[發明專利]一種以鎂硅合金為還原劑的真空煉鎂方法

無效

• 申請號: 201210336399.1
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102864315A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 馮乃祥;王耀武;彭建平;狄躍忠;傅大學
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B26/22
• 分類號: C22B26/22
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于冶金領域，特別涉及一種以鎂硅合金為還原劑的真空煉鎂方法。

背景技術

目前工業上生產金屬鎂的方法主要有兩種：一種是以氯化物為原料的熔鹽電解法，另一種是以硅鐵合金為還原劑的真空金屬熱還原法。金屬熱還原法由于工藝簡單，投資小，成本低且無腐蝕性氣體產生，在逐漸地取代熔鹽電解法。

近年來，學者們對真空金屬熱還原法進行了深入地研究，其中“一種以菱鎂石和白云石混合礦物為原料的真空熱還原法煉鎂技術”（馮乃祥，?王耀武，《中國有色金屬學報》?2011年10期），以及申請號為201210059438的中國專利“一種以硅鈣粉為還原劑的真空煉鎂方法”相繼公開了分別以鋁粉和硅鈣合金為還原劑的真空煉鎂方法，這些方法的核心內容是為了降低真空熱還原法的料鎂比和采用新的還原劑以最大限度地提高金屬鎂的單爐產量，降低能耗和生產成本。這其中，“一種以硅鈣粉為還原劑的真空煉鎂方法”公開的技術方案在理論計算上料鎂比達到3.4，且還原劑價格相對便宜，盡管這種方法與硅熱法相比可以達到較低的料鎂比，但生產一噸金屬鎂，在鎂還原率達到100%的情況下，需要3.4噸的原料。而實際生產時，鎂的還原率可能在80%左右，還原劑的過量系數至少要在5%以上，盡管其最佳的料鎂比能達到3.4:1，但是其實際的料鎂比可能超過4.0:1。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種以鎂硅合金為還原劑的真空煉鎂方法，是以白云石或以菱鎂石和石灰石的混合物經煅燒后所形成的CaO·MgO或CaO和MgO混合物為原料的真空熱還原法生產金屬鎂，目的在于最大限度地降低真空熱還原煉鎂的料鎂比，從而達到最大限度地提高鎂冶煉生產的經濟效益和生產效率，此外，該方法特別適用于以白云石礦為原料的采用金屬熱還原法生產金屬鎂的冶煉企業使用。

一種以鎂硅合金為還原劑的真空煉鎂方法，按照以下步驟進行：

???（1）原料煅燒：以白云石，或者菱鎂石與石灰石的混合物為原料，將白云石煅燒到1000-1300℃，細磨成粒度＜1.0mm的粉末，或者分別將菱鎂石煅燒到800-1000℃，將石灰石煅燒到1000-1300℃，然后細磨成粒度＜1.0mm的粉末后混合，控制白云石中CaCO₃和MgCO₃摩爾比為1：1，菱鎂石與石灰石的混合物中MgO和CaO的摩爾比等于1：1；

???（2）配料：將煅燒且磨細后粉末原料與粒度＜1.0mm的硅鎂合金粉還原劑按化學反應方程式（1）進行配料，還原劑的配入量按化學反應方程式（1）理論配料量的1.01-1.20倍；

2(1-x)CaO?+?2(1-x)MgO?+?Mg_xSi_(1-x)?=?(2-x)Mg?+?(1-x)[2CaO·SiO₂]???????(1)；

式中：x是所述的硅鎂合金中Mg的重量百分比，且0＜x＜3/4；

（3）制團：將上述配料混合均勻后，在40-300MPa的壓力下壓制成團塊料或球團料；

（4）還原：將團塊料或球團料置于真空反應器中，在1000-1300℃的溫度和真空度＜80Pa的真空條件下進行還原，還原物料中的氧化鎂被鎂硅還原劑還原生成的鎂形成蒸氣，在真空反應器上部的結晶器上結晶成金屬鎂，還原反應后剩余的渣料，其主要成分為2CaO·SiO₂，如真空還原反應方程式（1）所示。

其中，步驟（1）中控制白云石中CaCO₃和MgCO₃摩爾比為1：1的方法是：當白云石原料中的CaCO₃和MgCO₃摩爾比小于1時，加入石灰石或煅燒后成分為CaO的礦石或化合物，當白云石原料中CaCO₃和MgCO₃摩爾比大于1時，加入菱鎂石、水鎂石或煅燒后化學成分為MgO的礦石或化合物。

控制菱鎂石與石灰石的混合物中MgO和CaO的摩爾比等于1：1的方法是調節菱鎂石與石灰石的混合重量比。

與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是：

本發明方法是以Mg_xSi_(1-x)合金為還原劑，對原料進行真空熱還原，發生的反應方程式是：2(1-x)CaO?+?2(1-x)MgO?+?Mg_xSi_(1-x)?=?(2-x)Mg?+?(1-x)[2CaO·SiO₂]，由還原反應方程式（1）可以看出：