碳热还原煅白制备金属镁的方法.pdf

本发明涉及一种节能低碳环保碳热还原煅白制备金属镁的方法。采用煅白为原料、焦炭、煤炭或石油焦做主要还原剂、选取功能性材料A做次要还原剂及催化助熔剂，功能性材料B为置换型催化助熔剂。将煅白，焦炭及功能性材料A和B破碎制粉，配料混合制球后装入还原罐，在真空度1～20Pa、还原温度1200～1300℃条件下，进行6～7小时的真空还原，获得纯度达91％以上的粗镁。用焦炭为主要还原剂代替高能耗的硅铁、副产物煤气做生产系统的热源使得由本工艺生产的金属镁比皮江法生产成本低30％以上，生产周期由12小时缩短到8小时，提高了设备的利用率，低碳节能环保是本发明的最大亮点。

权利要求书
1.  节能低碳环保碳热还原煅白制备金属镁的方法，其特征在于改变传统的加工方法，创立新的工艺技术，本发明四个步骤如下： 
1).将含MgO≥36wt％的煅白、焦炭及功能性材料A和B破碎至100---120目，按照C∶MgO.CaO∶A∶B＝5.30∶81.50∶12.34∶0.96配比进行配料、混合制粉、成球。 
2)焦炭固定碳：C≥85wt％、S＜0.5wt％、挥发分＜1.5wt％、灰分＜13.5wt％；SiC≥95wt％，MgF2≥99wt％. 
3)白云石成分为：Al2O3＜1.0wt％、SiO2＜0.40wt％、MgO≥18.0wt％、Fe＜0.05wt％、Cu＜0.002wt％、Mn＜0.06wt％、Sr＜0.03wt％. 
4)球装入还原罐，在真空度1---20Pa、还原温度1200---1300℃条件下，进行6---7小时的真空还原，同时气态镁在冷凝器580-680℃条件下冷却获得纯度达91％以上的粗镁。 

2.  根据权利要求1所述的本节能低碳环保碳热还原煅白制备金属镁的方法，其特征在于： 
A为一种含镁的化合物和硅的化合物，它是由SiC、MgF2一种或两种混合而成；B为CaF2。 

