一種加快還原提高金屬鎂生產率的工藝的製作方法

2023-06-16 14:23:31

專利名稱：一種加快還原提高金屬鎂生產率的工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於有色冶金技術領域及節能降耗領域，涉及一種以Al粉，Ca粉為添加劑加快還原製取金屬鎂的工藝。
背景技術：
金屬鎂的製備方法可分為兩大類電解法和熱還原法。目前矽熱還原法是生產金屬鎂的主要方法，即先是將白雲石(MgC03 CaC03)在迴轉窯中鍛燒(鍛燒溫度為1150 1250°C )反應式是，MgC03 CaC03 = MgO CaO+2C02 ;然後經研磨成粉後與矽鐵粉(含矽75 % )和螢石粉(含氟化鈣95 % )混合制球(制球壓力9. 8 29. 4MPa)，送入耐熱鋼還原罐內，在還原爐中以1190 121(TC的溫度及13. 3-133. 3Pa真空條件下還原製取得出鎂蒸汽，冷凝後成為結晶鎂。
反應過程是 2MgO+2CaO+Si = 2Mg(g)個+2CaO Si02 經過熔劑精煉、鑄錠、表面處理，即得到金屬鎂錠。 生產方式為間歇式的，每個生產周期大約為10h，可分為三個步驟1)預熱期裝料後，預熱爐料，排除爐料中的二氧化碳與水分；2)低真空加熱期蓋上蒸餾罐的蓋子，在低真空條件下加熱；3)高真空加熱期罐內真空度保持13. 3-133. 3Pa，溫度達120(TC左右，時間保持9h左右。由於外面水箱的冷卻作用，鋼套的溫度大約250°C ，鎂蒸氣冷凝在鋼罐中的鋼套上。最終，切斷真空，將蓋子打開，取出冷凝著鎂的鋼套。蒸餾後的殘餘物為二鈣矽酸鹽渣和鐵。 矽熱法目前所用的還原劑大部分採用矽鐵，在矽熱法煉鎂過程的存在著一些問題。如能耗高、還原效率低、矽鐵耗量大、還原周期長等等。矽鐵中化合物不參與還原但消耗熱量較大，只有矽參與還原，矽的活性及導熱性較差，產生的鎂的蒸氣壓低，還原時間長，相應增加了能源的消耗，矽鐵耗量1 1. 2t/tMg，鎂的回收率在80%以下；參與還原的Si的反應活性比Ca， Al， C等差，產生的鎂蒸汽壓低，反應速率較慢；反應在120(TC左右進行，由於溫度較高，致使反應罐壽命降低，鎂的生產成本增高。 矽熱還原工藝中還原劑的性能是決定金屬鎂生產的能耗，金屬回收率和成本的重要因素，本發明的優點在於，在原還原劑的基礎上，添加還原能力比矽鐵更強的成分Ca粉，Al粉，大大提高還原速率，縮短反應時間，金屬回收率提高，達到節能降耗的目的。

發明內容
本發明為解決矽熱法煉鎂工藝存在的能耗大、反應速率低、生產周期長等問題，提供了一種加快還原，提高生產率的製取金屬鎂的方法。 —種加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，其特徵是矽熱法的還原劑中添加Al粉，Ca粉等，與白雲石和菱鎂礦反應得到鎂蒸汽。以Al和Ca作添加劑還原時鎂的平衡蒸氣壓高於純矽鐵還原劑，加入添加劑後更有利於還原，加快了還原速率，縮短反應時間，使得金屬鎂的生產周期降低。 摻加添加劑的金屬鎂還原工藝，其特徵是比矽鐵還原能力更強的Al粉、Ca粉參與 還原反應，螢石(CaF2)為助熔劑，能加速反應過程，與MgO反應得到鎂蒸汽，金屬收得率提高。 製取金屬鎂的過程如下。
2Mg0+2Ca0+Si = 2Mg(g)個+2CaO Si02
9MgO+5CaO+6Al = 9Mg(g) t +5CaO 3A1203
MgO+CaG) = Mg(g)個+CaO —種加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，其工藝流程為，將白雲石和菱鎂礦煅燒 後得到的煅燒白雲石和苛性菱鎂礦與矽鐵粉、Ca粉、Al粉、螢石混合配料，添加螢石2
5%，其爐料配比為煅燒白雲石苛性菱鎂礦還原劑=i. 5 5.5 : o. os i. 7 : i
1. 4，然後將配好的爐料裝入制球機造球，破碎後入還原爐還原，溫度為900 120(TC，還原 時間5 9小時，還原爐製備出的鎂晶體精煉後成產品。 本發明的特點是，在矽鐵合金中添加Al粉、Ca粉等作為煉鎂的添加劑，該工藝制 備金屬鎂產量增加，能耗降低，金屬回收率提高，降低生產周期，解決了矽熱法煉鎂存在的 能耗大、反應速率低、生產周期長等問題。


