[發(fā)明專利]一種復(fù)合還原劑的制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710445101.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107245577A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郁青春;楊斌;李紫勇;鄧勇;陳秀敏;田陽;徐寶強(qiáng);劉大春
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C22B5/04
• 分類號: C22B5/04;C22B26/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合還原劑的制備方法及應(yīng)用，屬于有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國是煤炭生產(chǎn)大國和消費(fèi)大國，在我國一次能源結(jié)構(gòu)構(gòu)成中煤炭占的比重很大，我國煤炭大部分用于發(fā)電，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，粉煤灰的排放量呈逐年遞增的趨勢，2015年粉煤灰的排放量超過5億噸。產(chǎn)量巨大的粉煤灰處理不當(dāng)，對空氣、水土及人體健康會造成不利影響。粉煤灰中含有大量的氧化鋁和氧化硅，是一種具有開發(fā)利用價(jià)值的二次資源。碳還原粉煤灰制備粗鋁硅合金，不僅可以拓展粉煤灰的利用途徑，使得粉煤灰高附加值利用，還能延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈及煤炭和電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。粗鋁硅合金含有Al、Si、C三種還原劑成分，是一種高效的復(fù)合還原劑。

皮江法是我國主要的煉鎂方法，通常是以硅鐵為還原劑，在高溫真空條件下進(jìn)行冶煉生產(chǎn)金屬鎂。該方法具有工藝簡單、投資小、成本低、與熔鹽電解法相比較無腐蝕性氣體產(chǎn)生等特點(diǎn)，因此成為我國金屬鎂生產(chǎn)的主流方法。但是皮江法也存在一些不足：工業(yè)生產(chǎn)中硅的利用率在70～75%左右，氧化鎂的還原率在80%左右，且還原溫度高、能耗較大、生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合還原劑的制備方法，具體步驟如下：

（1）將還原劑和粉煤灰混合均勻得到混合物A；

（2）在溫度1800~2200℃條件下，將步驟（1）所得混合物A進(jìn)行高溫反應(yīng)1~2h，冷卻得到復(fù)合還原劑；

所述還原劑為焦炭或木炭，還原劑與粉煤灰的質(zhì)量比為1:(3~5)；

以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述復(fù)合還原劑的組分為：Al 26~36 %，Si 44~50 %，C 1.7~8.2%，F(xiàn)e 6.4~8.3%，其余為還原渣。

所述復(fù)合還原劑在熱法煉鎂中的應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的是提供所述復(fù)合還原劑在熱法煉鎂中的應(yīng)用方法，具體步驟如下：

（1）將復(fù)合還原劑粉碎至粒徑不小于100目，再與白云石煅料混合均勻得到混合物B，然后壓制成型；

（2）在真空度為1~30Pa的條件下，將步驟（1）所得產(chǎn)物進(jìn)行高溫熔煉，提取金屬鎂，其中高溫熔煉的溫度900~1250℃，熔煉時(shí)間5~8h；

所述步驟（1）中復(fù)合還原劑與白云石煅料的質(zhì)量比為1:(3~4)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明以固體廢棄物粉煤灰中制取的粗鋁硅合金作為復(fù)合還原劑代替硅鐵進(jìn)行熱法煉鎂，提高了粉煤灰的附加值，使其變廢為寶；

（2）本發(fā)明的復(fù)合還原劑的還原性比現(xiàn)有還原劑的還原性更強(qiáng)，可降低還原溫度100℃左右，提高氧化鎂的還原率，降低熱法煉鎂的成本。

附圖說明

圖 1為本發(fā)明實(shí)施例1~3的復(fù)合還原劑的XRD圖譜；

其中，圖1(a)為本發(fā)明實(shí)施例1復(fù)合還原劑的XRD圖，圖1(b)為本發(fā)明實(shí)施例2復(fù)合還原劑的XRD圖，圖1(c)為本發(fā)明實(shí)施例3復(fù)合還原劑的XRD圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1：以山西某電廠的粉煤灰為原料，木炭為還原劑；

一種復(fù)合還原劑的制備方法，具體步驟如下：

（1）在高頻感應(yīng)爐中，將還原劑（木炭）和粉煤灰混合均勻得到混合物A，其中還原劑（木炭）與粉煤灰的質(zhì)量比為1:3；

（2）在溫度1900℃條件下，將步驟（1）所得混合物A進(jìn)行高溫反應(yīng)1.5h，冷卻得到復(fù)合還原劑；

本實(shí)施例制備的復(fù)合還原劑的XRD圖如圖1(a)所示，從圖1(a)可知，還原產(chǎn)物有Si、SiC、Al₅O₆N、Al、AlN，產(chǎn)物中還有Al₅O₆N分解產(chǎn)生Al₂O₃；以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，本實(shí)施例制備的復(fù)合還原劑的組分為：Al 33.12%，Si 48.73 %，C 1.71%， Fe 6.41%，其余為還原渣；

該復(fù)合還原劑在熱法煉鎂中的應(yīng)用方法，具體步驟如下：

（1）將復(fù)合還原劑粉碎至粒徑為100目，再與白云石煅料混合均勻得到混合物B，其中復(fù)合還原劑與白云石煅料的質(zhì)量比為1:3，然后在壓片機(jī)上，以30MPa壓力壓制成直徑為20㎜，高度為25㎜的團(tuán)塊物料；

（2）在真空度為10Pa的條件下，將步驟（1）所得產(chǎn)物進(jìn)行高溫熔煉，提取金屬鎂，其中高溫熔煉的溫度1150℃，熔煉時(shí)間6h；