3.  根据权利要求1和2所述的本节能低碳环保碳热还原煅白制备金属镁的方法，其特征在于：产品为金属镁、副产品是煤气。 

4.  根据权利要求1、2、3所述的本节能低碳环保碳热还原煅白制备金属镁的方法，其特征在于：副产品是煤气作为生产系统的热源。 

说明书碳热还原煅白制备金属镁的方法
一.技术领域：真空冶金。 
二.背景技术：
2000年到今天，中国金属镁企业均向万吨级转向，其总生产能力已超过80万吨／年，而全世界金属镁的使用量在60万吨／年以上，也就是说供大于求已是不争之实事，如何解决此矛盾，使企业走出困境，重点分析硅热法(皮江法)炼镁及碳热法炼镁. 
1.硅热法(皮江法)皮江法炼镁是中国现行普遍应用的一种方法：其优点是：①规模能大能小，原材料可就地取材；②成本相对电解法较低；③技术不难掌握；④在九十年代经济效益可观；⑤镁的等级质量略高于电解镁等。皮江法炼镁的主要工艺流程是：白云石破碎至适当粒度后在回转窑中煅烧制备合格煅白；再将煅白、硅铁破碎制粉后和萤石粉(含CaF2≥95％)混合均匀制团，装入耐热不锈钢还原罐内，置于还原炉中，在1200-1250℃及1.33Pa真空度下还原制取粗镁，经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。皮江法炼镁缺点：生产1吨金属镁锭需要有消耗白云石12-14吨；无烟煤及烟煤8-10吨；副产还原渣5-6吨，这些还原渣目前还没有发现更好的用途，污染环境；劳动强度大，原料车间粉尘污染严重。 
碳热法炼镁，上世纪20---30年代欧美建过一装置，其反应温度高达2300℃以上，在此温度下副产品CO与还原出镁存在可逆反应，当反映温度超过1300℃时，可逆反应增加很快，反应温度每提高10度，反应速度增加2---3倍；反应出的镁粉与高温CO也易发生爆炸，同时如此高温气体分离.冷却设备太复杂，上世纪50年代 碳热法炼镁企业均已停产，但从上世纪到现在碳还原炼镁的研究就没有停止，主要进展是用氧化镁和碳还原，还原温度均高于2300以℃上，温度大于1300皮℃江法炼镁不锈钢还原罐就软化而没强度，此类也只建了些实验装置而没有工业化.因硅铁作还原剂成本太高，不利于镁企业在社会生存，因此节能环保型的碳还原炼镁的发明冶炼工艺技术必须发扬光大。 
三.发明内容
本发明的目的就是提供一种节能低碳环保碳热还原煅白制备金属镁的方法，采用廉价的煤炭代替高能耗的硅铁做还原剂，将煤炭、煅白、功能性材料A和B，按照指定的配比破碎制粉成球后，装入金属镁还原罐，在1200-1300℃、系统真空度1---20Pa条件下，真空还原6-7小时，同时气态镁经冷凝器冷凝成粗镁，粗镁再经过精制及表面处理成商品镁锭；副产煤气作为系统的热源，本工艺把金属镁行业12小时周期缩短为8小时，提高了设备的利用率，极大地降低生产成本。 
本发明的冶炼工艺流程的步骤如下： 
1.将含MgO≥36wt％的煅白、焦炭及功能性材料A和B破碎至100---120目，按照C：MgO.CaO：A：B=5.30：81.50：12.34：0.96配比进行配料、混合制粉、成球。焦炭固定碳质量标准为：C≥85wt％、S<0.5wt％、挥发分<1.5wt％、灰分<13.5wt％；白云石成分质量标准为：Al2O3<1.0wt％、SiO2<0.40wt％、MgO≥18.0wt％、Fe<0.05wt％、Cu<0.002wt％、Mn<0.06wt％、Sr<0.03wt％；A中的各种成分质量含量≥99.5wt％，水分<0.03wt％. 
2.将球装入还原罐，在真空度1---20Pa、还原温度1200---1300℃条件下，进行6---7小时的真空还原，同时气态镁在冷凝器580-680℃条件下冷却获得纯度达 91％以上的粗镁。 
3.还原反应过程产生的副产物煤气，经过冷却、除尘等处理后，作为生产过程的热源。 
与周所众知冶炼金属镁技术相比，用焦炭代替高能耗的硅铁、副产物煤气做生产系统的热源使得由本工艺生产的金属镁比皮江法生产成本低30％、生产周期由12小时缩短到8小时，提高了设备的利用率，低碳节能环保这就是是该发明的最大亮点。 
四、附图说明：图1是本发明的工艺流程图： 

五.具体实施方式
实施例1 
将含MgO≥36wt％的煅白、焦炭及功能性材料A和B破碎至100---120目，按照C：MgO.CaO：A：B=5.30：81.50：12.34：0.96配比进行配料、混合制粉、成球；焦炭的固定碳含量为85wt％，功能性材料A中，SiC：MgF2：=90：10，B的粒度目数100目，将球装入还原罐，在真空度20Pa、还原温度1230---1250℃条件下，进行6---7小时的真空还原，同时气态镁在冷凝器580-680℃条件下冷却获得纯度达83.2％以上的粗镁，粗镁产出率79.6％。 
实施例2 
将含MgO≥38wt％的煅白、焦炭及功能性材料A和B破碎至100---120目，按照C：MgO.CaO：A：B=5.30：81.50：12.34：0.96配比进行配料、混合制粉、成球；焦炭的固定碳含量为85wt％，功能性材料A中，SiC：MgF2=95：5，B的粒度目数100目，将球装入还原罐，在真空度10Pa、还原温度1250---1270℃条件下，进行6---7小时的真空还原，同时气态镁在冷凝器580-680℃条件下冷却获得纯度达86.1％以上的粗镁，粗镁产出率83.4％。 
实施例3 
将含MgO≥40wt％的煅白、焦炭及功能性材料A和B破碎至100---120目，按照C：MgO.CaO：A：B=5.30：81.50：12.34：0.96配比进行配料、混合制粉、成球；焦炭的固定碳含量为85wt％，功能性材料A中，SiC：MgF2=96：4，B的粒度目数100目，将球装入还原罐，在真空度5Pa、还原温度1270---1300℃条件下，进行6---7小时的真空还原，同时气态镁在冷凝器580-680℃条件下冷却获得纯度达88.3.0％以上的粗镁，粗镁产出率86.8％。 
实施例4 
将含MgO≥44wt％的煅白、焦炭及功能性材料A和B破碎至100---120目，按照C：MgO.CaO：A：B=5.30：81.50：12.34：0.96配比进行配料、混合制粉、成球；焦炭的固定碳含量为85wt％，功能性材料A中，SiC：MgF2=98：2：94，B的粒度目数100目，将球装入还原罐，在真空度1Pa、还原温度1270---1300℃条件下，进行6---7小时的真空还原，同时气态镁在冷凝器580-680℃条件下冷却获得纯度达91.0％以上的粗镁，粗镁产出率88.6％。