CN103981377A

CN103981377A - 一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团及其制备方法

Info

Publication number: CN103981377A
Application number: CN201410239590.3A
Authority: CN
Inventors: 马幼平; 杨蕾; 赵刚; 赵向东
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: CN103981377B

Abstract

本发明提供了一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：煅白粉80％，硅铁粉5～10％，萤石粉2％～4.8％，煤粉5.2％～13％，原料的重量总和为100％。以煅白、硅铁矿石、萤石和煤矿石作为原料，分别用球磨机研磨成细粉，使得煅白粉粒径小于100目，硅铁粉粒径小于200目，萤石粉粒径小于200目，煤粉粒径小于200目；将得到的煅白粉、硅铁粉、萤石粉和煤粉按照顺序混合均匀加入对辊压球机，不加任何粘结剂直接压合为炼镁原料球团。本发明的炼镁原料球团能够有效提高镁回收率，节省回收时间，能够为镁产业的提高生产效率，降低成本，并为产业的发展提供更大的空间。

Description

一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团及其制备方法

技术领域

本发明属于炼镁领域，涉及炼镁用的球团，具体涉及一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团及其制备方法。

背景技术

镁是继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料，具有许多优良的性能，应用前景极为广泛。随着技术和价格两大瓶颈的突破，全球镁的用量以每年20％的幅度快速增长，这在近代工程金属材料的应用中是前所未有的。镁及其合金作为最轻的工程金属材料，具有比重轻，比强度高，阻尼性及切削加工性好，导热性好，电磁屏蔽能力强，以及减振性好和易于回收等一系列优点，满足了汽车工业减重，节能，环保以及通迅电子器件高度集成化和轻薄小型化的要求，在汽车和摩托车工业和信息产业等领域得到了日益广泛的应用。目前我国已成为镁资源储备、镁生产量、镁出口量、镁消费量四个世界第一的镁产业大国。

目前，国内企业大多使用皮江法(横罐法炼镁)生产金属镁，该方法简单，生产设备所需固定投资少，可吸收较多的社会劳动力，特别适合我国国情。皮江法炼镁使用的原材料是白云石矿和还原剂硅铁，加热使用的燃料主要是原煤。目前，提升皮江法技术的研究工作大有空间。现有的炼镁原料球团的粗镁回收率到达了一个瓶颈，难以提高，并且现有炼镁方法的炼镁时间长，粗镁中硅含量较高。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团及其制备方法，该方法能够提高炼镁原料球团中镁的回收率。

为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，所述的炼镁原料球团的原料，包括煅白粉、硅铁粉和萤石粉，所述的炼镁原料球团的原料还包括煤粉，以重量份数计，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：

煅白粉80％，硅铁粉5～10％，萤石粉2％～4.8％，煤粉5.2％～13％，原料的重量总和为100％。

优选的能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，以重量份数计，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：

煅白粉80％，硅铁粉10％，萤石粉2％，煤粉8％。

一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团的制备方法，该方法按照以下步骤进行：

以煅白、硅铁矿石、萤石和煤矿石作为原料，分别用球磨机研磨成细粉，使得煅白粉粒径小于100目，硅铁粉粒径小于200目，萤石粉粒径小于200目，煤粉粒径小于200目；将得到的煅白粉、硅铁粉、萤石粉和煤粉按照以下配方比例混合均匀：

煅白粉80％，硅铁粉5～10％，萤石粉2％～4.8％，煤粉5.2％～13％，原料的重量总和为100％；

具体的混合步骤为：将煅白粉和硅铁粉按照配方比例在球磨机中混合均匀，得到A料，然后再按照配方比例加入萤石粉混合均匀，得到B料，最后再加入煤粉混合均匀，得到C料；

最后再将混合均匀的四种物料加入对辊压球机，不加任何粘结剂直接压合为炼镁原料球团。

上述步骤中，优选将得到的煅白粉、硅铁粉、萤石粉和煤粉按照以下配方比例混合均匀：

煅白粉80％，硅铁粉10％，萤石粉2％，煤粉8％。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

本发明的制备方法采用分步加入原料的方法制备炼镁原料球团，能够提高炼镁原料球团中镁的回收率，并最终在不需改变原有设备和焙烧技术的前提下实际应用。

采用本发明的方法制备的横罐炼镁用的炼镁原料球团，能够提高横罐炼镁效率，减少炼镁时间的同时还能提高粗镁的回收率，有效提高了镁的纯净度，由于减少了硅铁粉的使用量，明显降低了工艺成本。整体具有合适的强度和尺寸，使炼镁原料球团在后续焙烧过程中的内外温差小，反应均匀、完全，提高还原效率本发明的炼镁原料球团能够有效提高镁回收率，节省回收时间，能够为镁产业的提高生产效率，降低成本，并为产业的发展提供更大的空间。

