專利名稱：熔融還原煉鎂工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)金屬鎂的方法，特別是一種使反應(yīng)物處于熔融狀態(tài)利用還原 反應(yīng)生產(chǎn)金屬鎂的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
皮江法是目前使用最廣泛的一種熱法煉鎂工藝，它是在真空下用硅鐵合金還原煅 燒白云石制取金屬鎂。該法存在的普遍問(wèn)題是反應(yīng)物之間是以固態(tài)與固態(tài)反應(yīng)，反應(yīng)溫度 110(T120(TC，制團(tuán)壓力大，反應(yīng)速度慢。為了加快反應(yīng)進(jìn)程，往往需要對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行破碎。 金屬鎂回收率低，只有65%左右。能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重，還原渣利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種加快反應(yīng) 速度、反應(yīng)控制簡(jiǎn)單、易操作、金屬鎂回收率高的煉鎂工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的熔融還原煉鎂工藝，本工藝以白云石為 主原料，氧化鋁和二氧化硅為造渣劑，硅鐵合金為還原劑；其步驟為
(1)煅燒-白云石通過(guò)煅燒獲得煅燒白云石以備用；
(2)配料-煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金四種物料分別占總物料的 質(zhì)量百分比為煅燒白云石45 55%，氧化鋁10 30%，二氧化硅8 30%，硅鐵合金11 18% ；
(3)混合-將配好的煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金均勻混合后裝入 還原反應(yīng)容器中；
(4)還原反應(yīng)-在溫度為1550 1650°C下進(jìn)行還原反應(yīng)，直到反應(yīng)完全為止， 反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)為1000 4000Pa。(5)收集-還原反應(yīng)得到的鎂蒸氣通過(guò)冷凝收集即得金屬鎂。所述還原劑由硅鋁合金代替硅鐵合金，也可以由純鋁代替硅鐵合金。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、在煅燒白云石中加入氧化鋁和二氧化硅，爐料在1600°C左右呈完全熔融狀， 反應(yīng)在全液態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)速度較皮江法大大提高。2、爐料不需要破粉碎、細(xì)磨和制團(tuán)，可直接混合裝入反應(yīng)容器中，因此反應(yīng) 控制簡(jiǎn)單、易操作。
3、不但金屬鎂回收率高，而且反應(yīng)后所得的Ca0-Mg0-A1203-Si02四元爐 渣可回收利用，用于生產(chǎn)水泥、陶瓷等。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的思路是使反應(yīng)物料在反應(yīng)時(shí)以完全熔融狀態(tài)存在，還原反應(yīng)在完全液 態(tài)中進(jìn)行，依此加快反應(yīng)速度來(lái)制取金屬鎂。其具體的生產(chǎn)工藝流程如下
(1)煅燒-白云石通過(guò)煅燒獲得煅燒白云石以備用；白云石煅燒為現(xiàn)有技術(shù)，在 許多制備鎂的工藝方法中多有采用，如皮江法；通常白云石在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)1200°C下煅燒1個(gè) 小時(shí)左右，即可獲得煅燒白云石(23 24%Mg)；
(2)配料-煉鎂所需物料為煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金(75%Si)， 四種物料分別占總物料的質(zhì)量百分比為煅燒白云石45 55%，氧化鋁10 30%，二氧化硅 8 30%，硅鐵合金11 18% ；
(3)混合-按既定的爐料配比，把煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金均 勻混合后裝入還原反應(yīng)容器中?；旌蠒r(shí)，煅燒白云石既可以是煅燒時(shí)的溫度，也可以冷卻至 室溫，這根據(jù)整個(gè)制備系統(tǒng)決定；
(4)還原反應(yīng)-在溫度為1550 1650°C下進(jìn)行還原反應(yīng)，直到反應(yīng)完全為止， 反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)為1000 4000Pa。(5)收集-還原反應(yīng)得到的鎂蒸氣通過(guò)冷凝收集即得金屬鎂。所述還原劑可以由硅鋁合金代替硅鐵合金，也可以由純鋁代替硅鐵合金。本發(fā)明以白云石為主原料，氧化鋁和二氧化硅為造渣劑，硅鐵(硅鋁)等為 還原劑，在高溫和真空條件下，反應(yīng)物料在還原容器中以完全熔融狀態(tài)存在，還原反應(yīng)在完 全液態(tài)中進(jìn)行，加快反應(yīng)速度，制取金屬鎂。在液態(tài)下的還原反應(yīng)如下 2Mg0+Si=2Mg+Si02
