CN101798634B - 熔融还原炼镁工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及熔融还原炼镁工艺，本工艺以白云石为主原料，氧化铝和二氧化硅为造渣剂，硅铁合金为还原剂。其步骤为：1、白云石通过煅烧获得煅烧白云石；2、将煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金四种物料按一定的质量百分比配料；3、将配好的四种炉料均匀混合后装入反应容器中，在温度1550～1650℃下进行还原反应，反应容器压强为1000～4000Pa；4、得到的镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。本发明炉料在1600℃左右呈完全熔融状，反应在全液态下进行，反应速度大大提高。同时炉料不需要破粉碎、细磨和制团，可直接混合装入反应容器中，因此反应控制简单、易操作。

Description

熔融还原炼镁工艺
技术领域
 本发明涉及一种生产金属镁的方法，特别是一种使反应物处于熔融状态利用还原反应生产金属镁的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
皮江法是目前使用最广泛的一种热法炼镁工艺，它是在真空下用硅铁合金还原煅烧白云石制取金属镁。该法存在的普遍问题是：反应物之间是以固态与固态反应，反应温度1100~1200℃，制团压力大，反应速度慢。为了加快反应进程，往往需要对反应物进行破碎。金属镁回收率低，只有65%左右。能耗高，环境污染严重，还原渣利用率低。
发明内容
      针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种加快反应速度、反应控制简单、易操作、金属镁回收率高的炼镁工艺。
      本发明的技术方案是这样实现的：熔融还原炼镁工艺，本工艺以白云石为主原料，氧化铝和二氧化硅为造渣剂，硅铁合金为还原剂；其步骤为：
      （1）煅烧-白云石通过煅烧获得煅烧白云石以备用；
      （2）配料-煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金四种物料分别占总物料的质量百分比为：煅烧白云石45～55%，氧化铝10～30%，二氧化硅8～30%，硅铁合金11～18%；
      （3）混合-将配好的煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金均匀混合后装入还原反应容器中；
      （4）还原反应-在温度为1550～1650℃下进行还原反应，直到反应完全为止，反应容器内压强为1000～4000Pa。
      （5）收集-还原反应得到的镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。
      所述还原剂由硅铝合金代替硅铁合金，也可以由纯铝代替硅铁合金。
      相比现有技术，本发明具有如下优点：
      1、在煅烧白云石中加入氧化铝和二氧化硅，炉料在1600℃左右呈完全熔融状，反应在全液态下进行，反应速度较皮江法大大提高。
      2、炉料不需要破粉碎、细磨和制团，可直接混合装入反应容器中，因此反应控制简单、易操作。
      3、不但金属镁回收率高，而且反应后所得的CaO-MgO-Al2O3-SiO2四元炉渣可回收利用，用于生产水泥、陶瓷等。
      具体实施方式
      本发明的思路是使反应物料在反应时以完全熔融状态存在，还原反应在完全液态中进行，依此加快反应速度来制取金属镁。其具体的生产工艺流程如下：
      （1）煅烧-白云石通过煅烧获得煅烧白云石以备用；白云石煅烧为现有技术，在许多制备镁的工艺方法中多有采用，如皮江法；通常白云石在回转窑内1200℃下煅烧1个小时左右，即可获得煅烧白云石（23～24%Mg）；
      （2）配料-炼镁所需物料为煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金（75%Si），四种物料分别占总物料的质量百分比为：煅烧白云石45～55%，氧化铝10～30%，二氧化硅8～30%，硅铁合金11～18%；
      （3）混合-按既定的炉料配比，把煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金均匀混合后装入还原反应容器中。混合时，煅烧白云石既可以是煅烧时的温度，也可以冷却至室温，这根据整个制备系统决定；
      （4）还原反应-在温度为1550～1650℃下进行还原反应，直到反应完全为止，反应容器内压强为1000～4000Pa。
      （5）收集-还原反应得到的镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。
      所述还原剂可以由硅铝合金代替硅铁合金，也可以由纯铝代替硅铁合金。
      本发明以白云石为主原料，氧化铝和二氧化硅为造渣剂，硅铁（硅铝）等为还原剂，在高温和真空条件下，反应物料在还原容器中以完全熔融状态存在，还原反应在完全液态中进行，加快反应速度，制取金属镁。
      在液态下的还原反应如下：
      2MgO+Si=2Mg+SiO2
      上述反应进行过程中，MgO、Si和SiO2呈完全液态，Mg呈气态。
      本发明通过对反应温度、炉料配比和反应压强的综合控制，使反应在全熔融状态下进行。其中炉料配比是非常考究的，否则即使在还原温度1550～1650℃下，炉料也不能确保处于完全熔融状态。在升温过程中，炉料逐渐从固态、固态和液态共存过度到完全的熔融状态，在这种变化过程中，只要满足反应条件，还原反应即进行，即在全熔融态之前，反应即已开始。
      按上述工艺要求，对原料、造渣剂和还原剂的成分进行了调整，完成了如下的三个实施例。
      实施例1
      炉料配比：煅烧白云石、氧化铝，二氧化硅和硅铁分别占总炉料的质量百分比为51%、10%、26%和13%；
      实施条件：炉温1600℃，系统压强1000Pa；
      实施结果：镁的产出率为72%。
      实施例2
      炉料配比：煅烧白云石、氧化铝，二氧化硅和硅铁分别占总炉料的质量百分比为49%、29%、9%和13%
      实施条件：炉温1600℃，系统压强4000Pa
      实施结果：镁的产出率78%。
      实施例3
      炉料配比：煅烧白云石、氧化铝，二氧化硅和硅铁分别占总炉料的质量百分比为47%、28%、8%和17%
      实施条件：炉温1600℃，系统压强1000Pa
      实施结果：镁的产出率89%。

Claims (3)

1. 熔融还原炼镁工艺，其特征在于：本工艺以白云石为主原料，氧化铝和二氧化硅为造渣剂，硅铁合金为还原剂；本工艺步骤为：
（1）煅烧-白云石通过煅烧获得煅烧白云石以备用；
（2）配料-煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金四种物料分别占总物料的质量百分比为：煅烧白云石45～55%，氧化铝10～30%，二氧化硅8～30%，硅铁合金11～18%；
（3）混合-将配好的煅烧白云石、氧化铝、二氧化硅和硅铁合金均匀混合后装入还原反应容器中；
（4）还原反应-在温度为1550～1650℃下进行还原反应，直到反应完全为止，反应容器内压强为1000～4000Pa；
（5）收集-还原反应得到的镁蒸气通过冷凝收集即得金属镁。
2.根据权利要求1所述的熔融还原炼镁工艺，其特征在于：所述还原剂由硅铝合金代替硅铁合金。
3.根据权利要求1所述的熔融还原炼镁工艺，其特征在于：所述还原剂由纯铝代替硅铁合金。
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