，使得金属镁的生产周期降低.

掺加添加剂的金属镁还原工艺，其特征是比硅铁还原能力更强的Al粉、Ca粉参与还原反应，萤石(CaF₂)为助熔剂，能加速反应过程，与MgO反应得到镁蒸汽，金属收得率提高。

制取金属镁的过程如下。

2MgO+2CaO+Si＝2Mg_(g)↑+2CaO·SiO₂

9MgO+5CaO+6Al＝9Mg_(g)↑+5CaO·3Al₂O₃

MgO+Ca_(l)＝Mg_(g)↑+CaO

一种加快还原提高金属镁生产率的工艺，其工艺流程为，将白云石和菱镁矿煅烧后得到的煅烧白云石和苛性菱镁矿与硅铁粉、Ca粉、Al粉、萤石混合配料，添加萤石2～5％，其炉料配比为：煅烧白云石∶苛性菱镁矿∶还原剂＝1.5～5.5∶0.08～1.7∶1～1.4，然后将配好的炉料装入制球机造球，破碎后入还原炉还原，温度为900～1200℃，还原时间5～9小时，还原炉制备出的镁晶体精炼后成产品。

本发明的特点是，在硅铁合金中添加Al粉、Ca粉等作为炼镁的添加剂，该工艺制备金属镁产量增加，能耗降低，金属回收率提高，降低生产周期，解决了硅热法炼镁存在的能耗大、反应速率低、生产周期长等问题。

附图说明

图1为本发明的的工艺流程图。

本专利包括煅烧白云石和苛性菱镁矿1、硅铁粉2、添加剂Al粉，Ca粉，萤石等3、混料器4、球团机5、还原炉6、精炼7

主要工艺流程是煅烧产生的煅烧白云石和苛性菱镁矿2与硅铁粉2和添加剂Al粉，Ca粉，萤石等3进入混料器4进行混合，炉料混匀后进入球团机5造球，造球后炉料破碎后进入还原炉6，还原得到镁蒸汽冷凝后的镁晶体经过精炼7成为产品。

具体实施方式

实施例1：

炉料煅烧白云石(36％)1500kg，苛性菱镁矿(54％)500kg，70％Si-Fe+20％Al粉+10％Ca粉500kg，真空还原8小时，产镁为416kg，金属镁回收率85％。

实施例2：

炉料煅烧白云石(36％)1500kg，苛性菱镁矿(54％)500kg，60％Si-Fe+30％Al粉+10％Ca粉500kg，真空还原8小时，产镁为422kg，金属镁回收率86％。

实施例3：

炉料煅烧白云石(36％)1500kg，苛性菱镁矿(54％)500kg，40％Si-Fe+50％Al粉+10％Ca粉500kg，真空还原8小时，产镁为409kg，金属镁回收率84％。

Claims

1.一种加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征是以白云石和菱镁矿为原料，硅热法的还原剂中添加Al粉和Ca粉，与煅烧后白云石和苛性菱镁矿反应得到镁蒸汽。

2.按照权利要求1所述的加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征是加入添加剂后还原剂成分为：(10～96％)Si-Fe+(2～45％)Al粉+(2～45％)Ca粉。

3.按照权利要求1所述的加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征在于炉料配比为：煅烧白云石∶苛性菱镁矿∶还原剂＝1.5～5.5∶0.08～1.7∶1～1.4。

4.按照权利要求1所述的加快还原提高金属镁生产率的工艺，还原反应时间5～9小时。