一种铝热还原煅烧菱镁矿炼镁的方法技术

一种铝热还原煅烧菱镁矿炼镁的方法，提出了新的化学反应式，其工艺采用菱镁矿粉为原料，铝粉为还原剂，其特征在于：（１）另加有５～１５ｗｔ％的煅烧石灰石粉（ＣａＯ）作助剂；（２）将菱镁矿粉在７００～１０００℃温度煅烧１小时制成活性ＭｇＯ；（３）将菱镁矿粉、石灰石粉和铝粉按重量比３５～８０∶５～１５∶１５～５４混匀后在４０～４５０兆帕压强下压制成团块；（４）将团块放入反应罐内，抽真空至１～１３．３帕置于还原炉中加热，在１０５０～１１７０℃条件下还原４～８小时制得粗镁。本发明专利技术还给出了上述工艺方法中的最佳参数。同传统的皮江法和已公知的铝热法制镁工艺相比，既降低了能耗又提高了产量，还可节省原料和减少废渣的处理量。总之本发明专利技术工艺方法极具推广价值，可创造出较大的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于用铝还原金属和镁的提取的
，即涉及到一种铝热法炼镁的工艺方法。
技术介绍
目前，镁的生产方法分为两大类，氯化镁熔盐电解法和热还原法，电解法能耗过大，环境污染严重，已较少为人采用。而热还原法中应用最广的是皮江法，即以煅烧后白云石(MgO·CaO)为原料和以硅铁(Si-Fe)为还原剂，在1200℃和1.3～13.3Pa的真空条件下，反应生成金属镁。然而皮江法还存在如下缺点还原温度高，因而能耗较高(～13吨煤/吨镁)；还原周期长(12小时)，生产效率低；单罐镁产量较低(～30Kg/次)，日产量低；炉渣量较大(～7吨渣/吨镁)，且炉渣价值低。中国专利ZL93115701.3公开了一种《以菱镁矿和白云石为原料的铝热法炼镁》的技术，采用铝粉、菱镁粉和白云石按1～2∶2～4∶6～15秤料，先将菱镁矿、白云石煅烧经磨粉后，与粒度为80～100目的铝粉混料在15～35兆帕的压力下压成团块，放入金属槽内再送入还原罐中，在1100～1170℃真空条件下经过6～8小时反应生成金属镁，其化学反应式为1991年吴贤熙所提出来的(1)其料镁比达3.72；渣镁比为2.72；要比1981年张日强所提出的下述反应式(2)的料镁比3.68和渣镁比2.68均要高。而且在煅烧白云石MgCO3·CaCO3时，由于CaCO3的分解需升温至1200℃，而在这一温度下，MgCO3分解的MgO其活性已显剧下降，故煅烧白云石制镁既耗能而并未取得好的效果，实则有些得不偿失。
技术实现思路
本专利技术针对目前的热还原法制镁工艺存在的问题，寻求一种新的制镁工艺方法以实现降低热还原温度以节能；缩短还原周期，提高镁收得率，进一步提高镁产量；降低料镁比和渣镁比，节省原料和减少渣量排放量等目标。经专利技术人的研究，铝热法还原氧化镁炼镁，用CaO助剂其化学反应通式可写成为 从反应式中分析，CaO的作用仅在于和Al2O3结合形成稳定化合物，使反应得以完成。另一方面，从CaO-Al2O3二元系相图的研究中得出存在四种稳定的化合物，它们是CaO·Al2O3(可简写为CA)；CaO·2Al2O3(CA2)；3CaO·Al2O3(C3A)和CaO·6Al2O3(CA6)。而12CaO·7Al2O3(C12A7)仅仅是一种亚稳相，它不是二元化合物，C12A7在空气中的熔点为1392℃，在136O℃以下分解成为CA+C3A共晶体。同样，C5A3也是不稳定的。它同C12A7成分差别很小，许多研究水泥和混凝土的学者认为它们是同一种不稳相。故专利技术人认为铝热法的理论依据不应该是上述两个化学反应式，而应该是以下四种反应式。现将它们按料镁比由低到高排列如下(1)生成CaO·6Al2O3(CA6)(3)(2)生成CaO·2Al2O3(CA2)(4)(3)生成CaO·Al2O3(CA) (5)(4)生成3CaO·Al2O3(C3A)(6)上式四种化学反应式中，前三种的料镁比和渣镁比均较目前所采用的吴、张所提出的反应式要低，经济效益也更佳。本专利技术的构思正是从上述研究工作的成果出发，即与已公开的技术方案的区别就在于本专利技术所采用的方法是以反应式(3)、(4)、(5)为理论基础。本专利技术所提出的铝热还原煅烧菱镁矿炼镁方法，其特征在于采用下述三个化学反应式进行 本专利技术还提出了一种实施铝热还原煅烧菱镁矿炼镁方法的工艺，采用菱镁矿粉为原料、铝粉为还原剂，其特征在于(1)另加有煅烧后的石灰石粉作助剂，其添加量为原料总重量的5～15wt％；(2)将磨碎成0.25～0.075mm粒度的菱镁矿粉在700～1000℃温度下煅烧成活性MgO；(3)将煅烧后的菱镁矿粉、煅烧后的石灰石粉和铝粉按重量比为35～80∶5～15∶15～54混匀后在40～450兆帕压强下压制成团块；(4)将压制好的团块放入反应罐内，抽真空至1～13.3Pa置于还原炉中进行加热，在1050～1170℃条件下反应4～8小时制成粗镁。