[發明專利]一種碳化鈣常壓還原煅燒菱鎂礦的方法

有效

• 申請號: 201010541318.2
• 申請日: 2010-11-11
• 公開（公告）號: CN101985701A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 夏德宏;舒斌;李一帆
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22B26/22
• 分類號: C22B26/22;C22B5/06
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明涉及一種碳化鈣常壓還原煅燒菱鎂礦的方法和工藝，特別是提供了一種在常壓狀態下，用碳化鈣作為還原劑還原氧化鎂制備金屬鎂的方法及工藝。

技術背景

鎂是一種輕質、具有延展性、良好電磁屏蔽性等特性的活潑金屬。鎂的應用主要集中在合金生產、壓鑄生產、煉鋼脫硫三大領域，還應用在稀土合金、金屬還原及其他領域。鎂由于輕質(比重1.74)，因而鎂合金有著明顯的比重優勢、良好的機械性能及加工性能、獨特的電磁屏蔽能力和可再生性，被譽為“綠色”環保材料，進而鎂及鎂合金被廣泛應用于汽車工業、3C領域、軍工航天及其他相關領域。

我國是原鎂生產大國，近年來原鎂產量一直躍居全球首位(約占世界原鎂產量的80％)。目前，鎂的生產方法可分為兩大類：電解法和熱還原法。電解法由于能耗過大，且對環境污染嚴重，已較少被采用。而熱還原法中應用最廣泛的是皮江法即硅熱法，皮江法在我國更是得到蓬勃發展。皮江法的基本原理是，以硅鐵為還原劑、螢石為助熔劑與經過煅燒的白云石(MgO·CaO)按一定配比混合制團，在較高真空度(10Pa左右)和1200℃條件下在還原罐中進行還原，鎂被還原成蒸氣后再經過冷凝得到結晶鎂。雖然目前硅熱法被普遍采用，但仍有許多不足之處，主要是：(1)還原劑硅鐵及還原罐成本高；(2)還原罐受材料及真空條件限制其尺寸不能過大，從而造成單罐產量低(每罐每個還原周期只生產20～25Kg)，使用壽命短(40～90天)；(3)由于還原需在真空條件下，故工藝過程非連續，從而使周期變長成本增加；(4)還原罐采用外加熱且反應需在1200℃左右，因此還原爐的煙氣一般也在1200℃且排出，從而造成大量的能源浪費。

我國專利CN101397609中公開了一種菱鎂礦真空碳熱還原制備金屬鎂的方法。該技術以煤為還原劑或加氟化鈣為催化劑，還原劑煤以菱鎂礦中氧化鎂摩爾化學當量的1～5倍配入混合均勻然后制團。控制爐內壓力為20～700Pa，然后升溫至500～700℃，再保溫20～50min使物料完成熱分解及焦結過程；再升溫至1300～1500℃還原熔煉40～60min，后經冷凝得到塊狀金屬鎂。專利CN1730685中公開了一種鋁熱還原煅燒菱鎂礦煉鎂的方法和工藝。該工藝采用菱鎂礦粉為原料，鋁粉為還原劑，外加5～15％煅燒石灰石(CaO)作助劑。先將菱鎂礦粉在700～1000℃溫度煅燒1小時制成活性MgO，然后將氧化鎂、石灰石粉、鋁粉按重量比(35～80)∶(5～15)∶(15～54)混勻后在40～450MPa下壓制成團塊，將團塊放入反應罐，在真空度1～13.3Pa、還原溫度1050～1170條件下還原4～8小時，再經冷凝得到粗鎂。專利CN101117667公開了一種以液態鈣為還原劑的金屬鎂還原工藝及裝置。該專利將固體鈣加入反應容器且使其熔化呈液態，后將氧化鎂粉加入反應容器，而這比例為(1～2)∶1，使氧化鎂粉浸在液鈣中，當溫度達到1090℃時，反應開始進行，產生鎂蒸氣，反應溫度控制在1150～1300℃，鎂蒸氣通過引風機進入結晶器冷卻。該工藝的一個顯著特征是在常壓下反應。

發明內容

本發明針對目前硅熱法煉鎂工藝存在的非連續、生產周期長、鎂產量低等問題，尋求一種新的煉鎂方法及工藝以期實現生產過程連續、縮短還原周期、提高鎂收得率以及產量、節省原料和減少排渣等目標。

一種碳化鈣常壓還原煅燒菱鎂礦的方法，其特征是采用碳化鈣為還原劑、二氧化硅作添加劑、螢石作催化劑、煅燒菱鎂礦(MgO)做原料，物料粒度在100目左右混合均勻，然后在壓力30MPa～50MPa壓力條件下壓制成團，在常壓條件下反應制得金屬鎂。反應式可以寫為：

mCaC₂(s)+mMgO(s)+nSiO₂(s)＝mCaO·nSiO₂(s)+mMg(g)+2mC(s)??(a)