专利名称：一种热还原微粉制备有色金属的方法
技术领域：
本发明涉及一种热还原制备有色金属的方法，属于金属冶炼领域。
背景技术：
热还原法制备金属是指用还原剂在热态下还原金属氧化物，获得单质金属 (合金)的方法。是金属冶炼的主要方法之一，广泛应用于镁、钙、锶、锂等 有色金属的工业生产。
现有热还原制备有色金属技术中， 一般工艺为根据还原反应的化学计量 配制反应物；将固体反应物制粉并混合均匀；将还原物粉末压制成块并放入还 原炉中进行热还原反应，获得金属。其热还原制备金属中的反应物(待还原的 金属的氧化物或其前躯体、还原剂、助剂等)通常为毫米级、数十微米级、数 百微米级的颗粒状，存在反应物比表面积小，反应物之间的接触点(面)小， 反应过程中的热量传输、质量传输不畅，反应效率低，反应物颗粒的心部不易 参与反应，反应的还原率低等问题，资源、能源不易得到良好利用。 本方法旨在通过细化热还原制备金属中的反应物，提高反应中的热量传输 和质量传输效率，提高还原过程的资源、能源利用率。
发明内容
本发明针对现有的热还原制备有色金属的方法中，反应物颗粒粗大，反应 不易进行、不易进行彻底的问题，提供一种能显著提高反应效率和还原率的新 方法。
本发明的技术方案为
(1) 备料根据还原反应的化学反应式，计量反应物。必要时，对反应物 中的部分成分适度过量。
(2) 制粉及混合将反应物中的固体物料制成微细粉末，粉末的粒度分布 中，直径为10-10000nm的部分达到全部反应物料的90-100wt%。将反应物粉末 混合均匀。基于方便生产组织的原则，也可先将反应物混合后再制成粉末。当 反应物中有容易氧化的组分时，制粉工序在真空中、氮气保护下或氩气保护下 进行，或采用真空、氮气保护、氩气保护三者中任意两者或三者组合保护，以防止或减缓氧化损失。
(3)制块将反应物粉末压制成块状。
(4》反应将块状反应物放入热还原炉内进行反应，获得金属。 与现有技术相比，本发明提供的方法通过将热还原反应中的反应物细化为 微纳米及的微粉，大幅度提高反应物的比表面积，增加反应中反应物的接触几 率，提高热量传输及质量传输的通道，縮短传输路程，显著提高热量传输和质 量传输效率，实现还原反应的快速、充分进行，获得能源、资源的利用率，显 著提升热还原制备金属过程的技术经济效益。
具体实施例方式
以下结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式
。 实施例l:
(1) 备料，反应物为MgO含量40。/。的煅烧白云石、碳粉和萤石，配料 质量比为MgO : C : CaF2= 100 : 54 : 16;
(2) 将所有反应物分别制成微细粉末，粉末粒度分布中，直径为IO-10000nm的占90wt%，直径小于lOnm的占2wt%，直径大于10000nm的占8wt%。 将所有反应物粉末混合均匀；
。)将反应物粉末压制成块；
(4)将反应物块放入真空还原罐中，加热至1400土50。C，在真空度20-200Pa 下还原1小时；收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态金属镁。
实施例2:
(1) 备料，反应物为MgO含量40y。的煅烧白云石、碳粉和萤石，配料 质量比为MgO : C : CaF2 = 100 : 54 : 16;
(2) 将所有反应物混合，在氩气保护下制成微细粉末，粉末粒度分布中， 直径为10 - 10000nm的占95wt%，直径小于lOnm的占3wt%，直径大于10000nm 的占2wt。/。；
(3) 将反应物粉末压制成块；
(4) 将反应物块放入真空还原罐中，加热至1400±50°C，在真空度20-200Pa 下还原1小时；收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态金属镁。
实施例3:
4(1) 备料，反应物为氧化锂、铝，配料质量比为Li2O:Al = 100:80;
(2) 将所有反应物混合，在真空中制成微细粉末，粉末粒度分布中，全部 为10 - IOOOO歸；
(3) 将反应物粉末压制成块；
(4) 将反应物块放入真空还原罐中，加热至1000±50°C，在真空度0.1-10Pa
下还原5小时；收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态金属锂。
实施例4:
(1) 备料，反应物为氧化锂、铝，配料质量比为Li2O:Al= 100:80;
(2) 将所有反应物混合，在氮气保护下制成微细粉末，粉末粒度分布中， 全部为20-8000nm;
(3) 将反应物粉末压制成块；
(4) 将反应物块放入真空还原罐中，加热至1000±50°C，在真空度0.1-10Pa
下还原5小时；收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态金属锂。
权利要求
1.一种热还原微粉制备有色金属的方法，工艺步骤为根据还原反应的化学计量配制反应物；将固体反应物制粉并混合均匀；将还原物粉末压制成块并放入还原炉中进行热还原反应，获得金属；其特征是，反应物粉末的粒度分布中，直径为10-10000nm的部分占全部反应物料的90-100wt％。
2. 根据权利要求l所述的一种热还原微粉制备有色金属的方法，其特征是 各种反应物分别制粉后再进入混合、压块、反应工艺步骤。
3. 根据权利要求l所述的一种热还原微粉制备有色金属的方法，其特征是 各种反应物先混合后再进入制粉、压块、反应工艺步骤。
4. 根据权利要求l所述的一种热还原微粉制备有色金属的方法，其特征是 制粉工序在真空中、氮气保护下或氩气保护下进行。
全文摘要
一种热还原微粉制备有色金属的方法，属于金属冶炼领域。工艺步骤为根据还原反应的化学计量配制反应物；将固体反应物制粉并混合均匀；将还原物粉末压制成块并放入还原炉中进行真空还原反应，获得金属；其特征是，反应物粉末的粒度分布中，直径为10-10000nm的部分占全部反应物料的90-100wt％。该方法是一种资源、能源利用率高的金属制备方法，可应用于镁、钙、锶、锂等有色金属的制备。
文档编号C22B5/02GK101643849SQ20091010435
公开日2010年2月10日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者彭晓东, 燕 汤, 谢卫东, 魏国兵 申请人:重庆大学