本专利技术的工艺，菱镁矿的煅烧温度最佳值为900℃，此时烧成MgO的平均活性度最高达到30.58％。这比采用白云石(MgCO3·CaCO3)作原料时煅烧温度为1200～1250℃要低1/4，节能效果明显。而且采用白云石作原料，其料镁比和渣镁比都要高，因为其中含CaCO3超过MgCO31.19倍。本专利技术的工艺的最佳原料配比按重量百分数计算为MgO∶CaO∶Al＝65.64∶5.07∶29.28。本专利技术的工艺中压制团块的压强其最佳值为300兆帕。本专利技术的工艺方法中最佳反应温度为1150℃，最佳反应时间为6小时。本专利技术的工艺方法的优点和积极效果如下(1)和皮江法相比较还原温度低50℃，还原时间缩短了40％；镁产量提高了50％，镁的回收率提高了14.42％；而料镁比降低了69.85％，节省原料；渣镁比降低了75.28％，减少了废渣的处理量，有利于环保。(2)和已公开的铝热法相比较，本专利技术由于采用菱镁矿粉和石灰石粉分别煅烧，菱镁矿粉在900℃温度煅烧可取得取佳活性，无需加温至1200℃，仅需将石灰石粉单独在1100℃下煅烧，这比在1200～1250℃温度下煅烧白云石不但要节省能源，还能提高MgO的活性，堪称一举两得。而且由于采用了更合理的条件和新的更合理的化学反应式，使料镁比进一步从3.72降低到2.53，即降低了32％；渣镁比从2.72降低到1.53，即降低了44％，效益也十分明显。附图说明图1为皮江法炼镁的工艺方法的流程框图；图2为本专利技术的工艺方法的流程框图；具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步的说明和补充。实施例1原料处理先将菱镁矿(MgCO3)经过粗碎、中碎粉碎至粒度0.25mm粉后，在700℃煅烧1小时制成活性MgO，再细磨过筛备用；再以同样的工艺将石灰石(CaCO3)粉碎成粒度为0.833mm粉后在1100℃下煅烧1小时制成CaO粉，再细磨过筛备用。配料压块将煅烧过筛后的MgO和CaO细粉和铝粉按重量百分数80∶5∶15均匀混合，再在压力机下以40兆帕的压强压制成团块。还原制镁将压好的团块置于皮江法的反应罐内，再将反应罐送入加热炉(即还原炉)中，抽真空至1帕后加热至1050℃，反应8小时，即制得粗镁。实施例2原料处理先将菱镁矿经初碎、中碎粉碎至粒度0.075mm，在1000℃煅烧1小时后制成活性MgO，细磨后过筛备用；再将石灰石以相同工艺粉碎后在1100℃下煅烧1小时制成粒度为0.075mm的CaO粉，过筛后备用。配料压块将煅烧过筛后的MgO和CaO细粉和铝粉按重量百分数35∶15∶54均匀混合，再在压力机下以450兆帕的压强压制成团块。还原制镁将压好的团块置于皮江法的反应罐内，再将反应罐送入加热炉中，抽真空至13.3帕进行加热，在1170℃下保温4小时，还原得到粗镁。实施例3原料处理先将菱镁矿经初碎、中碎粉碎至粒度0.15mm粉后，在900℃煅烧1小时，制成活性MgO，再细磨过筛备用；再以相同工艺将石灰石粉碎成粒度为0.25mm的粉末后在1150℃下煅烧1小时制成CaO，细磨后过筛备用。配料压块将煅烧过筛后的MgO和CaO粉和铝粉按重量百分数65.64∶5.07∶29.28均匀混合，再在压力机下以300兆帕的压强压制成团块。还原制镁将压好的团块置于皮江法的反应罐内，再将反应罐送入还原炉中，抽真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝热还原煅烧菱镁矿炼镁的方法，其特征在于采用下述三个化学反应式进行：１８ＭｇＯ＋ＣａＯ＋１２Ａｌ＝１８Ｍｇ＋ＣａＯ.６Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］６ＭｇＯ＋ＣａＯ＋４Ａｌ＝６Ｍｇ＋ＣａＯ.２Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］３ＭｇＯ＋ＣａＯ＋２Ａｌ＝３Ｍｇ＋ＣａＯ.Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：路忠胜，
申请(专利权)人：路忠胜，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]