[發(fā)明專利]制備金屬鎂的方法

有效

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• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104164576B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳道洪;劉占華;曹志成;薛遜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: C22B26/22
• 分類號: C22B26/22
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 李志東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及制備金屬鎂的方法。

背景技術(shù)

鎂及鎂合金作為一種新型的應(yīng)用材料，近年來已廣泛應(yīng)用于軍用、民用領(lǐng)域的許多方面；鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，能滿足交通運輸業(yè)日益嚴格的節(jié)能和尾氣排放的要求。

我國是世界上鎂資源最為豐富的國家之一，鎂資源礦石類型全，分布廣，總儲量占世界的22.5％，居世界第一：菱鎂礦儲量居世界首位，已探明菱鎂礦儲量34億噸，占世界菱鎂礦總儲量的28.3％；我國含鎂白云石礦豐富，現(xiàn)已探明儲量40億噸以上。原鎂產(chǎn)量居于世界第一位，占世界總產(chǎn)量的70％多。

雖然我國生產(chǎn)鎂及鎂合金的企業(yè)數(shù)量多，但卻小而分散，技術(shù)落后，能耗高，環(huán)境污染嚴重，經(jīng)濟效益較差。政府對鎂工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展提出了較高的要求，鎂資源綜合利用和鎂材料開發(fā)已成為高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要領(lǐng)域，改進原鎂冶煉技術(shù)就顯得十分必要。

目前鎂的冶煉方法主要分為兩種：一是電解法；二是硅熱法(皮江法)。熔融鹽電解是以氯化鎂為原料，金屬合金為陰、陽極，在氯化鎂熔融下通入直流電進行電解，陰極得到金屬鎂沉淀，陽極放出氯氣。缺點是：陽極放出的氯氣，對環(huán)境污染嚴重，而且設(shè)備投資大，能耗高。硅熱法主要是將白云石在高溫條件下煅燒，以硅鐵做還原劑，在一定真空度和溫度下，將經(jīng)過高溫煅燒的白云石還原成鎂蒸汽后再經(jīng)過冷凝得到金屬鎂。缺點是煅燒溫度高，能耗高，鎂回收率低，生產(chǎn)周期長，經(jīng)濟效益差，環(huán)境污染嚴重等。

我國傳統(tǒng)的煉鎂多采用符合我國國情的皮江法煉鎂工藝，其工藝實質(zhì)是將白云石在回轉(zhuǎn)窯中煅燒，然后經(jīng)研磨與硅粉和螢石粉混合制球，送入耐熱鋼還原罐內(nèi)，在1190℃～1210℃的溫度及真空條件下，還原產(chǎn)生金屬鎂蒸汽，金屬鎂蒸汽在罐口冷凝為金屬鎂晶體后制成粗鎂，最后經(jīng)熔劑精煉、鑄錠、表面處理、產(chǎn)生金屬鎂錠。

傳統(tǒng)的制備金屬鎂的方法存在的問題是生產(chǎn)周期最長可達12小時，壓球壓力大，還原罐消耗成本高，金屬鎂回收率低，平均只為65％左右與世界先進技術(shù)比低15～20％，能耗高，經(jīng)濟效益差，環(huán)境污染嚴重，還原渣難以利用，且難以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等。

因此，現(xiàn)有用于制備金屬鎂的工藝有待進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有能耗低、且能夠連續(xù)制備金屬鎂的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備金屬鎂的方法，包括：

將白云石在回轉(zhuǎn)窯中進行煅燒處理，以便得到煅白和尾氣；

將所述煅白與硅鐵和螢石進行混合處理，以便得到混合物料；

將所述混合物料進行球磨處理，以便得到顆粒混合物料；

將所述顆粒混合物料進行壓球處理，以便得到球團物料；

將所述球團物料布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的進料區(qū)，位于所述進料區(qū)內(nèi)的所述球團物料在預熱區(qū)、加熱區(qū)內(nèi)被逐漸加熱后進去高溫區(qū)，所述球團物料在所述高溫區(qū)內(nèi)進行還原反應(yīng)，以便得到鎂蒸汽、煙氣和爐渣；以及

將所述鎂蒸汽進行冷凝處理，以便得到金屬鎂。

由此，本發(fā)明上述實施例的制備金屬鎂的方法工藝簡單、能耗低。采用轉(zhuǎn)底爐進行還原反應(yīng)可以連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂，提高了產(chǎn)率，實現(xiàn)了金屬鎂的高效生產(chǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備金屬鎂的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述煅燒處理的溫度為1200～1250攝氏度。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述混合處理是按照下列步驟進行的：

將所述煅白與硅鐵按照MgO與Si(Fe)的摩爾比為2.2～2.8進行混合；

向含有所述煅白和硅鐵混合物中加入所述螢石，以便得到所述混合物料，所述螢石的加入量為含有所述煅白和硅鐵混合物重量的2～3％。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述顆粒混合物料的平均粒徑為0.2～1mm。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述球團物料的平均粒徑為10～30mm。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述轉(zhuǎn)底爐為蓄熱式轉(zhuǎn)底爐。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原反應(yīng)是在強還原性氣氛中進行的，所述強還原性氣氛為CO氣氛或者H₂氣氛。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原反應(yīng)是在1200～1250攝氏度和5～20Pa的壓力下進行1～4小時而完成的。