附图说明

图1是本发明的炼镁原料球团的混合工艺流程图。

图2是现有炼镁原料球团外观示意图。

图3是本发明的炼镁原料球团外观示意图。

图4是现有炼镁原料球团剖面示意图。

图5是本发明的炼镁原料球团剖面示意图。

图6是本发明的炼镁原料球团微观结构局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。

遵从上述技术方案，需要说明的是煅白即白云石煅烧后产物。

原料各自经球磨机粉碎至一定目数后，按照上述方法混合均匀，再压制成球。该球团具有一定的强度，在加入横罐炉窑后能够保留一定的空隙；并在焙烧过程中，球团中的物料发生反应，在每个球团上打开微通路。在炉窑中，在5Pa的真空环境下，加热球团至1200℃，物料发生还原反应，生成单质镁，并且单质镁以气态形式存在。煤粉中C、S等还原性元素的反应为球团内部提供反应所需的热量，煤粉反应后在球团中残留微孔，如图6所示，为反应提供热源和镁蒸汽扩散通道。物料发生还原反应，生成单质镁，并且单质镁以气态形式存在。

首先，球团内热的获得方式增多，原球团在炉窑内加热过程中，由球团外部向内部传热方式为单一的热传导，改进后球团在加热过程中会产生微孔，微孔的存在将球团内外传热方式增加为热传导、对流、辐射三种同时进行，热传导速度：V_热传导+V_对流+V_辐射＞V_热传导。热的传导明显加快，缩短球团心部达到反应温度的时间，加快反应速度；在等同的反应时间内，可以提高球团的反应完全程度。

其次，微通路为镁蒸汽的散出提供了顺畅的通道，减少由于镁蒸汽的流动带动的其他杂质量，对镁的充分回收和纯度均有改善。

另外，球团中煤粉这一还原性原料的加入，改善了镁还原反应的化学环境，提高还原速度；并有效破除了原比例物料反应过程中SiO₂对反应的阻隔作用，从而提高原料的镁回收率。和原球团配方相比，新配方减少了硅铁粉的加入量，从源头上降低了Si元素进入结晶镁的可能性，并最终减少了结晶镁中的杂质Si含量。提高了粗镁的纯净度。

煤粉的主要组成元素为碳、氢、氧、氮和硫。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

对比例1：

本对比例给出一种已知的炼镁原料球团，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：煅白粉80％，硅铁粉15％，萤石粉5％，原料同时加入混合，加入对辊压球机，直接压合为炼镁原料球团500g。在炉窑中，在5Pa的真空环境下，炼镁原料球团在1200℃条件下，加热12h，得到的粗镁回收率为85％，粗镁中硅含量为0.6％。

本对比例的炼镁原料球团的外观示意图和剖面示意图如图2和图4所示。

实施例1：

本实施例给出一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，所述的炼镁原料球团的原料，包括煅白粉、硅铁粉和萤石粉，所述的炼镁原料球团的原料还包括煤粉，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：

煅白粉400g，硅铁粉50g，萤石粉10g，煤粉40g。

制备方法：以煅白、硅铁矿石、萤石和煤矿石作为原料，分别用球磨机研磨成细粉，使得煅白粉粒径小于100目，硅铁粉粒径小于200目，萤石粉粒径小于200目，煤粉粒径小于200目；

将煅白粉400g和硅铁粉25g在球磨机中混合均匀，得到A料，然后再加入萤石粉10g混合均匀，得到B料，最后再加入煤粉65g混合均匀，得到C料；

最后再将混合均匀的四种物料加入对辊压球机，不加任何粘结剂直接压合为重量为500g的炼镁原料球团。

用造球机混合料进行压球。球团中物料间通过压力压合实现微粒间物理结合，能够提供反应必须得元素环境，不需任何粘结剂。

本实施例的炼镁原料球团的外观示意图和剖面示意图如图3和图5所示，与图2和图4相比，本案提出改进后的炼镁原料球团在煅烧后外观有空洞，剖面图出现微孔，为球团的加热和镁蒸汽的逸出提供通路。