上述反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，MgO、Si和Si02呈完全液態(tài)，Mg呈氣態(tài)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度、爐料配比和反應(yīng)壓強(qiáng)的綜合控制，使反應(yīng)在全熔 融狀態(tài)下進(jìn)行。其中爐料配比是非?？季康?，否則即使在還原溫度1550 1650°C下，爐料 也不能確保處于完全熔融狀態(tài)。在升溫過(guò)程中，爐料逐漸從固態(tài)、固態(tài)和液態(tài)共存過(guò)度到完 全的熔融狀態(tài)，在這種變化過(guò)程中，只要滿足反應(yīng)條件，還原反應(yīng)即進(jìn)行，即在全熔融態(tài)之 前，反應(yīng)即已開(kāi)始。按上述工藝要求，對(duì)原料、造渣劑和還原劑的成分進(jìn)行了調(diào)整，完成了如下 的三個(gè)實(shí)施例。實(shí)施例1
爐料配比煅燒白云石、氧化鋁，二氧化硅和硅鐵分別占總爐料的質(zhì)量百分比為 51%、10%、26%和 13% ；
實(shí)施條件爐溫1600°C，系統(tǒng)壓強(qiáng)lOOOPa ； 實(shí)施結(jié)果鎂的產(chǎn)出率為72%。實(shí)施例2
爐料配比煅燒白云石、氧化鋁，二氧化硅和硅鐵分別占總爐料的質(zhì)量百分比為49%、29%、9%和 13%
實(shí)施條件爐溫1600°C，系統(tǒng)壓強(qiáng)4000Pa 實(shí)施結(jié)果鎂的產(chǎn)出率78%。
實(shí)施例3
爐料配比煅燒白云石、氧化鋁，二氧化硅和硅鐵分別占總爐料的質(zhì)量百分比為 47%、28%、8%和 17%
實(shí)施條件爐溫1600°C，系統(tǒng)壓強(qiáng)lOOOPa 實(shí)施結(jié)果鎂的產(chǎn)出率89%。
權(quán)利要求
熔融還原煉鎂工藝，其特征在于本工藝以白云石為主原料，氧化鋁和二氧化硅為造渣劑，硅鐵合金為還原劑；本工藝步驟為(1)煅燒-白云石通過(guò)煅燒獲得煅燒白云石以備用；(2)配料-煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金四種物料分別占總物料的質(zhì)量百分比為煅燒白云石45～55%，氧化鋁10～30%，二氧化硅8～30%，硅鐵合金11～18%；(3)混合-將配好的煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金均勻混合后裝入還原反應(yīng)容器中；(4)還原反應(yīng)-在溫度為1550～1650℃下進(jìn)行還原反應(yīng)，直到反應(yīng)完全為止，反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)為1000～4000Pa；(5)收集-還原反應(yīng)得到的鎂蒸氣通過(guò)冷凝收集即得金屬鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融還原煉鎂工藝，其特征在于所述還原劑由硅鋁合金代 替硅鐵合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融還原煉鎂工藝，其特征在于所述還原劑由純鋁代替硅鐵合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及熔融還原煉鎂工藝，本工藝以白云石為主原料，氧化鋁和二氧化硅為造渣劑，硅鐵合金為還原劑。其步驟為1、白云石通過(guò)煅燒獲得煅燒白云石；2、將煅燒白云石、氧化鋁、二氧化硅和硅鐵合金四種物料按一定的質(zhì)量百分比配料；3、將配好的四種爐料均勻混合后裝入反應(yīng)容器中，在溫度1550～1650℃下進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)容器壓強(qiáng)為1000～4000Pa；4、得到的鎂蒸氣通過(guò)冷凝收集即得金屬鎂。本發(fā)明爐料在1600℃左右呈完全熔融狀，反應(yīng)在全液態(tài)下進(jìn)行，反應(yīng)速度大大提高。同時(shí)爐料不需要破粉碎、細(xì)磨和制團(tuán)，可直接混合裝入反應(yīng)容器中，因此反應(yīng)控制簡(jiǎn)單、易操作。
文檔編號(hào)C22B26/22GK101798634SQ20101014550
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者唐祁峰, 陳小華, 高家誠(chéng) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)