KR101763676B1 - 급속 연속 마그네슘 제련방법 - Google Patents

급속 연속 마그네슘 제련방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네슘 제련 방법으로서, 백운석 또는 마그네사이트를 환원제 및 형석과 혼합 후 펠레타이징하여 펠렛을 제조하는 단계; 질소가스 또는 아르곤 가스 분위기하에 펠렛을 소성하여 고온의 펠렛을 획득하는 단계; 아르곤 가스 보호하에 고온의 펠렛을 냉각을 거치지 않고, 직접 밀폐된 고온 환원로에 투입하여 고온 환원 반응을 실시하여 고온의 마그네슘 증기를 획득하는 단계; 아르곤 가스 기류를 통해 고온의 마그네슘 증기를 고온 환원로로부터 반출하고, 응축 후 금속 마그네슘을 획득하는 단계를 포함한다. 상기 마그네슘 제련 방법은 환원 시간을 단축시키고, 마그네슘의 회수율을 높일 수 있다.

Description

급속 연속 마그네슘 제련방법{METHOD FOR SMELTING MAGNESIUM QUICKLY AND CONTINUOUSLY}
본 발명은 비철금속 야금 기술 분야에 속하며, 특히 급속 연속 마그네슘 제련방법에 관한 것이다.
20세기 50년대에, 마그네슘은 민간시장에 진입하기 시작하였다. 20세기 60년대 이후, 마그네슘이 민간시장과 우주기술에 응용되면서 마그네슘 공업의 발전을 촉진시키게 되었고, 마그네슘 제련 방법과 생산 기술 역시 매우 큰 돌파가 있었으며, 경제적인 효과 역시 부단히 높아지고 있다. 세계적으로 마그네슘 제련 방법은 주로 전해법과 열환원법 두 가지가 있다. 열환원법은 소성 백운석을 원료로 하고, 페로실리콘을 환원제로 하여, 고온과 진공 조건에서 환원시켜 금속 마그네슘을 제조하는 방법이다. 그 중 가장 중요한 것은 피존(Pidgeon)법을 이용한 마그네슘 제련으로, 공정이 단순하여 생산비가 대폭 절감되기 때문에 전 세계적으로 1차 마그네슘 생산량이 대폭 증가하게 되었다. 피존법을 이용한 마그네슘 제련은 방법이 간단하고, 투자비용이 낮다는 등의 장점이 있으나, 피존법을 이용한 마그네슘 제련은 고온 및 진공 조건하에서 실시해야 하고, 조작은 간헐적 조작으로 노동강도가 크며, 환원주기가 길고(10~12h 소요), 금속 마그네슘 생산률이 낮으며(30kg/환원탱크), 에너지 소모가 높다는 등의 단점이 존재한다. 환원탱크가 장시간 고온 및 고진공 조건에서 사용되기 때문에, 환원탱크의 수명이 저하되고, 생산원가가 높아지는 동시에, 사용되는 원료 백운석은 먼저 소성을 거쳐야 하는데, 소성으로 발생되는 초미세분말은 이용이 불가하여 심각한 자원 낭비를 초래한다.
