常用有色金属冶炼方法 镁冶炼.ppt

为了将镁从氧化镁中还原出来，从热力学角度讲，只有对氧的亲和力高于镁对氧的亲和力的物质才能充当还原剂，或者说还原剂的氧化物的稳定性高于氧化镁的稳定性。硅热还原氧化镁制取金属镁2MgO(s)+Si(s)=SiO2(s)+2Mg(g)CaC2热还原制取金属镁MgO(s)+CaC2(s)=CaO(s)+Mg(g)+2C(s)铝热还原制取金属镁3MgO(s)+2Al(l)=Al2O3(s)+3Mg(g)真空热还原法分类硅热还原法硅热法主要是以白云石为原料，硅铁为还原剂，在高温下进行还原生产金属镁。此法是目前世界上广泛被采用的一种较成熟的炼镁方法，我国大多数炼镁企业采用此种方法生产。用硅还原氧化镁的反应为：2(CaO·MgO)(s)+Si(Fe)(s)=2Mg(g)+2CaO·SiO2(s)+(Fe)(s)此法是用硅铁(Si≥75%)还原锻烧的白云石。皮江法工艺流程Magnètherm法生产设备图碳化钙还原法还原过程在耐热合金钢制的还原罐内于900～1100℃及小于100Pa的压强下进行。还原出来的镁蒸气经冷凝后得到结晶镁，再熔化铸成镁锭用碳化钙还原氧化镁的反应为：MgO(s)+CaC2(s)=Mg(g)+CaO(s)+2C(s)铝热还原法铝热还原法很早就有研究，但是从理论上计算其经济成本太高，而且在实际操作中也会遇到其它的困难铝热还原氧化镁的反应为：12CaO(s)+21MgO(s)+14Al(l)=12CaO·7Al2O3(s)+21Mg(g)近年来随着我国热法炼镁技术的发展，还原罐等设备质量不断提高，铝和铝硅合金生产工艺的改进，以及废铝的再生利用技术的发展，使得铝热法的成本可以大幅度降低，为铝热法炼镁的发展创造了基础。铝热炼镁工艺流程7.4煅烧白云石目前我国几乎所有的镁冶炼厂都是采用皮江法工艺，而皮江法最主要的原料就是白云石。行业上一般将白云石煅烧熟料称为煅白，煅白活性的高低直接影响到镁的还原率。硅热还原过程中，每还原1摩尔的MgO就需要1摩尔的CaO参与造渣反应，而白云石正好是镁和钙的天然混合物。白云石的主要成分是CaCO3?MgCO3，其中CaO与MgO的质量比为1.394，摩尔比为1.0，镁元素的理论含量为13.2%。白云石煅烧后活性测定方法烧损率烧损是为了衡量白云石的分解程度，数值越大，矿石分解越彻底。对于白云石，分解彻底即CaCO3·MgCO3中CO2完全放出，因此可以计算理论烧损率。白云石在1200℃条件下煅烧0.5h以后，其烧损率一般可达到46.5%~47.5%。如果没有达到，说明白云石没有分解完全。白云石煅烧后活性测定方法灼减量煅烧后的白云石中残存的物质和吸收空气中的H2O和CO2的量。灼减量越小越好。对于硅热法炼镁用的煅白，理论上其灼减量要求不大于0.5%白云石煅烧后活性测定方法水化活性度水化活性度是指白云石分解后与水的结合能力和煅白的活性。从侧面反应白云石的分解程度，并且可以检查分解的白云石是否因过烧而导致煅白失活煅烧后白云石在煅烧条件（温度、时间或白云石块度）较好的情况下可达35%以上活性度按如下方式计算：式中m2—煅白质量，g；m1—吸湿烘干后的质量，g。煅烧白云石设备硅热法炼镁，煅烧白云石，主要包括回转窑、竖窑、沸腾炉、隧道窑等。7.5还原剂和添加剂的选择在工业生产中，一般采用含硅量75%的硅铁作还原剂镁的还原率随着硅铁中硅含量的提高而提高，但是当硅铁中硅含量超过75%以后，镁的还原率提高不明显硅含量较高时，硅铁被磨细后硅极容易被空气氧化成SiO2，而起不到还原作用综合这两个方面的因素，硅热法炼镁采用75%的硅铁作还原剂。为了加速还原反应的速度，炉料中要配入一定量的矿化剂。用于硅热法炼镁用的矿化剂，有MgF2、CaF2、AlF3、NaF、3NaF·AlF3等，这些氟化物的加入对反应平衡没有影响，只是起着矿化剂的作用，使物料间的相互作用加速7.6配料磨细制团真空热还原法炼镁的炉料主要为煅白、还原剂和添加剂，这些物料在反应过程中都是固体，还原反应属于固-固相反应，在这个过程中为了缩短反应物和还原剂之间的距离，要求炉料要有较小的粒度，有较大的比表面，并且要将炉料压制成团块，这样才能使反应物料充分接触，提高MgO的还原率。磨细保证炉料中CaO和MgO的摩尔比为1:1硅铁中硅的摩尔数，应过量10%~30%莹石（CaF2）的添加量必须控制在一定范围内，其添加量以煅白与硅铁重量和的3%为宜配料还原反应是固-固相反应，炉料必须制团，缩短硅原子还原MgO时的自由行程工业上炉料制团压力一般为150~200M