專利名稱:一種加快還原提高金屬鎂生產(chǎn)率的工藝的制作方法
技術領域:
本發(fā)明屬于有色冶金技術領域及節(jié)能降耗領域,涉及一種以Al粉,Ca粉為添加劑加快還原制取金屬鎂的工藝。
背景技術:
金屬鎂的制備方法可分為兩大類電解法和熱還原法。目前硅熱還原法是生產(chǎn)金屬鎂的主要方法,即先是將白云石(MgC03 CaC03)在回轉(zhuǎn)窯中鍛燒(鍛燒溫度為1150 1250°C )反應式是,MgC03 CaC03 = MgO CaO+2C02 ;然后經(jīng)研磨成粉后與硅鐵粉(含硅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(nèi),在還原爐中以1190 121(TC的溫度及13. 3-133. 3Pa真空條件下還原制取得出鎂蒸汽,冷凝后成為結(jié)晶鎂。
反應過程是 2MgO+2CaO+Si = 2Mg(g)個+2CaO Si02 經(jīng)過熔劑精煉、鑄錠、表面處理,即得到金屬鎂錠。 生產(chǎn)方式為間歇式的,每個生產(chǎn)周期大約為10h,可分為三個步驟1)預熱期裝料后,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(nèi)真空度保持13. 3-133. 3Pa,溫度達120(TC左右,時間保持9h左右。由于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。蒸餾后的殘余物為二鈣硅酸鹽渣和鐵。 硅熱法目前所用的還原劑大部分采用硅鐵,在硅熱法煉鎂過程的存在著一些問題。如能耗高、還原效率低、硅鐵耗量大、還原周期長等等。硅鐵中化合物不參與還原但消耗熱量較大,只有硅參與還原,硅的活性及導熱性較差,產(chǎn)生的鎂的蒸氣壓低,還原時間長,相應增加了能源的消耗,硅鐵耗量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(chǎn)生的鎂蒸汽壓低,反應速率較慢;反應在120(TC左右進行,由于溫度較高,致使反應罐壽命降低,鎂的生產(chǎn)成本增高。 硅熱還原工藝中還原劑的性能是決定金屬鎂生產(chǎn)的能耗,金屬回收率和成本的重要因素,本發(fā)明的優(yōu)點在于,在原還原劑的基礎上,添加還原能力比硅鐵更強的成分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(jié)能降耗的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決硅熱法煉鎂工藝存在的能耗大、反應速率低、生產(chǎn)周期長等問題,提供了一種加快還原,提高生產(chǎn)率的制取金屬鎂的方法。 —種加快還原提高金屬鎂生產(chǎn)率的工藝,其特征是硅熱法的還原劑中添加Al粉,Ca粉等,與白云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于純硅鐵還原劑,加入添加劑后更有利于還原,加快了還原速率,縮短反應時間,使得金屬鎂的生產(chǎn)周期降低。 摻加添加劑的金屬鎂還原工藝,其特征是比硅鐵還原能力更強的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。 制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(chǎn)率的工藝,其工藝流程為,將白云石和菱鎂礦煅燒 后得到的煅燒白云石和苛性菱鎂礦與硅鐵粉、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云石苛性菱鎂礦還原劑=i. 5 5.5 : o. os i. 7 : i
1. 4,然后將配好的爐料裝入制球機造球,破碎后入還原爐還原,溫度為900 120(TC,還原 時間5 9小時,還原爐制備出的鎂晶體精煉后成產(chǎn)品。 本發(fā)明的特點是,在硅鐵合金中添加Al粉、Ca粉等作為煉鎂的添加劑,該工藝制 備金屬鎂產(chǎn)量增加,能耗降低,金屬回收率提高,降低生產(chǎn)周期,解決了硅熱法煉鎂存在的 能耗大、反應速率低、生產(chǎn)周期長等問題。
圖1為本發(fā)明的的工藝流程圖。 本專利包括煅燒白云石和苛性菱鎂礦1、硅鐵粉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(chǎn)生的煅燒白云石和苛性菱鎂礦2與硅鐵粉2和添加劑Al 粉,Ca粉,螢石等3進入混料器4進行混合,爐料混勻后進入球團機5造球,造球后爐料破 碎后進入還原爐6,還原得到鎂蒸汽冷凝后的鎂晶體經(jīng)過精煉7成為產(chǎn)品。
具體實施方式
實施例1 : 爐料煅燒白云石(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(chǎn)鎂為416kg,金屬鎂回收率85X。
實施例2 : 爐料煅燒白云石(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(chǎn)鎂為422kg,金屬鎂回收率86%。
實施例3 : 爐料煅燒白云石(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(chǎn)鎂為409kg,金屬鎂回收率84% 。
權(quán)利要求
一種加快還原提高金屬鎂生產(chǎn)率的工藝,其特征是以白云石和菱鎂礦為原料,硅熱法的還原劑中添加Al粉和Ca粉,與煅燒后白云石和苛性菱鎂礦反應得到鎂蒸汽。
2. 按照權(quán)利要求1所述的加快還原提高金屬鎂生產(chǎn)率的工藝,其特征是加入添加劑后 還原劑成分為(10 96% )Si-Fe+(2 45% )Al粉+(2 45% )Ca粉。
3. 按照權(quán)利要求1所述的加快還原提高金屬鎂生產(chǎn)率的工藝,其特征在于爐料配比為煅燒白云石苛性菱鎂礦還原劑=i. 5 5.5 : o. 08 i. 7 : i i. 4。
4. 按照權(quán)利要求1所述的加快還原提高金屬鎂生產(chǎn)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(chǎn)率的工藝,提供一種以Al粉,Ca粉為添加劑,加快還原,制取金屬鎂的節(jié)能工藝技術。屬于有色冶金以及節(jié)能降耗領域。將Al粉,Ca粉等作為添加劑與煅燒白云石和苛性菱鎂礦及螢石粉混勻、造球,破碎后在高溫真空還原爐內(nèi)還原制備金屬鎂。本工藝加入添加劑后還原劑成分為(10~96%)Si-Fe+(2~45%)Al粉+(2~45%)Ca粉,爐料配比為煅燒白云石∶苛性菱鎂礦∶還原劑=1.5~5.5∶0.08~1.7∶1~1.4。本發(fā)明加入Ca粉,Al粉添加劑后,促進還原反應,降低還原溫度與生產(chǎn)周期,解決硅熱法煉鎂存在的能耗大、反應速率低、生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者傅振祥, 關存先, 徐秉聲, 戰(zhàn)亞鵬, 戴城, 袁章福, 趙宏欣 申請人:北京大學