종래의 실리콘 열환원법(silicothermic) 마그네슘 제련은 환원주기가 길고, 생산비가 높다는 등의 단점이 존재하여, 국내에서는 핵심 설비, 핵심 공정의 돌파 측면에서, 전후로 신형 마그네슘 제련장치, 및 알루미늄 열환원법 마그네슘 제련과 칼슘 열환원법 마그네슘 제련의 신규 아이디어를 개발하였다. 예를 들어, 특허 "출원번호: 200710035929.8"과 "특허번호: ZL96247592.0" 등은 유도가열 마그네슘 제련장치를 설계한 것으로, 그 중 특허 "출원번호:20071003592.8"는 복수의 원료공급장치와 복수의 마그네슘 증기 응축장치의 조합을 더 설계하여 마그네슘 제련의 기계화 조작을 구현하였다. 샤더홍(夏德宏) 등은 액체상태의 칼슘 열환원법을 이용한 마그네슘 제련 방법을 연구하여, 조작 공정조건의 최적화를 통해 조작의 자동화 수준을 향상시켰다. 특허 "출원번호: 200510045888.4"와 출원번호: 200910236975.3은 신형 금속 열환원법을 이용한 마그네슘 제련의 신규 아이디어를 개발하였으며, 특허 "출원번호: 200510045888.1"은 알루미늄 열환원법을 이용한 마그네슘 제련을 연구하여, 환원온도를 50℃ 낮추고, 환원 시간을 7~8h으로 단축시켰다. 특허 "출원번호: 200910236975.3"은 Si-Fe+Al+Ca 복합 환원제를 이용하여 소성 백운석과 가성소성 마그네사이트 혼합물을 환원시키는 마그네슘 제련 공정을 연구하여, 환원 시간을 5-9h까지 단축시켰다. 이상의 연구들은 열환원법을 이용한 마그네슘 제련의 기술수준을 어느 정도 향상시켰으나, 이상의 연구들은 모두 기존의 실리콘 열환원법을 이용한 마그네슘 제련 공정을 기초로 구축된 것으로, 모두 고온 진공이라는 기본 사고를 바탕으로 개선 및 향상을 이룬 것이어서 본질적인 돌파는 아니다. 따라서, 종래의 실리콘 열환원 마그네슘 제련에 존재하는 환원주기가 길고, 에너지 소모가 크며, 환원탱크의 수명이 짧고, 생산비가 높다는 등의 단점은 아직까지 근본적인 해결을 얻지 못하였다.
종래의 열환원법을 이용한 마그네슘 제련 생산 및 연구에 존재하는 단점과 부족함에 대하여, 종래의 실리콘 열환원법을 이용한 마그네슘 제련에 존재하는 환원주기가 길고, 에너지 소모가 크며, 환원탱크의 수명이 짧고 생산비가 높다는 등의 단점을 해결하기 위해, 본 발명은 유동하는 불활성 가스 중에서 고온 환원을 실시함과 동시에, 생성된 고온의 마그네슘 증기를 유동하는 불활성 가스를 통해 즉시 반출 및 응축시켜 금속 마그네슘을 획득하는 급속 연속 마그네슘 제련 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 반응속도가 빨라, 환원 시간이 90min 이내로 단축되고, 마그네슘의 회수율이 88% 이상 향상되며, 이와 동시에 마그네슘의 연속 생산을 구현할 수 있다.
본 발명의 급속 연속 마그네슘 제련 방법은 직접 펠레타이징하는 단계, 펠렛 소성 단계, 소성 펠렛을 유동 아르곤가스 분위기에서 고온으로 환원시키는 단계, 고온 마그네슘 증기 응축 등 단계를 포함한다. 그 중, 직접 펠레타이징하는 단계는 소성 처리를 거치지 않은 백운석 또는 마그네사이트를 환원제 및 형석(fluorite)과 비율대로 혼합하고, 디스크 펠레타이저를 이용하여 직경이 5~20mm인 펠렛을 제조하는 단계를 말한다. 펠렛 소성 단계는 펠렛을 아르곤 가스 또는 질소 가스 분위기 하에 850~1050℃의 온도로 30~120min 동안 소성하여, 펠렛 중의 수분과 휘발성 물질을 배출시키고, 그 중의 탄산염을 분해시켜 CO2를 방출하는 단계를 말하며, 이와 동시에, 환원제는 소성 과정에서 확산을 거쳐 분해로 생성된 MgO와 더욱 충분히 접촉될 수 있다. 소성 펠렛 고온 환원 단계는 "상대적 진공" 가스분위기에서 소성 후의 펠렛을 유동하는 아르곤가스 분위기에서 고온 환원 반응시키는 단계를 말하며, 반응으로 생성된 고온의 마그네슘 증기가 즉시 유동하는 아르곤 캐리어가스에 의해 반출된다. 각각의 반응 경계면에 대해 논하면, 생성된 고온 마그네슘 증기가 즉시 배출되어 반응 경계면에서 이탈하므로, 반응 경계면상의 고온의 마그네슘 증기는, 그 분압이 줄곧 1atm보다 훨씬 낮은 상태이며, 즉 상대적인 "부압 상태"에 처한다. 따라서, 마그네슘 증기가 생성된 환원 반응 경계면상의 분위기는 마치 진공 상태의 밀폐된 용기와 같아, 이를 "상대적 진공" 또는 "상대적 부압"이라고 칭하며, 이는 반응의 발생에 충분한 열역학 및 동력학적 조건을 제공한다. 마그네슘 증기의 응축 단계는 고온 환원로 중의 아르곤 가스에 의해 연속적으로 반출되는 고온의 마그네슘 증기를 응축시켜 금속 마그네슘을 획득하는 과정을 말한다.
