一种碳热还原冶炼金属镁的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳热还原冶炼金属镁的方法，将氧化镁、碳和添加剂按比例充分混合放入真空电弧炉，将经真空电弧炉气相反应产生的镁和一氧化碳气体经过滤器过滤，再经喷射泵液化输送至吸收塔内，经吸收塔和冷却器作用生成液体镁和一氧化碳。本发明专利技术采用真空电弧炉抽真空具有真空度高、排气量大的特点，后面系统增压，使设备规格、管道直径变小，大大降低了投资、易于工程实现，吸收塔采用液态金属镁喷淋吸收Mg的方式，兼具四级冷却中的第二级冷却，直冷式换热回收生成物中的镁，避免了间接式换热器冷凝、产生的Mg粉堵塞换热器及Mg粉遇空气爆炸的风险，并能有效实现对Mg和CO分离。

【技术实现步骤摘要】
一种碳热还原冶炼金属镁的方法
本专利技术涉及有色金属冶炼工艺
，尤其涉及一种碳热还原冶炼金属镁的方法。
技术介绍
镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点；国内外将镁合金应用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境；与塑料相比，镁合金具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化，又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能，尤其易于回收等优点，是替代钢铁、铝合金和工程塑料的新一代高性能结构材料。为适应电子、通讯器件高度集成化和轻薄小型化的发展趋势，镁合金是交通、电子信息、通讯、计算机、声像器材、手提工具、电机、林业、纺织、核动力装置等产品外壳的理想材料。镁的冶炼工艺包括电解法、皮江法（硅热还原冶炼金属镁）和铝热还原金属镁法，其中电解法：以氧化镁为原料生产氯化镁，电解氯化镁生产金属镁，耗电21000度/吨，氯气泄漏污染严重、设备腐蚀严重、投资大；皮江法（硅热还原冶炼金属镁）：以硅铁作为还原剂在电弧炉中还原氧化镁，单炉间歇生产金属镁，成本高、转化率低、效率低、污染严重、设备腐蚀严重，自动化程度低、劳动强度极大、投资大；铝热还原金属镁法：以铝粉为还原剂在电弧炉中还原氧化镁，现在，铝粉的市场价格超过14000元/吨，单炉间歇生产金属镁，成本高、成本高、转化率低、效率低，自动化程度低、劳动强度大、投资大；上述三种冶炼方式均具有设备复杂，设备成本高、消耗原料成本高、生产过程对能源消耗极高，污染严重；为此现提出一种碳热还原冶炼金属镁的方法。<br>
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种碳热还原冶炼金属镁的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种碳热还原冶炼金属镁的方法，将氧化镁、碳和催化剂按比例充分混合放入真空电弧炉，将经真空电弧炉气相反应产生的镁和一氧化碳气体经过滤器过滤，再经喷射泵液化输送至吸收塔内，经吸收塔和冷却器作用生成液体镁和一氧化碳。优选地，所述喷射泵以温度30-100℃、压力0.5-3MPa的一氧化碳作为工作流体来输送1200-1800℃的镁和一氧化碳；优选地，所述喷射泵出口温度为900-1100℃、压力0.1-0.5MPa。优选地，所述液态镁从吸收塔上部向下喷淋，雾状液态镁被吸收，液态镁进入塔底；优选地，所述吸收塔塔底的液态镁经过冷却器冷却至650-700℃，经高压泵将650-700℃的液态镁分别送到吸收塔上部再次循环；液态镁凝固成金属镁锭，成为冶炼精炼成金属镁，其纯度可达99％以上。优选地，所述冷却塔中的一氧化碳从塔顶排出经收集，收集后的一氧化碳经废热锅炉冷却，一氧化碳经冷却后，经压缩机增压至0.5-3MPa，输送到喷射泵当工作流体重复利用。优选地，所述氧化镁和碳经真空电弧炉产生混合气体为气态镁和一氧化碳气体。相比现有技术，本专利技术的有益效果为：1、真空电弧炉抽真空，具有真空度高、排气量大的特点，后面系统增压，使设备规格、管道直径变小，大大降低了投资、易于工程实现；兼具四级冷却中的第一级冷却，直冷式换热，降低电弧炉生成物的温度，并使气体Mg液化成为雾状液态Mg，便于在吸收塔中吸收；吸收塔采用液态金属镁喷淋吸收Mg的方式，兼具四级冷却中的第二级冷却，直冷式换热回收生成物中的镁，避免了间接式换热器冷凝、产生的Mg粉堵塞换热器及Mg粉遇空气爆炸的风险，并能有效实现对Mg和CO分离。