热还原炼镁有两种方法:半连续法和皮江法。(1)半连续工艺。该方法以白云石为原料,煅烧得到煅白(CaO MgO),然后以硅铁为还原剂,在电真空炉中以熔融状态制备金属镁。半连续炼镁的工艺流程如图1所示。白云石是碳酸镁和碳酸钙的复盐,化学式为CaCO3 MgCO3。天然白云石含有杂质。半连续炼镁用白云石要求MgO≥20%,CaO 30 %-33%,SiO2 ≤ 1%,fe2o 3≤0.5%,al2o 3≤0.1%,Na2O+K2O ≤ 0.1%,ZnO < 0.005 %,Mn2O3≤0.005 %。首先将白云石破碎至5-30毫米,在回转窑中于1200-1300℃煅烧成煅白,煅烧反应为CaCO3。碳酸镁= = = Cao。MgO+2CO2。
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趁热把窑里煅烧过的白放进一个封闭的漏斗里。还原剂硅铁要求含Si≥75%,粒度小于20mm。为了降低炉渣的熔点,应加入铝矾土。铝矾土的成分要求含Al2O3 ≥ 65%。将铝土矿粉碎成3-30毫米,然后在回转窑中于1280℃煅烧以除去挥发物质。从窑中排出的铝土矿趁热被放入一个封闭的漏斗中。装有煅烧白、硅铁和铝矾土的封闭料斗被输送到还原炉的顶部,并与各自的给料器连接以给还原炉供料。还原炉的结构如图2所示。还原炉为圆筒形,内径约3m,高约4m。它有一个非磁性钢壳,内衬耐火砖和碳砖。电极从炉顶插入,电极头为石墨块,导电棒为水冷铜管。另一个电极位于炉子的底部。炉顶有三个进料口和一个真空空喷嘴。靠近炉底的侧壁上有一个排渣口。冷凝器连接到抽真空空系统,冷凝器中有一个装有镁的坩埚。还原炉功率4500kW,由8400kW单相变压器供电。加料由电脑控制,加料方式为煅白,1分钟一次,1h 2.8t;铝矾土2分钟加入一次,1小时加入450公斤;持续补铁,1h加430kg。还原炉通电加热至1600℃;用真空空泵抽真空空,使炉压达到4655Pa还原反应在炉料的熔融状态下进行,还原反应式如下:2(Cao MgO)+(XFE)Si+na 12 o 3 = = = 2 Cao SiO 2 na 12 o 3+XFE+2mg。
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还原后的镁蒸气被抽出炉外,进入冷凝器,冷凝成液态,流入铸钢坩埚。随着材料的添加,渣越来越多。加入物料约10小时后,打开出渣口出渣。在还原周期结束时,移除含镁坩埚,安装空坩埚,并开始下一个还原周期。还原周期为24小时,产镁7t,出渣两次。一炉年产镁2500吨,还原1吨镁需要白云石13-14.5吨,铝矾土1-1.1吨,硅铁1.1-1.2吨,电11500千瓦小时。在镁蒸气从熔炉泵入冷凝坩埚的过程中,一些物料粉尘也被泵入坩埚并与镁混合。为了除去这些杂质,必须对还原的镁进行精炼。将镁坩埚运送到精炼车间,放入精炼炉中。精炼炉用气体燃料加热,使坩埚中的镁熔化,温度升高。同时加入氯盐助熔剂,由40% MgCl2、27% NaCl和27% KCl组成。当镁完全熔化,温度达到670-700℃时,用气动搅拌器搅拌,使杂质随熔剂沉降到坩埚底部。精炼后的液态镁由气动泵抽出,注入铸锭机,铸造出镁锭。半连续炼镁原料白云石来源广泛,生产过程中无有害物质排放,还原炉产能大,自动化程度高,但镁含Si量高。
关键词TAG: 有色金属