一种热法镁冶炼工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种镁冶炼工艺，尤其是涉及一种热法镁冶炼工艺，该冶炼工艺为如下步骤：首先将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粉状，然后将混合后的粉料用压力机挤压成团，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁；本发明专利技术工艺方法独特、环保效果好、原料的利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镁冶炼工艺，尤其是涉及一种热法镁冶炼工艺。
技术介绍
传统热法炼镁工艺如下一种是将含碳酸镁矿石原料破碎成一定粒度一加入煅烧窑内煅烧分解排出CO2 —将煅烧后不含(X)2的原料和还原剂、萤石催化剂均勻混合、研磨成粉状一压制成球团一装入还原器一加热还原出镁蒸气一冷却镁蒸气得到固体或液体镁；另一种为将含碳酸镁矿石原料破碎成一定粒度一加入煅烧窑内煅烧分解排出(X)2 —将煅烧后不含(X)2的原料和还原剂、萤石催化剂分别研磨成粉状一均勻混合并压制成球团一装入还原器一加热还原出镁蒸气一冷却镁蒸气得到固体或液体镁。传统工艺存在的问题在于(1)含碳酸镁矿石原料在煅烧窑内，通过燃料的直接加热即火焰和烟气直接烧灼原料， 分解出CO2,其煅烧排出的(X)2中混有燃料燃烧产生的气体和烟尘，不是纯净的单组分(X)2气体，不利于对其进行综合利用处理，通常都是直接排放到大气中，形成温室气体效应；(2)在煅烧窑内煅烧后产生的不含CO2的原料，在储存、运输、压球过程中，会吸收空气中的水分和(X)2化合成煅烧前的碳酸镁状态，造成后续还原过程中原料有效成分的减少，降低还原工艺的产镁率；(3)出于煅烧过程中烟气透气率等因素的考虑，对含碳酸镁矿石原料的粒度有一定要求，小于一定尺寸的细碎含碳酸镁矿石不能作为镁冶炼原料使用；(4)煅烧和还原在两套设备中分两次完成，且煅烧系统设备庞大、操作复杂、能耗占到全厂能耗的一半左右、原料的储运流程长，期间造成能源、原料、人工、特别是设备投资的显著浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺方法独特、环保效果好、原料的利用率高的一种热法镁冶炼工艺。本专利技术通过如下方式实现一种热法镁冶炼工艺，其特征在于该冶炼工艺为如下步骤首先将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粉状，然后将混合后的粉料用压力机挤压成团，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁；所述反应器内的化学反应分两个阶段a、给球团料加热至反应器工作压力下原料分解出(X)2的分解温度，并将温度保持在> 600°C分解温度15mirT2h，在升温及保持温度过程中，不断排出反应器内的气体；b、分解完成后，给反应器抽真空并继续给其中的原料加热升温，直至温度达到反应器真空度下还原剂与分解后的原料发生还原反应的温度以上即> 1000°C，并保持温度和压力30mirT2h，在保温、保压期间，原料中的镁被还原剂还原出镁蒸气，然后冷却镁蒸气，得到固态或液态镁；所述对料球加热升温时，可以从反应器外加热，也可以从反应器内加热； 所述对料球加热升温时热源可以是燃料，也可以用电热、电磁、电感或微波； 所述含碳酸镁矿石原料可以是白云石、菱镁石或者菱镁石和石灰石的混合物； 所述还原剂可以是硅铁、焦炭或煤，也可以是电石、铝或铝合金、铝土矿或者它们其中两种以上的混合物；所述含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂研磨成粉状，是指将其磨成粒度不大于 500目的粉末；所述将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂混合后的粉料用压力机挤压成团，是指压成折算当量直径不超过IOOmm的固体块状，该固体块状可以是核桃形、枕形、椭球形、 球形或圆柱形；所述原料分解阶段反应器工作压力不超过一个大气压或是为低于当地大气压力的负压；所述原料分解阶段反应器工作压力下原料分解出(X)2的分解温度为600°C — IOOO0C, 所述还原阶段反应器真空度为不高于500Pa的绝对压力，还原阶段原料发生还原反应的温度为 1000°C— 1300°C。