2、根据成本计算，碳热还原冶炼金属镁的成本大约6000元/吨，是真正意义上的零排放、零污染；目前，其它技术生产的金属镁成本超过14000元/吨，且污染严重；全部推广本技术后，每年全国可以节约电力超过200亿度/年。附图说明图1为本专利技术提出的一种碳热还原冶炼金属镁的方法的流程示意图；图2为本专利技术提出的一种碳热还原冶炼金属镁的方法的工艺示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-2，一种碳热还原冶炼金属镁的方法，将氧化镁、碳和催化剂按比例充分混合放入真空电弧炉，将经真空电弧炉气相反应产生的镁和一氧化碳气体经过滤器过滤，再经喷射泵液化输送至吸收塔内，经吸收塔和冷却器作用生成液体镁和一氧化碳；真空电弧炉抽真空，具有真空度高、排气量大的特点，后面系统增压，使设备规格、管道直径变小，大大降低了投资、易于工程实现。进一步地，喷射泵以温度30-100℃、压力0.5-3MPa的一氧化碳作为工作流体来输送1200-1800℃的镁和一氧化碳，喷射泵出口温度为900-1100℃、压力0.1-0.5MPa；进一步地液态镁从吸收塔上部向下喷淋，雾状液态镁被吸收，液态镁进入塔底，吸收塔塔底的液态镁经过冷却器冷却至650-700℃，经高压泵将650-700℃的液态镁分别送到吸收塔上部再次循环；进一步地，雾状液态镁凝固成金属镁锭，冶炼精炼成金属镁，其纯度可达99％以上，冷却塔中的一氧化碳从塔顶排出经收集，收集后的一氧化碳经废热锅炉冷却，一氧化碳经冷却后，经压缩机增压至0.5-3MPa，输送到喷射泵当工作流体重复利用，从而节省成本，氧化镁和碳经真空电弧炉产生混合气体为气态镁和一氧化碳气体。本专利技术解决了气体镁冷凝过程中，气体镁直接凝固成固体，形成镁粉，堵塞冷凝器、且与空气易于爆炸的问题；并使电弧炉产生的气体混合物增压，致后部系统设备规格、管道直径小型化；间歇生产改为连续自动化生产。过程如下：MgO、C、某化学品按一定的比例充分混合进入真空电弧炉中，在1200-1800℃的高温下，MgO和C反应生产气相的Mg和CO；从电弧炉出来的Mg和CO混合气体经过过滤器除尘，进入喷射泵；以温度30-100℃、压力0.5-3MPa的CO作为工作流体来输送1200-1800℃的Mg和CO。喷射泵出口温度为900-1100℃、压力0.1-0.5MPa；此时，气体Mg冷凝成为雾状液态Mg，再进入吸收塔；650-700℃的液态Mg从吸收塔上部向下喷淋，雾状液态Mg被吸收，到塔底；塔底的液态Mg经过Mg冷却器冷却至650-700℃；Mg泵将650-700℃的液态分别送到吸收塔上部和Mg锭铸造生产线；兼具四级冷却中的第一级冷却，直冷式换热，降低电弧炉生成物的温度，并使气体Mg液化成为雾状液态Mg，便于在吸收塔中吸收；吸收塔采用液态金属镁喷淋吸收Mg的方式，兼具四级冷却中的第二级冷却，直冷式换热回收生成物中的镁，避免了间接式换热器冷凝、产生的Mg粉堵塞换热器及Mg粉遇空气爆炸的风险，并能有效实现对Mg和CO分离。CO从塔顶出来，一部分去废热锅炉冷却，冷却后的CO压缩机增压至0.5-3MPa，去喷射泵作为工作流体，另一部分出装置或放空焚烧。其中碳热还原冶炼金属镁的成本大约6000元/吨，是真正意义上的零排放、零污染；目前，其它技术生产的金属镁成本超过14000元/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳热还原冶炼金属镁的方法，其特征在于，所述将氧化镁、碳和添加剂按比例充分混合放入真空电弧炉，将经真空电弧炉气相反应产生的镁和一氧化碳气体经过滤器过滤，再经喷射泵液化输送至吸收塔内，经吸收塔和冷却器作用生成液体镁和一氧化碳。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳热还原冶炼金属镁的方法，其特征在于，所述将氧化镁、碳和添加剂按比例充分混合放入真空电弧炉，将经真空电弧炉气相反应产生的镁和一氧化碳气体经过滤器过滤，再经喷射泵液化输送至吸收塔内，经吸收塔和冷却器作用生成液体镁和一氧化碳。


2.根据权利要求1所述的一种碳热还原冶炼金属镁的方法，其特征在于，所述喷射泵以温度30-100℃、压力0.5-3MPa的一氧化碳作为工作流体来输送1200-1800℃的镁和一氧化碳。


3.根据权利要求1所述的一种碳热还原冶炼金属镁的方法，其特征在于，所述喷射泵出口温度为900-1100℃、压力0.1-0.5MPa。


4.根据权利要求1所述的一种碳热还原冶炼金属镁的方法，其特征在于，所述液态镁从吸收塔上部向下喷淋...

【专利技术属性】
技术研发人员：金先奎，
申请(专利权)人：金先奎，
类型：发明
国别省市：辽宁;21