圖1為本發明的的工藝流程圖。 本專利包括煅燒白雲石和苛性菱鎂礦1、矽鐵粉2、添加劑A1粉，Ca粉，螢石等3、 混料器4、球團機5、還原爐6、精煉7 主要工藝流程是煅燒產生的煅燒白雲石和苛性菱鎂礦2與矽鐵粉2和添加劑Al 粉，Ca粉，螢石等3進入混料器4進行混合，爐料混勻後進入球團機5造球，造球後爐料破 碎後進入還原爐6，還原得到鎂蒸汽冷凝後的鎂晶體經過精煉7成為產品。
具體實施方式

實施例1 : 爐料煅燒白雲石(36X) 1500kg，苛性菱鎂礦(54% ) 500kg， 70% Si-Fe+20% Al粉 +10% Ca粉500kg，真空還原8小時，產鎂為416kg，金屬鎂回收率85X。
實施例2 : 爐料煅燒白雲石(36X) 1500kg，苛性菱鎂礦(54% ) 500kg， 60% Si-Fe+30% Al粉 +10% Ca粉500kg，真空還原8小時，產鎂為422kg，金屬鎂回收率86%。
實施例3 : 爐料煅燒白雲石(36X) 1500kg，苛性菱鎂礦(54% ) 500kg， 40% Si-Fe+50% Al粉 +10% Ca粉500kg，真空還原8小時，產鎂為409kg，金屬鎂回收率84% 。
權利要求
一種加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，其特徵是以白雲石和菱鎂礦為原料，矽熱法的還原劑中添加Al粉和Ca粉，與煅燒後白雲石和苛性菱鎂礦反應得到鎂蒸汽。
2. 按照權利要求1所述的加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，其特徵是加入添加劑後 還原劑成分為(10 96% )Si-Fe+(2 45% )Al粉+(2 45% )Ca粉。
3. 按照權利要求1所述的加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，其特徵在於爐料配比為煅燒白雲石苛性菱鎂礦還原劑=i. 5 5.5 : o. 08 i. 7 : i i. 4。
4. 按照權利要求1所述的加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，還原反應時間5 9小時。
全文摘要
一種加快還原提高金屬鎂生產率的工藝，提供一種以Al粉，Ca粉為添加劑，加快還原，製取金屬鎂的節能工藝技術。屬於有色冶金以及節能降耗領域。將Al粉，Ca粉等作為添加劑與煅燒白雲石和苛性菱鎂礦及螢石粉混勻、造球，破碎後在高溫真空還原爐內還原製備金屬鎂。本工藝加入添加劑後還原劑成分為(10～96％)Si-Fe+(2～45％)Al粉+(2～45％)Ca粉，爐料配比為煅燒白雲石∶苛性菱鎂礦∶還原劑＝1.5～5.5∶0.08～1.7∶1～1.4。本發明加入Ca粉，Al粉添加劑後，促進還原反應，降低還原溫度與生產周期，解決矽熱法煉鎂存在的能耗大、反應速率低、生產周期長等問題。
文檔編號C22B26/22GK101705374SQ20091023697
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年11月6日
發明者傅振祥, 關存先, 徐秉聲, 戰亞鵬, 戴城, 袁章福, 趙宏欣 申請人:北京大學