专利名称：一种加快还原提高金属镁生产率的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于有色冶金技术领域及节能降耗领域，涉及一种以Al粉，Ca粉为添加剂加快还原制取金属镁的工艺。
背景技术：
金属镁的制备方法可分为两大类电解法和热还原法。目前硅热还原法是生产金属镁的主要方法，即先是将白云石(MgC03 CaC03)在回转窑中锻烧(锻烧温度为1150 1250°C )反应式是，MgC03 CaC03 = MgO CaO+2C02 ;然后经研磨成粉后与硅铁粉(含硅75 % )和萤石粉(含氟化钙95 % )混合制球(制球压力9. 8 29. 4MPa)，送入耐热钢还原罐内，在还原炉中以1190 121(TC的温度及13. 3-133. 3Pa真空条件下还原制取得出镁蒸汽，冷凝后成为结晶镁。
反应过程是 2MgO+2CaO+Si = 2Mg(g)个+2CaO Si02 经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，即得到金属镁锭。 生产方式为间歇式的，每个生产周期大约为10h，可分为三个步骤1)预热期装料后，预热炉料，排除炉料中的二氧化碳与水分；2)低真空加热期盖上蒸馏罐的盖子，在低真空条件下加热；3)高真空加热期罐内真空度保持13. 3-133. 3Pa，温度达120(TC左右，时间保持9h左右。由于外面水箱的冷却作用，钢套的温度大约250°C ，镁蒸气冷凝在钢罐中的钢套上。最终，切断真空，将盖子打开，取出冷凝着镁的钢套。蒸馏后的残余物为二钙硅酸盐渣和铁。 硅热法目前所用的还原剂大部分采用硅铁，在硅热法炼镁过程的存在着一些问题。如能耗高、还原效率低、硅铁耗量大、还原周期长等等。硅铁中化合物不参与还原但消耗热量较大，只有硅参与还原，硅的活性及导热性较差，产生的镁的蒸气压低，还原时间长，相应增加了能源的消耗，硅铁耗量1 1. 2t/tMg，镁的回收率在80%以下；参与还原的Si的反应活性比Ca， Al， C等差，产生的镁蒸汽压低，反应速率较慢；反应在120(TC左右进行，由于温度较高，致使反应罐寿命降低，镁的生产成本增高。 硅热还原工艺中还原剂的性能是决定金属镁生产的能耗，金属回收率和成本的重要因素，本发明的优点在于，在原还原剂的基础上，添加还原能力比硅铁更强的成分Ca粉，Al粉，大大提高还原速率，縮短反应时间，金属回收率提高，达到节能降耗的目的。
发明内容
本发明为解决硅热法炼镁工艺存在的能耗大、反应速率低、生产周期长等问题，提供了一种加快还原，提高生产率的制取金属镁的方法。 —种加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征是硅热法的还原剂中添加Al粉，Ca粉等，与白云石和菱镁矿反应得到镁蒸汽。以Al和Ca作添加剂还原时镁的平衡蒸气压高于纯硅铁还原剂，加入添加剂后更有利于还原，加快了还原速率，縮短反应时间，使得金属镁的生产周期降低。 掺加添加剂的金属镁还原工艺，其特征是比硅铁还原能力更强的Al粉、Ca粉参与 还原反应，萤石(CaF2)为助熔剂，能加速反应过程，与MgO反应得到镁蒸汽，金属收得率提高。 制取金属镁的过程如下。
2Mg0+2Ca0+Si = 2Mg(g)个+2CaO Si02
9MgO+5CaO+6Al = 9Mg(g) t +5CaO 3A1203
MgO+CaG) = Mg(g)个+CaO —种加快还原提高金属镁生产率的工艺，其工艺流程为，将白云石和菱镁矿煅烧 后得到的煅烧白云石和苛性菱镁矿与硅铁粉、Ca粉、Al粉、萤石混合配料，添加萤石2
5%，其炉料配比为煅烧白云石苛性菱镁矿还原剂=i. 5 5.5 : o. os i. 7 : i
1. 4，然后将配好的炉料装入制球机造球，破碎后入还原炉还原，温度为900 120(TC，还原 时间5 9小时，还原炉制备出的镁晶体精炼后成产品。 本发明的特点是，在硅铁合金中添加Al粉、Ca粉等作为炼镁的添加剂，该工艺制 备金属镁产量增加，能耗降低，金属回收率提高，降低生产周期，解决了硅热法炼镁存在的 能耗大、反应速率低、生产周期长等问题。
图1为本发明的的工艺流程图。 本专利包括煅烧白云石和苛性菱镁矿1、硅铁粉2、添加剂A1粉，Ca粉，萤石等3、 混料器4、球团机5、还原炉6、精炼7 主要工艺流程是煅烧产生的煅烧白云石和苛性菱镁矿2与硅铁粉2和添加剂Al 粉，Ca粉，萤石等3进入混料器4进行混合，炉料混匀后进入球团机5造球，造球后炉料破 碎后进入还原炉6，还原得到镁蒸汽冷凝后的镁晶体经过精炼7成为产品。
具体实施方式
实施例1 : 炉料煅烧白云石(36X) 1500kg，苛性菱镁矿(54% ) 500kg， 70% Si-Fe+20% Al粉 +10% Ca粉500kg，真空还原8小时，产镁为416kg，金属镁回收率85X。
实施例2 : 炉料煅烧白云石(36X) 1500kg，苛性菱镁矿(54% ) 500kg， 60% Si-Fe+30% Al粉 +10% Ca粉500kg，真空还原8小时，产镁为422kg，金属镁回收率86%。
实施例3 : 炉料煅烧白云石(36X) 1500kg，苛性菱镁矿(54% ) 500kg， 40% Si-Fe+50% Al粉 +10% Ca粉500kg，真空还原8小时，产镁为409kg，金属镁回收率84% 。
权利要求
一种加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征是以白云石和菱镁矿为原料，硅热法的还原剂中添加Al粉和Ca粉，与煅烧后白云石和苛性菱镁矿反应得到镁蒸汽。
2. 按照权利要求1所述的加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征是加入添加剂后 还原剂成分为(10 96% )Si-Fe+(2 45% )Al粉+(2 45% )Ca粉。
3. 按照权利要求1所述的加快还原提高金属镁生产率的工艺，其特征在于炉料配比为煅烧白云石苛性菱镁矿还原剂=i. 5 5.5 : o. 08 i. 7 : i i. 4。
4. 按照权利要求1所述的加快还原提高金属镁生产率的工艺，还原反应时间5 9小时。
全文摘要
一种加快还原提高金属镁生产率的工艺，提供一种以Al粉，Ca粉为添加剂，加快还原，制取金属镁的节能工艺技术。属于有色冶金以及节能降耗领域。将Al粉，Ca粉等作为添加剂与煅烧白云石和苛性菱镁矿及萤石粉混匀、造球，破碎后在高温真空还原炉内还原制备金属镁。本工艺加入添加剂后还原剂成分为(10～96％)Si-Fe+(2～45％)Al粉+(2～45％)Ca粉，炉料配比为煅烧白云石∶苛性菱镁矿∶还原剂＝1.5～5.5∶0.08～1.7∶1～1.4。本发明加入Ca粉，Al粉添加剂后，促进还原反应，降低还原温度与生产周期，解决硅热法炼镁存在的能耗大、反应速率低、生产周期长等问题。
文档编号C22B26/22GK101705374SQ20091023697
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者傅振祥, 关存先, 徐秉声, 战亚鹏, 戴城, 袁章福, 赵宏欣 申请人:北京大学