본 발명의 급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: (10~13): (3.0~4.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 배합 원료 총 질량의 1.0~2.0%의 점결제(binder)로써의 물유리 및 배합 원료의 총 질량의 2.0~5.0%의 물을 첨가하거나;
또는 백운석: Al: 형석을 115: (10~13): (2.0~3.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 배합 원료 총 질량의 1.0~2.0%의 점결제로써의 물유리 및 배합 원료 총 질량의 2.0~5.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 10~24h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 고온로, 회전가마 또는 유동상에 투입하고, 150~250℃까지 승온하여, 30~60min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 또는 질소 가스 분위기하에 850~1050℃으로 승온시켜 30~120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 연속으로 밀폐된 고온환원로에 투입하여, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 고온 환원 반응을 실시하며, 환원온도는 1300~1600℃이고, 환원시간은 20~90min이며, 아르곤 가스 유량은 2.0~5.0m3/h로 하여 고온의 마그네슘 증기를 연속적으로 획득한 후, 아르곤 가스와 함께 혼합하여 고온의 혼합 가스를 형성함과 동시에, 환원슬래그를 고온 환원로로부터 연속적으로 배출한다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 고온의 환원로로부터 반출하고, 밀봉 관로를 통해 응축 시스템으로 이송하여 응축시켜 금속 마그네슘을 획득한다.
본 발명의 급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함할 수도 있다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO: 형석을 45: (10~13): (16~20): (2.0~3.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 배합 원료 총 질량의 2.0~3.0%의 점결제로써의 물유리 및 배합 원료 총 질량의 2.0~6.0%의 물을 첨가하거나;
또는 마그네사이트: Al: CaO: 형석을 48: (10~13): (15~18): (2.0~3.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 배합 원료 총 질량의 2.0~3.0%의 점결제로써의 물유리 및 배합 원료 총 질량의 2.0~6.0%의 물을 첨가한다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 고온로, 회전가마 또는 유동상에 투입하고 150~250℃까지 승온하여, 30~60min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 또는 질소 가스 분위기하에 850~1050℃으로 승온시켜 30~120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛을 연속으로 고온 환원시키는 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 연속으로 밀폐된 고온환원로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 고온 환원반응을 실시하며, 환원온도는 1300~1600℃이고, 환원시간은 20~90min이며, 아르곤 가스 유량은 2.0~5.0m3/h로 하여 고온의 마그네슘 증기를 연속적으로 획득한 후, 아르곤 가스와 함께 혼합하여 고온의 혼합 가스를 형성함과 동시에, 환원슬래그를 고온 환원로로부터 연속적으로 배출한다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 고온의 환원로로부터 반출하고, 밀봉 관로를 통해 응축 시스템으로 이송하여 응축시켜, 금속 마그네슘을 획득한다.
상기 급속 연속 마그네슘 제련 방법에서, 단계 1중의 배합원료인 Al 또는 75Si-Fe 합금은 복합 환원제로 대체되며, 복합 환원제는 이하 3종 중의 하나이다:
(1) Al+75Si-FE 합금; (2) Ca+75SI-Fe 합금; (3) Al+Ca+75Si-Fe 합금;
복합 환원제의 용량 표준은, 1 질량단위의 Al은 2.2배의 질량단위의 Ca로 대체 가능하고; 1 질량단위의 75Si-Fe 합금은 2.2배 질량단위의 Ca로 대체 가능하며; 1 질량단위의 Al과 1 질량단위의 75Si-Fe 합금은 대등하다.
상기 단계 1에서 펠렛 제조 시 디스크 펠레타이저를 사용하고; 단계 3에서 고온 환원로는 중주파 유도로 또는 고온저항로이며;
상기 단계 4에서의 응축방식은 직접 응축 또는 무화 응축이고, 직접 응축 방식은 순환 수냉 응축이다.
