[發(fā)明專利]一種碳熱還原制備鎂及鈣的方法

無效

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• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103205573A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設計）人: 謝衛(wèi)東;馬欣;潘佳;魏國兵;彭曉東;汪浩;張璽;胡發(fā)平
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: C22B5/10
• 分類號: C22B5/10;C22B26/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳熱還原制備鎂及鈣的方法，屬于金屬冶煉領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料之一，具有比強度和比剛度高、阻尼性和切削性好、易于回收等優(yōu)點。在材料、機械、車輛、3C、航空航天、國防等領(lǐng)域有重要的、廣泛的應用。

鈣可以做脫氧劑、脫水劑、還原劑、脫硫劑、脫碳劑、吸氣劑，在材料、冶金、化工、電子等領(lǐng)域有重要應用。

現(xiàn)有的熱還原制備技術(shù)的工藝一般過程為：（1）煅燒含有金屬元素的礦石，得到金屬氧化物，（2）將金屬氧化物、還原劑、助劑細化為粉末；（3）計量金屬氧化物、還原劑、助劑并混合均勻得到反應物料，（4）將粉末壓制成塊，（5）將塊狀物放入真空還原罐中進行反應，獲得金屬蒸汽并冷凝為凝聚態(tài)金屬。

現(xiàn)有技術(shù)中，金屬鎂的制備多采用皮江法，該法利用硅還原劑將煅白中的MgO還原為金屬鎂，而煅白中CaO進入渣相而被浪費被造成環(huán)境污染。金屬鈣一般采用熱還原法和氯化鈣熔鹽電解法。熱還原法鋁的成本較高，而電解法過程復雜，工藝成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有熱還原技術(shù)中存在的反應物料成本高、反應產(chǎn)物不純、反應原料利用率低的問題，提供一種能節(jié)省成本，實現(xiàn)產(chǎn)物分別制備并收集的新方法。

為了達到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

1）準備熱還原用原料：原料包括煅白、還原劑、助劑氟化鈣等。其中：煅白是煅燒白云石；還原劑為碳或在高溫下可以生成碳的物質(zhì)；還原劑單質(zhì)碳的碳物質(zhì)量是煅白中氧化鈣物質(zhì)量和氧化鎂物質(zhì)量總和的1-2倍；氟化鈣的質(zhì)量為其他反應物料總量的3-5％wt。

2）反應物料經(jīng)計算后裝入還原罐中，在真空度為1-20Pa、溫度在1000-1350℃條件下進行熱還原反應，分別制備金屬鎂和鈣。

3）分別收集反應生成的鎂、鈣蒸汽并冷凝得到凝聚態(tài)的金屬鎂和鈣。

4）反應完成后，收集反應產(chǎn)生的CO作為燃料為熱還原反應礦石的熱分解提供熱能。

同時，還原反應過程中，可攪拌反應物料或旋轉(zhuǎn)還原罐等，強制擾動反應物料，促進反應進行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種分步先后還原煅白中的氧化鎂和氧化鈣，制備得到鎂和鈣的蒸汽，從而實現(xiàn)對鎂和鈣的分別收集，進而大幅度的降低成本，獲得高純度的金屬鎂和鈣，提高金屬材料的利用率。

具體實施方式

結(jié)合以下實施例進一步說明本發(fā)明的具體實施方式。

實施例1

（1）準備反應物料，反應物料由MgO含量為40%的煅燒白云石，單質(zhì)碳和氟化鈣組成，配料質(zhì)量比為：煅白：C:CaF2=100:54:10；

（2）將所有反應物料粉碎到顆粒直徑小于0.10mm，并混合均勻；

（3）將粉碎并混合均勻的原材料壓制成球團；

（4）將球團裝入還原罐中，加熱升溫并抽真空，在T/P^0.0395=1307時保持1小時收集鎂蒸汽，待鎂蒸汽收集完結(jié)后，在T/P^0.0370=1483時保持0.5小時收集鈣蒸汽，分別冷凝得到凝聚態(tài)的金屬鎂和鈣；

實施例2

（1）準備反應物料，反應物料由MgO含量為40%的煅燒白云石，煤炭或焦炭和氟化鈣組成，配料質(zhì)量比為：煅白：C=100:60；

（2）將所有反應物料粉碎到顆粒直徑小于0.10mm，并混合均勻；

（3）將粉碎并混合均勻的原料壓制成球團；

（4）將球團裝入還原罐中，加熱升溫并抽真空，在T/P^0.0395=1324時保持1小時收集鎂蒸汽，待鎂蒸汽收集完結(jié)后，在T/P^0.0370=1488時保持0.5小時收集鈣蒸汽，分別冷凝得到凝聚態(tài)的金屬鎂和鈣。