球团中物料间通过高能球磨，和压力压合实现微粒间物理结合，能够提供反应必须得元素环境，不需任何粘结剂。在炉窑中，在5Pa的真空环境下，加热球团至1200℃，物料发生还原反应，生成单质镁，并且单质镁以气态形式存在。煤粉中C、S等还原性元素的反应为球团内部提供反应所需的热量，煤粉反应后在球团中残留微孔，为反应提供热源和镁蒸汽扩散通道。经多批次实验，加热10h后在横罐结晶器处收集到粗镁435g。粗镁回收率达到87％。采用本方法的球团后，粗镁中硅含量保持在0.4％，有效提高了镁的纯净度。并且由于缩短了反应时间，减少了硅铁粉的使用量，明显降低了工艺成本。

实施例2：

煅白粉400g，硅铁粉25g，萤石粉10g，煤粉65g。

制备方法与实施例1相同，得到重量为500g的炼镁原料球团。

在炉窑中，在5Pa的真空环境下，炼镁原料球团在1200℃条件下，加热10h后，在横罐结晶器处收集到粗镁435g。粗镁回收率达到87％，粗镁中硅含量保持在0.4％，有效提高了镁的纯净度。并且由于缩短了反应时间，减少了硅铁粉的使用量，明显降低了工艺成本。

实施例3：

煅白粉400g，硅铁粉30g，萤石粉15g，煤粉55g。

制备方法与实施例1相同，得到重量为500g的炼镁原料球团。

实施例4：

煅白粉400g，硅铁粉50g，萤石粉24g，煤粉26g。

制备方法与实施例1相同，得到重量为500g的炼镁原料球团。

在炉窑中，在5Pa的真空环境下，炼镁原料球团在1200℃条件下，加热10h后，在横罐结晶器处收集到粗镁435g。粗镁回收率达到87％，粗镁中硅含量保持在0.5％，有效提高了镁的纯净度。并且由于缩短了反应时间，减少了硅铁粉的使用量，明显降低了工艺成本。

实施例5：

本实施例给出一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，该球团的组成与实施例1相同，区别在于本实施例采用传统的制备方法，原料同时加入混合，加入对辊压球机，直接压合为炼镁原料球团500g。

在炉窑中，在5Pa的真空环境下，炼镁原料球团在1200℃条件下，加热10h后，在横罐结晶器处收集到粗镁430g。粗镁回收率达到86％，粗镁中硅含量保持在0.4％，有效提高了镁的纯净度。并且由于缩短了反应时间，减少了硅铁粉的使用量，明显降低了工艺成本。

实施例6：

本实施例给出一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，该球团的组成与实施例2相同，区别在于本实施例采用传统的制备方法，原料同时加入混合，加入对辊压球机，直接压合为炼镁原料球团500g。

实施例7：

本实施例给出一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，该球团的组成与实施例3相同，区别在于本实施例采用传统的制备方法，原料同时加入混合，加入对辊压球机，直接压合为炼镁原料球团500g。

实施例8：

本实施例给出一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，该球团的组成与实施例4相同，区别在于本实施例采用传统的制备方法，原料同时加入混合，加入对辊压球机，直接压合为炼镁原料球团500g。

在炉窑中，在5Pa的真空环境下，炼镁原料球团在1200℃条件下，加热10h后，在横罐结晶器处收集到粗镁430g。粗镁回收率达到86％，粗镁中硅含量保持在0.5％，有效提高了镁的纯净度。并且由于缩短了反应时间，减少了硅铁粉的使用量，明显降低了工艺成本。

Claims

1.一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，所述的炼镁原料球团的原料，包括煅白粉、硅铁粉和萤石粉，其特征在于，所述的炼镁原料球团的原料还包括煤粉，以重量份数计，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：

2.如权利要求1所述的能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团，其特征在于，以重量份数计，所述的炼镁原料球团的原料由以下原料组成：

煅白粉80％，硅铁粉10％，萤石粉2％，煤粉8％。

3.一种能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团的制备方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：

以煅白、硅铁矿石、萤石和煤矿石作为原料，分别用球磨机研磨成细粉，将得到的煅白粉、硅铁粉、萤石粉和煤粉按照以下配方比例混合均匀：

具体的混合步骤为：将煅白粉和硅铁粉按照配方比例在球磨机中混合均匀，然后再按照配方比例加入萤石粉混合均匀，最后再加入煤粉混合均匀；

4.如权利要求3所述的能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团的制备方法，其特征在于，将得到的煅白粉、硅铁粉、萤石粉和煤粉按照以下配方比例混合均匀：

煅白粉80％，硅铁粉10％，萤石粉2％，煤粉8％。

5.如权利要求3和4任一权利要求所述的能够提高横罐炼镁效率的炼镁原料球团的制备方法，其特征在于，所述的煅白粉粒径小于100目，硅铁粉粒径小于200目，萤石粉粒径小于200目，煤粉粒径小于200目。