상기 75Si-Fe 합금은 Si 질량 함량이 75%인 Si-Fe 합금이다.
상기 단계 2의 펠렛 소성 과정에서, 발생되는 화학 반응은 다음과 같다.
백운석을 원료로 할 경우:
MgCO3ㆍCaCO3=MgOㆍCaO+2CO2 (1)
마그네사이트를 원료로 할 경우:
MgCO3=MgO=CO2 (2)
소성은 펠렛 중의 MgCO3, CaCO3를 철저히 분해하며, 펠렛은 고온 소성 과정에서 한층 더 소결된다. 그 중 금속 환원제는 확산을 거쳐 MgO와 더욱 충분히 접촉되어, 다음 단계의 고온 환원 과정에서 고온의 마그네슘 증기가 생성될 수 있도록 더욱 충분한 동력학적 조건을 만들어준다.
상기 단계 3의 소성 펠렛의 고온 환원 반응 방정식은 다음과 같다.
백운석을 원료로 할 경우:
2MgOㆍCaO+Si=2Mg(g)↑+2CaOㆍSiO2 (3)
3MgOㆍCaO+2Al=3Mg(g)↑+3CaOㆍ2Al2O3 (4)
마그네사이트를 원료로 할 경우:
2MgO+2CaO+Si=2Mg(g)↑+2CaOㆍSiO2 (5)
21MgO+12CaO+14Al=21Mg(g)↑+12CaOㆍ7Al2O3 (6)
고온 환원 반응은 유동하는 불활성 아르곤 가스 분위기 중에서 실시되므로, 펠렛 반응 경계면에 생성되는 고온의 마그네슘 증기가 유동하는 아르곤 가스에 의해 즉시 반출되며, 따라서 반응 경계면상의 고온의 마그네슘 증기는 시종 분압이 1atm보다 훨씬 낮은 부압 상태, 즉 소위 "상대적 진공" 또는 "상대적 부압" 상태에 처하게 된다. 생성되는 고온 마그네슘 증기가 수시로 불활성 아르곤 가스에 의해 반출되면서, 고온 환원으로 마그네슘 증기를 생성하는 반응 (3)~(6)이 우측으로 철저하게 진행되도록 촉진하여 MgO의 환원 정도와 환원 속도가 크게 향상되고, 환원시간이 20~90min까지 단축되며, 금속 마그네슘의 회수율은 88% 이상으로 향상된다. 이와 동시에 환원슬래그가 직접 배출되어 금속 마그네슘의 연속 생산을 구현할 수 있다.
본 발명의 급속 연속 마그네슘 제련 방법과 종래 기술을 비교해보면 다음과 같은 장점을 구비한다.
(1) 종래의 실리콘 열환원법을 이용한 마그네슘 제련 기술에 비해, 본 발명은 진공 시스템 및 진공 환원탱크를 생략하여, 설비가 더욱 단순하며; 환원조작이 "상대적 진공"("상대적 부압") 조건에서 실시되므로, 조작이 단순하고, 설비에 대한 요구가 낮으며, 설비 투자 및 조작 원가가 절감된다.
(2) 종래의 실리콘 열환원법을 이용한 마그네슘 제련은 먼저 백운석 또는 마그네사이트를 소성, 냉각시킨 다음 펠렛을 압축하므로, 백운석의 소성 과정에서 5% 정도의 미세 분말이 사용되지 못하고 낭비되는 반면, 본 발명의 방법은 소성을 거치지 않은 백운석 또는 마그네사이트로 직접 펠레타이징한 다음, 펠렛을 소성하므로, 미세 분말 재료를 낭비하는 문제가 존재하지 않는다. 따라서 본 발명의 방법은 원료 이용률이 현저하게 향상되고, 오염은 현저하게 감소한다.
