一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法技术

本发明专利技术公开一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，属于有色轻金属冶金及耐火材料技术领域，包括以下步骤：对菱镁矿进行煅烧，然后进行除杂预处理；将铝粉和菱镁矿混合均匀，制球，得到原料球团；将制备好的原料球团预热到设定温度，进行还原反应；还原反应在真空条件下进行，控制还原温度进行还原反应，生成镁蒸气和固态镁铝尖晶石，镁蒸气流动至还原装置底部设置的镁结晶器内冷凝后收集；对固态镁铝尖晶石进行处理、成分调整得到合格镁铝尖晶石产品。本方法可实现在同一生产线上同时生产金属镁、镁铝尖晶石，解决了以往类似工艺生产金属镁、镁铝尖晶石工艺复杂的问题，具有成本低，对环境友好，二氧化碳排放量少的特点。二氧化碳排放量少的特点。二氧化碳排放量少的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法


[0001]本专利技术属于有色轻金属冶金及耐火材料
，尤其涉及一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法。

技术介绍

[0002]镁作为战略性资源和新型结构材料，在交通轻量化、新能源材料、环保产业、消费电子、海洋工程、航空航天以及军工配套、军民融合等领域发挥着很大的作用。皮江法是1940年左右发展起来的一种炼镁方法，是金属镁冶炼最具代表性、应用最广泛的热法炼镁工艺。到目前为止，皮江法炼镁仍是主要的镁生产方法。
[0003]目前热法炼镁的主要问题集中表现在：
[0004]1)能量和原材料有效利用率低
[0005]还原周期长，能源利用率极低；还原罐使用寿命短，导致成本高；现有的硅热法金属镁冶炼过程，吨镁耗标煤4.5吨，仍有较大的节能潜力。在原材料利用方面，利用率较低，间接增加了能耗。
[0006]2)劳动强度大，劳动生产率低
[0007]国内热法金属镁行业除少数企业还原工艺采用机械化出渣外，尚有占总产能80％的企业采用劳动强度大人工出渣、加料。一个一万吨的金属镁厂大概需要500名工人，劳动生产率才20t镁/人
·
年，大大低于铝、铜等常见有色金属的劳动生产率。
[0008]3)劳动环境恶劣
[0009]采用人工清渣和人工加料方式，工人需要长时间在还原炉前从事清渣和加料作业，在清渣和加料的过程中，存在粉尘飞扬。另外，镁渣和还原炉的热辐射也比较严重，这导致工人劳动环境较为恶劣。同时，对企业而言，工人的劳动强度大、劳动环境较为恶劣，导致企业需要支付更高的工资，增加了企业的成本。另一方面，硅热法金属镁冶炼过程中有大量的还原渣及燃烧尾气，还原渣及尾气不仅要进行净化达标后排放外，而且带走大部分热能。环保压力大。
[0010]4)无法机械化生产、自动化
[0011]热法炼镁的间断式生产方式，目前，在金属冶炼行业，还采用类似热法镁这种间断式生产工艺的金属不多，其他金属行业基本上都采用连续式生产，生产效率高、企业规模大、自动化程度高。
[0012]5)缺乏高品质的镁及镁合金产品
[0013]国内每年的金属镁产量中，大部分为原镁，有竞争力且价格较高的镁合金产品产量不大。国外的企业在购置国内的原镁进行深加工后，其产品往往以几十倍的价格再销售到国内
[0014]专利CN201610498925.2提出的一种真空感应炉炼镁系统及其炼镁方法，该方法利用碳还原，虽然降低了原料成本，但产生了大量的一氧化碳和二氧化碳气体，同时该方法镁收集困难，收集中易产生逆反应和爆炸。专利CN201410345802.6提出一种快速连续炼镁的
方法，但其不可避免地产生了废渣、废气，造成能源及资源浪费，同时该方法仍然采用外加热，能源消耗大，同时该方法采用惰性气体保护，工艺复杂。专利CN00124698.4提出的内热法炼镁生产工艺及设备，此工艺仍然采用硅铁为还原剂，造成能源浪费的同时，产生大量废渣；同时该工艺所用设备采用气体外加热，加热效率低的同时，尾气带走了大量热量，造成了热能源的损失。专利CN200510047081.1其仍旧采用还原罐加热，其原料用的是菱镁矿、白云石、铝，仍有大量废气、废渣，能源利用率低。

