一种消除硅热法炼镁中生成的单质钾、钠危害的方法技术

本发明专利技术提供一种消除硅热法炼镁中生成的单质钾、钠危害的方法，该方法通过将能与钾、钠发生反应的金属氧化物粉末预先粘附到钾钠捕集器上，并将钾钠捕集器按常规炼镁流程放置于还原罐内，使还原过程生成的单质钾、钠在进入捕集器后与金属氧化物发生反应，转变为Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ，避免开罐时发生燃烧，从而消除炼镁中单质钾、钠燃烧带来的危害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有色金属冶炼行业中金属镁冶炼相关技术，具体涉及一种消除硅热法 炼镁中生成的单质钾、钠危害的方法。
技术介绍
硅热法是当前主要的炼镁方法之一，其工艺过程如下将炼镁原料白云石进行煅 烧，获得的煅白连同硅铁、萤石按比例混合，进行细磨、压球，压好的球团放入还原罐中，接 着对还原罐密封抽真空并将其加热到1200°C以上，使硅铁在真空高温条件下还原煅白产生 镁蒸气。在真空系统的作用下，产生的镁蒸气逸向罐口，罐口附近设有冷却水套，镁蒸气到 达该处便冷凝下来形成结晶镁。还原结束后将结晶镁取出精炼，最后获得金属镁。炼镁生产过程中除金属Mg被还原出来外，往往还会有其他物质被还原出来，比较 明显的是单质K、Na。由于相同温度下K、Na的蒸气压较Mg高，因而K、Na会在温度更低的 罐口处冷凝。还原罐打开时，K、Na接触空气便燃烧起来，产生大量烟尘、强光，并产生大量 热量，造成还原车间环境恶化，而且燃烧产生的热量容易引发结晶镁燃烧，在控制不当的情 况下会造成结晶镁大量损失。目前的解决思路是放置钾钠捕集器，使K、Na冷凝区与Mg结 晶区分离，并且开罐后将钾钠捕集器迅速取出，以减少K、Na燃烧对结晶镁的影响。在白云石矿石中K、Na含量较少的情况下，放置钾钠捕集器可有效避免K、Na燃烧 对Mg的影响；当K、Na含量偏高时，使用上述方法仍旧会有大量结晶镁损失。因而，目前在 选用炼镁用白云石时要求矿物中K2CKNa2O的质量百分数均应小于0. 005%。我国具有丰富 的白云石资源，全国各地都有分布，符合炼镁要求的白云石也较多。然而对于有些地区，如 重庆，当地的白云石矿资源丰富，各项品质指标较高，但其中K、Na含量偏高，虽然目前在进 行硅热法炼镁生产，但是由于受各方面因素的影响，其中就包括K、Na含量偏高的影响，生 产现状很不理想。要解决当地炼镁问题，设法消除K、Na燃烧的影响是其中重要的一部分。重庆市重大科技攻关项目“清洁能源原镁冶炼技术及其产业化应 用”(CSTC009AA4002)和重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目“提高重庆市白云岩利 用率的炼镁关键技术研究”项目就本专利技术课题提出立项，并提供相应的资金支持。
技术实现思路
针对当前使用钾钠捕集器仍不能很好解决还原产生的单质K、Na燃烧的问题，本 专利技术提出一种消除还原过程中生成的单质K、Na危害的方法利用元素与氧结合能力的强 弱规律，用金属氧化物与还原产生的单质K、Na发生反应，使其转化为氧化物，并同时获得 不易燃烧的金属单质，从而避免开罐时发生的燃烧，以此来彻底消除硅热法炼镁中被还原 成单质的K、Na燃烧及其带来的危害。其中，本专利技术中提到的单质K、Na与金属氧化物所发 生的反应如下2K(Na)+M0 = K20(Na20)+M(反应式中的M表示上述金属氧化物中的金属元 素)，以此来实现将易燃的金属单质K、Na转化为稳定的、不燃烧的K20、Na20。本专利技术采用的技术方案是，其特征在于包括如下步骤在硅热法炼镁中，将能与单质K、Na发生置换反应的金属氧化物 粉末粘附于钾钠捕集器表面，将粘附了氧化物的钾钠捕集器按照常规工艺规程放置于炼镁 还原罐内并进行真空硅热还原生产；还原结束后，打开罐盖，取出钾钠捕集器并清理、待用。本专利技术提到的用于与单质K、Na反应的金属氧化物选自Fe0、Fe304和Fe203的任一 种或任意组合的混合物。所述的粘附方法包括以下两种方式其一先在钾钠捕集器表面 涂覆水玻璃液，再将金属氧化物粉末均勻撒于其上，然后烘干，使金属氧化物粉末粘附在钾 钠捕集器上；其二 先将金属氧化物粉末与水玻璃液充分混合制成混合液，再将混合液均 勻涂覆到钾钠捕集器表面，然后烘干，使金属氧化物粉末粘附在钾钠捕集器上。