(3) 본 발명의 기술은 종래의 실리콘 열환원법 마그네슘 제련 기술과 달리, 먼저 백운석 또는 마그네사이트를 직접 펠레타이징한 다음, 보호 가스 분위기에서 850~1050℃로 펠렛을 소성하여 백운석 또는 마그네사이트의 저온 급속 소성을 구현하였으며, 또한 소성 펠렛은 냉각을 거치지 않고 고온 환원로로 이송되어 고온 환원을 실시하고, 소성 테일가스의 여열 및 고온 환원 테일가스의 여열을 펠렛 및 불활성 캐리어 가스를 예열시키는데 직접 이용할 수 있다. 따라서 본 발명의 방법은 에너지 소모가 현저하게 감소한다.
(4) 본 발명의 방법은 고온 환원 과정이 유동하는 불활성 아르곤 가스 분위기의 환경에서 실시되므로, 생성되는 고온 마그네슘 증기가 유동하는 아르곤 가스에 의해 연속적으로 반출되며, 즉 "상대적 진공" 수단을 이용하여, 진공 시스템과 진공 환원탱크를 생략함으로써 마그네슘의 연속 생산을 구현하고, 환원주기를 크게 단축시켰다. 마그네슘 환원 주기는 종래의 실리콘 열환원법의 8~12h을 20~90min으로 단축시킴으로써, 금속 마그네슘의 회수율과 자원 이용률을 대폭 향상시켰고, 금속 마그네슘의 종합 회수율은 88% 이상 향상됨과 동시에, 불활성 보호 캐리어 가스를 반복적으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술은 친환경적이고, 에너지를 절약할 수 있는 그린 신규 공정으로서, 1톤당 금속 마그네슘 생산 원가를 4000위안 이상 낮출 수 있는 동시에, 본 발명은 대량의 MgO를 풍부하게 함유한 보론 슬러지 2차 자원을 처리하여, 녹색 청정(green cleaning) 이용을 구현하였다.
이하 실시예 중
사용되는 백운석의 성분: MgO의 질량부수는 21.7%이고, CaO는 30.5%이며, 나머지는 CO2이고, 미량의 불순물 총량은 2.0% 미만이다.
사용되는 마그네사이트 성분: MgO의 질량부수는 47.05%이고, 나머지는 CO2이며, 미량의 불순물은 1.5% 미만이다.
사용되는 아르곤 가스는 99.95%의 고순도 아르곤 가스이다.
사용되는 디스크 펠레타이저는 직경(φ)=1000mm이고, 측면 높이(h)=300mm이며, 경사각(α)은 45°이고, 회전속도는 28rpm이다.
사용되는 중주파 유도로의 유도로 코일 직경은 200mm이다.
이하 실시예의 단계 3에서 지칭하는 환원시간은 소성 펠렛이 고온의 환원영역에 머무는 시간을 말한다.
실시예 1
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: 10: 3.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 3종 원료 총 질량의 1.0%의 점결제로써의 물유리 및 3종 원료 총 질량의 5.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 24h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 고온로에 담고 200℃까지 승온하여, 45min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 1050℃으로 승온시켜 30min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 연속으로 밀봉 관로를 통해 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1350℃이고, 환원시간은 90min이며, 아르곤 가스 유량은 4.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 직접 마그네슘 응축탱크로 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘을 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 89%이다.
실시예 2
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: 12: 3.5의 질량비에 따라 배합하고, 상기 3종 원료 총 질량의 1.5%의 점결제로써의 물유리 및 3종 원료 총 질량의 5.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 24h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 200℃까지 승온하여, 45min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 1000℃으로 승온시켜 60min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 연속으로 밀봉 관로를 통해 고온저항로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 고온저항로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1450℃이고, 환원시간은 50min이며, 아르곤 가스 유량은 3.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 고온저항로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 직접 마그네슘 응축탱크로 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘을 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 90%이다.
실시예 3
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: 12: 4.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 3종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 3종 원료 총 질량의 4.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 12h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 유동상에 담고 250℃까지 승온하여, 30min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 질소 가스 분위기하에 950℃으로 승온시켜 70min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1600℃이고, 환원시간은 20min이며, 아르곤 가스 유량은 5.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 기류분무기로 이송하여 무화 응축을 실시하여 금속 마그네슘 파티클을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 92%이다.
실시예 4
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Al: 형석을 110: 10: 2.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 3종 원료 총 질량의 1.0%의 점결제로써의 물유리 및 3종 원료 총 질량의 4.5%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 6h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 150℃까지 승온하여, 60min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 850℃으로 승온시켜 120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1300℃이고, 환원시간은 90min이며, 아르곤 가스 유량은 2.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 91.5%이다.
