蜂窝状炼镁/钙块及其制备和冶炼方法技术

本发明专利技术属于镁/钙金属冶炼技术领域，具体公开了一种蜂窝状前驱炼镁/钙块，包括柱体，所述的柱体中设置有呈蜂窝状排布的轴向通孔；所述的柱体达到骨架的成分包括炼镁/钙原料、颗粒添加剂和纤维添加剂。本发明专利技术还包括所述的前驱体球团的制备和应用。本发明专利技术将原料构建成蜂窝结构，并进一步配合颗粒添加剂以及纤维添加剂的联合控制，能够意外地实现协同，能够改善反应效率，并避免烧结粉化，改善产物的收率，实现反应效率和产率兼顾。现反应效率和产率兼顾。现反应效率和产率兼顾。

【技术实现步骤摘要】
蜂窝状炼镁/钙块及其制备和冶炼方法


[0001]本专利技术属于金属冶炼
，具体涉及镁/钙冶炼


技术介绍

[0002]镁和钙都是广泛应用的金属，他们都是主要采用热还原法生产。我国是镁和钙金属的生产大国，世界上80％以上的镁和钙都在我国生产。
[0003]镁/钙的热还原冶炼技术，主要是将炼镁/钙原料混合后用压球机压制成球团，然后放入横置的还原罐中，在高温和真空条件下，镁/钙蒸气从球团内逸出，经过高温反应区，沉积到冷凝器壁上。根据工艺特点，目前的原料球团仍然存在以下问题：(1)热法炼镁/钙为固相与固相反应，反应物间距越小，扩散距离越小，反应速率越高。即球团密度越高越好。但由于球团的热量是由外到内传递，反应也是由外到内的缩核反应过程。内部界面生成的镁/钙蒸气需要由内到外扩散到球团表面，实现逸出。过高的致密度会造成镁/钙逸出球团受阻，导致整体的反应速率降低和整体的镁/钙转化率不高。工业上一般采用300
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400MPa的成型压力，成型后密度一般为1.5
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1.7g/cm3。(2)上层球团反应后，剩余的渣发生破裂粉化后会覆盖到下层球团的表面，也会填充到球团的间隙中，妨碍热量辐射到剩余球团，也阻碍镁/钙的继续逸出。(3)渣容易粘罐，反应结束后除渣困难。(4)工业上采用横置的圆柱形反应罐，原料球团需靠人工推送到罐底部，难以避免发生球团破碎粉化，破碎部分的原料转化率明显低于完整的球团。