通过使用本专利技术，可以将硅热法炼镁还原过程中生成的单质K、Na在开罐之前就 转化为稳定的、不燃烧的K、Na氧化物，从而彻底消除K、Na燃烧带来的烟尘、强光以及金属 镁损失等危害，改善了现场工作环境，而且有利于提高镁的实收率。本专利技术较好地完成了重庆市重大科技攻关项目“清洁能源原镁冶炼技术及其产业 化应用”(CSTC009AA4002)和重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目“提高重庆市白云 岩利用率的炼镁关键技术研究”项目就本专利技术所提出的立项，有效消除了硅热法炼镁中还 原过程中产生的单质钾和钠燃烧危害的问题，并将在实际生产中得到推广和运用。附图说明无具体实施例方式本专利技术优先选择常用的金属氧化物做置换物质，具体实施方式为在硅热法炼镁 中，将能与单质K、Na发生置换反应的金属氧化物粉末粘附于钾钠捕集器表面，将粘附了氧 化物的钾钠捕集器按照常规工艺规程放置于炼镁还原罐内并进行真空硅热还原生产；还原 结束后，打开罐盖，取出钾钠捕集器并清理、待用。对比例1 在常规的硅热法炼镁生产中，将未粘附任何物质的钾钠捕集器按照常规的工艺操 作规程装入还原罐中并进行真空还原生产。还原结束后打开还原罐罐盖，钾钠捕集器表面 产生剧烈燃烧。对比例2:在常规的硅热法炼镁生产中，在钾钠捕集器表面只涂覆水玻璃液，不粘附金属氧 化物，将其烘干，按照常规的工艺操作规程将该钾钠捕集器装入还原罐中并进行真空还原 生产。还原结束后打开还原罐罐盖，钾钠捕集器表面产生剧烈燃烧。实施例1:选用FeO作反应物质。选择与对比例相同的设备和操作规程，不同之处在于在钾 钠捕集器上涂覆水玻璃后将金属氧化物FeO粉末均勻撒于其上，并加热固化，使FeO粘附到 钾钠捕集器上。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1、2和实施例1的对比证实，选用本专利技术中的FeO粉末及其操作方法可有 效解决K、Na燃烧的问题。实施例2 选用Fe3O4作反应物质。选择与对比例相同的设备和操作规程，不同之处在于在 钾钠捕集器上涂覆水玻璃后将金属氧化物Fe3O4粉末均勻撒于其上，并加热固化，使Fe3O4粘 附到钾钠捕集器上。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1、2和实施例2的对比证实，选用本专利技术中的Fe3O4粉末及其操作方法可有 效解决K、Na燃烧的问题。实施例3 选用Fe2O3作反应物质。选择与对比例相同的设备和操作规程，不同之处在于在 钾钠捕集器上涂覆由金属氧化物Fe2O3粉末与水玻璃充分混合制成的混合液，并加热固化， 使Fe2O3粘附到钾钠捕集器上。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1、2和实施例3的对比证实，选用本专利技术中的Fe2O3粉末及其操作方法可有 效解决K、Na燃烧的问题。实施例4 选用按1 1 1配比的FeO、Fe3O4和Fe2O3的混合物作反应物质。不同之处在 于在钾钠捕集器上涂覆由金属氧化物FeCKFe3O4和Fe2O3的混合物粉末与水玻璃充分混合 制成的混合液，并加热固化，使FeO、Fe3O4和Fe2O3的混合物粉末粘附到钾钠捕集器上。还 原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1、2和实施例4的对比证实，选用本专利技术中的FeCKFe3O4和Fe2O3的混合物 及其操作方法可有效解决K、Na燃烧的问题。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除硅热法炼镁中生成的单质钾、钠危害的方法，其特征在于包括如下步骤：在硅热法炼镁中，将能与单质Ｋ、Ｎａ发生置换反应的金属氧化物粉末粘附于钾钠捕集器表面，然后将钾钠捕集器按照常规工艺规程放置于炼镁还原罐内并进行真空硅热还原生产；还原结束后，打开罐盖，取出钾钠捕集器并清理、待用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：游国强，李爱听，龙思远，左旭东，邹钢，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]