실시예 5
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Al: 형석을 110: 12: 2.5의 질량비에 따라 배합하고, 상기 3종 원료 총 질량의 1.5%의 점결제로써의 물유리 및 3종 원료 총 질량의 3.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 2h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 220℃까지 승온하여, 50min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 950℃으로 승온시켜 50min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1500℃이고, 환원시간은 45min이며, 아르곤 가스 유량은 4.2m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 93.0%이다.
실시예 6
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Al: 형석을 115: 13: 3.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 3종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 3종 원료 총 질량의 2.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~15mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 20h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 180℃까지 승온하여, 55min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 900℃으로 승온시켜 60min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1550℃이고, 환원시간은 20min이며, 아르곤 가스 유량은 5.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 93.5%이다.
실시예 7
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO : 형석을 45: 10: 16: 2.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료의 총 질량의 6.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 18h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 200℃까지 승온하여, 35min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 1050℃으로 승온시켜 40min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1300℃이고, 환원시간은 90min이며, 아르곤 가스 유량은 3.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 기류무화기로 이송하여 무화 응축을 실시하여 금속 마그네슘 파티클을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 90%이다.
실시예 8
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO : 형석을 45: 12: 18: 2.5의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 2.5%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 5.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 10~25mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 10h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 250℃까지 승온하여, 40min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 1000℃으로 승온시켜 90min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1400℃이고, 환원시간은 50min이며, 아르곤 가스 유량은 4.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 91%이다.
실시예 9
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO : 형석을 45: 13: 20: 3.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 3.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 3.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~25mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 15h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 210℃까지 승온하여, 50min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 950℃으로 승온시켜 70min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1600℃이고, 환원시간은 20min이며, 아르곤 가스 유량은 5.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 95%이다.
실시예 10
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO : 형석을 48: 10: 15: 2.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 6.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~25mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 8h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 200℃까지 승온하여, 50min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 950℃으로 승온시켜 120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1300℃이고, 환원시간은 80min이며, 아르곤 가스 유량은 3.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 91%이다.
실시예 11
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO : 형석을 48: 12: 17: 2.5의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 2.5%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 2.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~25mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 1h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 190℃까지 승온하여, 60min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 900℃으로 승온시켜 100min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1450℃이고, 환원시간은 40min이며, 아르곤 가스 유량은 4.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 94%이다.
실시예 12
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO : 형석을 48: 13: 18: 3.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 3.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 5.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~25mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 1h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 200℃까지 승온하여, 45min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 850℃으로 승온시켜 120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1600℃이고, 환원시간은 20min이며, 아르곤 가스 유량은 5.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 수직식 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 96%이다.
실시예 13
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Al: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: 3.0: 6.5: 3.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 1.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 1.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 24h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 고온로에 담고 200℃까지 승온하여, 50min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 1000℃으로 승온시켜 30min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1350℃이고, 환원시간은 90min이며, 아르곤 가스 유량은 4.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 90%이다.
실시예 14
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: Ca: 75Si-Fe 합금: CaO: 형석을 45: 17.6: 3: 16: 2.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 6.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 20h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 210℃까지 승온하여, 35min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 1050℃으로 승온시켜 40min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 고온저항로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 고온저항로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1320℃이고, 환원시간은 85min이며, 아르곤 가스 유량은 3.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 고온저항로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 기류분무기로 이송하여, 직접 무화 응축을 실시하여 금속 마그네슘 파티클을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 92%이다.
실시예 15
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Al: Ca: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: 2.7: 8.8: 5: 4.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 재료 총 질량의 4.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 15h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 유동상에 담고 240℃까지 승온하여, 40min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 고순도 질소가스 분위기하에 980℃으로 승온시켜 60min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1500℃이고, 환원시간은 20min이며, 아르곤 가스 유량은 5.0m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 기류분무기로 이송하여, 직접 무화 응축을 실시하여 금속 마그네슘 파티클을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 91%이다.