技术实现思路

[0004]针对现有炼镁/钙手段存在的反应效率不高、容易出现烧结粉化，转化率不高等技术问题，本专利技术第一目的在于，提供一种蜂窝状前驱炼镁/钙块(本专利技术中，所述的镁/钙指镁或钙)，旨在改善反应效率，避免烧结粉化，改善镁/钙的转化率。
[0005]本专利技术第二目的在于，提供所述的蜂窝状前驱炼镁/钙块的制备方法。
[0006]本专利技术第三目的在于，提供所述的蜂窝状炼镁/钙块以及由所述的蜂窝状前驱炼镁/钙块制备的方法。
[0007]本专利技术第四目的在于，提供一种炼镁/钙的方法。
[0008]一种蜂窝状前驱炼镁/钙块，包括柱体(本专利技术也称为蜂窝状柱体)，所述的柱体中设置有呈蜂窝状排布的轴向通孔；
[0009]所述的柱体骨架的成分包括炼镁/钙原料、颗粒添加剂和纤维添加剂；
[0010]所述的颗粒添加剂和纤维添加剂为能在含氧气氛、600℃以下的温度下烧蚀且灰分含量不大于10％的材料。
[0011]炼镁/钙反应属于固
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固反应，其反应效率需要借助于良好的颗粒接触来实现，然而，良好的颗粒接触会一定程度影响蒸气产物的溢出，针对该问题，通过模板制孔手段能够一定程度缓解产物溢出的问题，但又会带来新的烧结粉化风险，反而会一定程度限制镁/钙产率。因此，对于镁/钙冶炼而言，反应效率和镁/钙收率之间存在一定的矛盾性，难于有效
兼顾。针对该行业性难题，本专利技术经过深入研究发现，将原料构建成蜂窝结构，并进一步配合颗粒添加剂以及纤维添加剂的联合控制，能够意外地实现协同，能够改善反应效率，并避免烧结粉化，改善产物的收率，实现反应效率和产率兼顾。
[0012]本专利技术研究发现，对蜂窝结构进行控制，进一步配合颗粒和纤维添加剂的形态结构以及含量进行联合控制，有助于进一步实现协同，进一步改善反应效率，降低烧结粉化，改善镁/钙的转化率和收率。
[0013]本专利技术中，所述的柱体横截面形状没有特别要求，例如，所述的柱体的横截面呈圆形、正方形、长方形或多边形。
[0014]本专利技术中，所述的通孔沿柱体的轴向(高度)方向设置，其贯穿柱体的上表面和下表面。优选地，所述的通孔为直孔。
[0015]所述的通孔横截面形态没有特别要求，例如，可以呈圆形、正方形、长方形或多边形。
[0016]所述的通孔的孔径可根据需要进行调整。所述的通孔的孔径指通孔横截面的尺寸(通孔边缘的最长距离)，例如，当所述的通孔为圆孔，其孔径指其直径。当其为长方形时，为长边的尺寸。所述的通孔数可根据柱体横截面积调整，例如，其数量可以是大于2，小于或等于20。
[0017]优选地，蜂窝状前驱炼镁/钙块中，通孔的总容积为所述柱体体积的10
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40％，优选为15～30％。研究发现，控制在该优选的比例下，能够进一步改善蜂窝结构以及颗粒添加剂和纤维添加剂之间的协同性，进一步改善反应效率以及产物转化率。
[0018]所述的柱体为圆柱体；所述的通孔为圆形孔；所述的通孔均匀排布；通孔直径和柱体直径比优选为1：5
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10。所述的柱体的高度与直径比优选为0.5
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2：1。进一步优选，所述的圆柱体的直径为300～600mm；高度为100～600mm；通孔孔径为30～50mm。
[0019]优选地，所述的柱体的上下表面与水平面的夹角为
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100～+100。
[0020]本专利技术中，所述的炼镁/钙原料可以是行业内公知的成分，例如，所述的炼镁/钙原料包括还原剂，以及镁源或钙源；
[0021]优选地，所述的镁源能提供氧化镁的物料，优选煅烧后的白云石；
[0022]优选地，所述的钙源能提供氧化钙的物料，优选煅烧后的石灰石；
[0023]优选地，所述的还原剂为硅或者铝，优选为硅、铝、硅铁、铝硅合金中的至少一种；
[0024]还原剂的用量不低于理论反应量，例如，炼镁块中，还原剂为将镁源还原成Mg制得的理论摩尔量的1.1
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1.5倍。炼钙块中，还原剂为将钙源完全还原成Ca单质的理论摩尔量的1.1
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1.5倍。
[0025]所述的炼镁/钙原料中，还可包含行业允许添加的成分，例如矿化剂。
[0026]本专利技术中，在所述的蜂窝结构下，进一步配合颗粒和纤维添加剂的联合，可以进一步实现协同，进一步改善反应效率和转化率。
[0027]本专利技术中，所述的颗粒添加剂指成圆形、椭球型、不规则形状的颗粒添加剂。
[0028]优选地，颗粒添加剂的D90为1
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1000微米，进一步优选为100～400微米，更进一步优选为100～200微米。
[0029]纤维添加剂的直径为10
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1000微米，优选为200～300微米；长度为1
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10毫米，优选为4
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6毫米。
[0030]研究发现，所述的尺寸的颗粒添加剂和纤维添加剂能够产生协同，能够改善反应效率，降低烧结粉化，并改善产物的转化率。
[0031]本专利技术中，所述的颗粒添加剂、纤维添加剂优选为在所述的温度下烧蚀成无灰分成分的物料。
[0032]作为优选，颗粒添加剂和纤维添加剂为聚合物，优选为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇颗粒和纤维中的至少一种。研究发现，采用该优选的成分，进一步配合所述的结构的控制，有助于进一步实现协同，进一步改善反应效率以及转化率。
[0033]所述的颗粒添加剂和纤维添加剂可以选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝状前驱炼镁/钙块，其特征在于，包括柱体，所述的柱体中设置有呈蜂窝状排布的轴向通孔；所述的柱体骨架的成分包括炼镁/钙原料、颗粒添加剂和纤维添加剂；所述的颗粒添加剂和纤维添加剂为能在含氧气氛、600℃以下的温度下烧蚀且灰分含量不大于10％的材料。2.如权利要求1所述的蜂窝状前驱炼镁/钙块，其特征在于，所述的柱体的横截面呈圆形、正方形、长方形或多边形；优选地，所述的通孔横截面呈圆形；优选地，所述的通孔为直孔；优选地，通孔的总容积为所述柱体体积的10
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40％；优选地，所述的柱体为圆柱体；所述的通孔为圆形孔；所述的通孔均匀排布；优选地，通孔直径和柱体直径比为1：5
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10；优选地，所述的柱体的高度与直径比为0.5
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2：1；优选地，所述的柱体的上下表面与水平面的夹角为
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100～+100。3.如权利要求1所述的蜂窝状前驱炼镁/钙块，其特征在于，所述的炼镁/钙原料包括还原剂，以及镁源或钙源；优选地，所述的镁源为能提供氧化镁的物料，优选为煅烧后的白云石；优选地，所述的钙源为能提供氧化钙的物料，优选为煅烧后的石灰石；优选地，所述的还原剂为硅或者铝还原剂，优选为硅、硅铁、铝、铝硅合金中的至少一种。4.如权利要求1所述的蜂窝状前驱炼镁/钙块，其特征在于，颗粒添加剂和纤维添加剂为聚合物，优选为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇颗粒和纤维中的至少一种。5.如权利要求1所述的蜂窝状前驱炼镁/钙块，其特征在于，颗粒添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚光，周向阳，杨娟，唐晶晶，
申请(专利权)人：湖南宸星新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：