技术实现思路

[0015]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法。本专利技术的方法具有反应速度快的特点，能够实现镁冶炼生产机械化、自动化；环保节能、清洁生产。该方法可实现在同一生产线上同时生产金属镁、镁铝尖晶石，解决了以往类似工艺生产金属镁、镁铝尖晶石工艺复杂的问题。同时具有成本低，对环境友好，二氧化碳排放量少的特点。
[0016]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，包括以下步骤：
[0017]步骤一、对菱镁矿进行煅烧，然后进行除杂预处理；
[0018]步骤二、将铝粉和菱镁矿混合均匀，制球，得到原料球团；这里的菱镁矿指的是煅烧、除杂预处理后的固体物质，主要成分为轻烧氧化镁。
[0019]步骤三、将制备好的原料球团预热到设定温度，进行还原反应；
[0020]步骤四、还原反应在真空条件下进行，控制还原温度进行还原反应，生成镁蒸气和还原渣固态镁铝尖晶石，镁蒸气流动至还原装置底部设置的镁结晶器内冷凝后收集；
[0021]步骤五、对固态镁铝尖晶石进行处理、成分调整得到合格镁铝尖晶石产品。
[0022]进一步地，步骤一中，煅烧温度为500～750℃，煅烧时间为60～180min。菱镁矿煅烧温度过高或者煅烧时间较长时会导致氧化镁活性降低；温度过低或者煅烧时间较短时，菱镁矿未完全分解。经过前期试验和相关研究，最佳煅烧条件为温度500～750℃，煅烧时间60～180min。
[0023]进一步地，步骤一中，所述除杂预处理是将煅烧后的菱镁矿进行水解反应，水解反应具体包括：取煅烧后合格的菱镁矿与水按质量比1∶10的比例混合，通过过滤除去原料中的氧化硅等杂质，通过添加絮凝剂(添加量为菱镁矿和水混合物质量的1％
‑
3％)使得氢氧化镁沉淀析出，得到氢氧化镁滤饼，将氢氧化镁滤饼进行焙烧，焙烧温度为650℃，焙烧时间为60min，得到轻烧氧化镁。利用氧化镁溶于水，氧化硅等杂质不溶于水的特性，对煅烧后的菱镁矿进行水解除杂预处理。
[0024]进一步地，步骤二中，铝粉和菱镁矿混合后，将铝粉和菱镁矿的混合粉料在球磨机或振动磨机中进行研磨，获得粒度为80～120目的物料。粒度太小成球效果差，粒度太大影响还原反应进行。进一步地，步骤二中，用压球机挤压成球团，原料球团等效直径不超过25mm。进一步地，步骤二中，铝粉和菱镁矿按照质量比(22～27)∶(73～78)混合。进一步地，步骤三中，采用微波加热方式将原料球团预热到设定温度，预热温度控制在700～900℃。微波预热是为了节约能源，缩短还原时间。如果在还原炉内加热是靠热传导方式，从室温加热到预定温度需要较长时间，能源消耗大。还原时间以及温度、真空度的控制都是为了在能耗
少的情况下保证最高的还原效率。
[0025]进一步地，步骤四中，还原温度为1100～1150℃，还原时间为4～6小时，真空度为3～10Pa。
[0026]进一步地，步骤四中，采用感应内加热方式进行还原反应，采用感应内加热方式热效率高，能量损失小，环保节能；所述镁结晶器设置在还原装置底部。还原装置优选为还原炉。进一步地，步骤五中，所述对固态镁铝尖晶石进行处理、根据成分检测结果配置一定比例的MgO或Al2O3进行成球，然后煅烧或者电熔处理，得到可商用的合格镁铝尖晶石产品，得到可商用的合格镁铝尖晶石产品的过程为本领域的常规技术手段，在此不做赘述。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0028](1)本专利技术的一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，利用铝粉与菱镁矿同时制取金属镁和镁铝尖晶石，将真空热还原铝热制镁和镁铝尖晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对菱镁矿进行煅烧，然后进行除杂预处理；步骤二、将铝粉和菱镁矿混合均匀，制球，得到原料球团；步骤三、将制备好的原料球团预热到设定温度，进行还原反应；步骤四、还原反应在真空条件下进行，控制还原温度进行还原反应，生成镁蒸气和固态镁铝尖晶石，镁蒸气流动至还原装置底部设置的镁结晶器内冷凝后收集；步骤五、对固态镁铝尖晶石进行处理、成分调整得到合格镁铝尖晶石产品。2.根据权利要求1所述一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，其特征在于，步骤一中，煅烧温度为500～750℃，煅烧时间为60～180min。3.根据权利要求1所述一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，其特征在于，步骤一中，所述除杂预处理是将煅烧后的菱镁矿进行水解反应。4.根据权利要求1所述一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，其特征在于，步骤二中，铝粉和菱镁矿混合后，将铝粉和菱镁矿的混合粉料进行研磨，获得粒度为80～120目的物料。5.根据权利要求1所述一种用菱镁矿同时制取金属镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫国庆，那健，王嘉伟，李晗钰，
申请(专利权)人：山西瑞格金属新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：