실시예 16
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 마그네사이트: Al: 75Si-Fe 합금: CaO: 형석을 48: 4.6: 7: 15: 2.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 5종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 5종 원료 총 질량의 6.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 10h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 200℃까지 승온하여, 45min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 950℃으로 승온시켜 120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1400℃이고, 환원시간은 75min이며, 아르곤 가스 유량은 3.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여, 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 91%이다.
실시예 17
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Al: Ca: 75Si-Fe 합금: 형석을 115: 6.6: 6.6: 2.5: 3.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 5종 원료 총 질량의 2.0%의 점결제로써의 물유리 및 5종 원료 총 질량의 2.0%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 18h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 200℃까지 승온하여, 50min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 900℃으로 승온시켜 60min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1500℃이고, 환원시간은 25min이며, 아르곤 가스 유량은 4.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여, 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 94%이다.
실시예 18
급속 연속 마그네슘 제련 방법은 구체적으로 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계
원료 배합: 백운석: Ca: 75Si-Fe 합금: 형석을 115: 15.4: 6: 2.0의 질량비에 따라 배합하고, 상기 4종 원료 총 질량의 1.0%의 점결제로써의 물유리 및 4종 원료 총 질량의 4.5%의 물을 첨가한다.
펠레타이징: 배합 원료를 고르게 혼합하고, 디스크 펠레타이저로 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 펠렛을 자연풍으로 10h 동안 건조시킨다.
단계 2: 펠렛 소성 단계
바람으로 건조시킨 펠렛을 회전가마에 담고 180℃까지 승온하여, 55min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 분위기하에 850℃으로 승온시켜 120min 동안 보온 소성한다.
단계 3: 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계
소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 밀봉 관로를 통해 연속적으로 중주파 유도로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 연속 고온 환원반응을 실시하여, 고온의 마그네슘 증기를 연속으로 획득하고, 아르곤가스와 함께 혼합하여 고온 혼합가스를 형성함과 동시에, 환원 슬래그를 중주파 유도로로부터 배출하며; 그 중 환원온도는 1350℃이고, 환원시간은 80min이며, 아르곤 가스 유량은 3.5m3/h이다.
단계 4: 고온의 마그네슘 증기 응축 단계
고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 중주파 유도로로부터 반출한 후, 밀봉 관로를 통해 마그네슘 응축탱크로 직접 반입하여, 순환 수냉 응축을 실시하여 금속 마그네슘 잉곳을 획득하며, 금속 마그네슘의 회수율은 93%이다.

Claims (4)

  1. 급속 연속 마그네슘 제련 방법에 있어서,
    단계 1) 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계; 원료 배합에서는, 백운석: 75Si-Fe 합금: 형석을 110: (10~13): (3.0~4.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 배합 원료 총 질량의 1.0~2.0%의 점결제(binder)로서의 물유리 및 상기 배합 원료의 총 질량의 2.0~5.0%의 물을 첨가하거나; 또는 백운석: Al: 형석을 115: (10~13): (2.0~3.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 상기 배합 원료 총 질량의 1.0~2.0%의 점결제로서의 물유리 및 배합 원료 총 질량의 2.0~5.0%의 물을 첨가하며,
    상기 단계 1 중의 배합원료인 Al 또는 75Si-Fe 합금은 복합 환원제로 대체하며, 상기 복합 환원제는 (1) Al+75Si-FE 합금; (2) Ca+75SI-Fe 합금; (3) Al+Ca+75Si-Fe 합금 3종 중의 하나이고;
    상기 복합 환원제의 용량 표준은 1 질량단위의 Al은 2.2배의 질량단위의 Ca으로 대체 가능하고; 1 질량단위의 75Si-Fe 합금은 2.2배 질량단위의 Ca으로 대체 가능하며;
    1 질량단위의 Al과 1 질량단위의 75Si-Fe 합금은 대등하고,
    펠레타이징에서는, 상기 배합 원료를 고르게 혼합하고 펠레타이징하여, 입경이 5~20mm인 펠렛을 획득한 후, 상기 펠렛을 자연풍으로 10~24h 동안 건조시키는 단계;
    단계 2) 펠렛 소성 단계: 바람으로 건조시킨 상기 펠렛을 고온로, 회전가마 또는 유동상에 투입하고, 150~250℃까지 승온하여, 30~60min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 또는 질소 가스 분위기하에 850~1050℃으로 승온시켜 30~120min 동안 보온 소성하는 단계;
    단계 3) 소성 펠렛의 연속 고온 환원 단계: 소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 연속으로 밀폐된 고온환원로에 투입하여, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 고온 환원 반응을 실시하며, 환원온도는 1300~1600℃이고, 환원시간은 20~90min이며, 아르곤 가스 유량은 2.0~5.0m3/h로 하여 고온의 마그네슘 증기를 연속적으로 획득한 후, 아르곤 가스와 함께 혼합하여 고온의 혼합 가스를 형성함과 동시에, 환원슬래그를 고온 환원로로부터 연속적으로 배출하는 단계; 및
    단계 4) 고온의 마그네슘 증기 응축 단계: 고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 상기 고온의 환원로로부터 반출하고, 밀봉 관로를 통해 응축 시스템으로 이송하여 응축시켜 금속 마그네슘을 획득하고, 응축방식은 직접 응축 또는 무화 응축인 단계
    를 포함하는 급속 연속 마그네슘 제련 방법.
  2. 급속 연속 마그네슘 제련 방법에 있어서,
    단계 1) 원료를 배합하여 펠레타이징하는 단계: 원료 배합 방식에서는, 마그네사이트: 75Si-Fe 합금: CaO: 형석을 45: (10~13): (16~20): (2.0~3.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 배합 원료 총 질량의 2.0~3.0%의 점결제로서의 물유리 및 상기 배합 원료 총 질량의 2.0~6.0%의 물을 첨가하거나,
    또는 마그네사이트: Al: CaO: 형석을 48: (10~13): (15~18): (2.0~3.0)의 질량비에 따라 배합하여 고르게 혼합한 후, 상기 배합 원료 총 질량의 2.0~3.0%의 점결제로서의 물유리 및 상기 배합 원료 총 질량의 2.0~6.0%의 물을 첨가하고,
    상기 단계 1 중의 배합원료인 Al 또는 75Si-Fe 합금은 복합 환원제로 대체하며, 상기 복합 환원제는 (1) Al+75Si-FE 합금; (2) Ca+75SI-Fe 합금; (3) Al+Ca+75Si-Fe 합금 3종 중의 하나이고;
    상기 복합 환원제의 용량 표준은 1 질량단위의 Al은 2.2배의 질량단위의 Ca으로 대체 가능하고; 1 질량단위의 75Si-Fe 합금은 2.2배 질량단위의 Ca으로 대체 가능하며;
    1 질량단위의 Al과 1 질량단위의 75Si-Fe 합금은 대등한 단계;
    단계 2) 펠렛 소성 단계: 바람으로 건조시킨 펠렛을 고온로, 회전가마 또는 유동상에 투입하고 150~250℃까지 승온하여, 30~60min 동안 보온하여 탈수시킨 다음, 아르곤 가스 또는 질소 가스 분위기하에 850~1050℃으로 승온시켜 30~120min 동안 보온 소성하는 단계;
    단계 3) 소성 펠렛을 연속으로 고온 환원시키는 단계: 소성 후의 고온 펠렛을 냉각을 거치지 않고 아르곤 가스 보호하에 연속으로 밀폐된 고온환원로에 투입한 다음, 유동하는 아르곤 가스 분위기에서 고온 환원반응을 실시하며, 환원온도는 1300~1600℃이고, 환원시간은 20~90min이며, 아르곤 가스 유량은 2.0~5.0m3/h로 하여 고온의 마그네슘 증기를 연속적으로 획득한 후, 아르곤 가스와 함께 혼합하여 고온의 혼합 가스를 형성함과 동시에, 환원슬래그를 상기 고온 환원로로부터 연속적으로 배출하는 단계; 및
    단계 4) 고온의 마그네슘 증기 응축 단계: 고온의 마그네슘 증기를 유동하는 아르곤 가스 기류를 통해 상기 고온의 환원로로부터 반출하고, 밀봉 관로를 통해 응축 시스템으로 이송하여 응축시켜, 금속 마그네슘을 획득하고, 응축방식은 직접 응축 또는 무화 응축인 단계
    를 포함하는 급속 연속 마그네슘 제련 방법.
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