本专利技术有如下效果1)工艺方法独特、节能效果好本专利技术提供的工艺方法为首先将含碳酸镁的矿石原料、 还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粉状，然后将混合后的粉料用压力机挤压成团，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁，使热法炼镁工艺由传统的“原料煅烧分解一配料压球一还原出镁”三步，可缩短为“原料配料压球一冶炼出镁”两步，完全彻底的省去了复杂而庞大的煅烧系统，设备投资、人工、能耗、原料浪费明显减少。2)环保效果好本专利技术提供的工艺方法所有的化学反应均在密闭的反应器内进行，反应器内的化学反应分两个阶段a、给球团料加热至反应器工作压力下原料分解出CO2 的分解温度，并将温度保持在分解温度一段时间，在升温及保持温度过程中，不断排出反应器内的气体；b、分解完成后，给反应器抽真空并继续给其中的原料加热升温，直至温度达到反应器真空度下还原剂与分解后的原料发生还原反应的温度以上，并保持温度和压力一段时间，在保温、保压期间，原料中的镁被还原剂还原出镁蒸气，然后冷却镁蒸气，得到固态或液态镁。本专利技术提供的方法含碳酸镁的矿石原料在分解过程中，通过间接加热即火焰和烟气与原料之间被反应器壁面隔离开，分解出的(X)2为单组分纯净气体，不但环保效果好而且有利于对其进行综合利用处理或是环保处理。3)原料的利用率高本专利技术提供的方法原料矿石在分解出CO2前先进行制粉、压球，这样细碎的矿石可以做为炼镁原料使用，且整个工艺过程中原料的利用率将明显提高。具体实施例方式实施例一一种热法镁冶炼工艺，其矿石原料为白云石CaCO3. MgCO3或者是菱镁石MgCO3和石灰石 CaCO3的混合物，还原剂为硅铁硅和铁的合金i^eSi，其中含有一定比例的活性硅，催化剂为萤石CaF20首先将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粒度不大于500目的粉末，然后将混合后的粉料用压力机挤压成折算当量直径不超过IOOmm的近似核桃形、枕形、椭球形、球形、圆柱形等各种形状的固体块状，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁。反应器内的化学反应分如下两个阶段a、给球团料加热至反应器工作压力下原料分解出(X)2的分解温度，并将温度保持在分解温度一段时间。这时发生如下分解反应产生的CO2气体不断排出，自然排出或是用机械抽出反应器。 b、分解完成后，给反应器抽真空并继续给其中的原料加热升温，直至温度达到反应器真空度下还原剂与分解后的原料发生还原反应的温度以上，并保持温度和压力一段时间。在保温、保压期间，发生如下还原反应产生的镁蒸气被冷却后，得到固态或液态金属镁。上述原料分解阶段反应器工作压力不超过一个大气压或是为低于当地大气压力的负压。上述原料分解阶段反应器工作压力下原料分解出(X)2的分解温度为600 -1000°C，所述还原阶段反应器真空度为不高于500Pa的绝对压力，还原阶段原料发生还原反应的温度为1000 - 1300°C。实施例2一种热法镁冶炼工艺，其矿石原料为白云石CaCO3.MgCO3,或者是菱镁石MgCO3和石灰石 CaCO3的混合物，或者是菱镁石MgCO3,还原剂为煤炭、焦炭、石油焦、石墨等富含碳的物质， 催化剂为萤石CaF2。首先将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粒度不大于500目的粉末，然后将混合后的粉料用压力机挤压成折算当量直径不超过IOOmm的近似核桃形、枕形、椭球形、球形、圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种热法镁冶炼工艺，其特征在于：该冶炼工艺为如下步骤：首先将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粉状，然后将混合后的粉料用压力机挤压成团，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁。

【技术特征摘要】
1.一种热法镁冶炼工艺，其特征在于该冶炼工艺为如下步骤首先将含碳酸镁的矿石原料、还原剂、萤石催化剂破碎，按还原反应所需合理比例混合并研磨成粉状，然后将混合后的粉料用压力机挤压成团，并将压制成的球团料置入密闭的反应器内，最后通过对料球加热、排气、升温、抽真空，生产出金属镁。2.如权利要求1所述的一种热法镁冶炼工艺，其特征在于所述反应器内的化学反应分两个阶段a、给球团料加热至反应器工作压力下原料分解出(X)2的分解温度，并将温度保持在> 600°C分解温度15mirT2h，在升温及保持温度过程中，不断排出反应器内的气体；b、分解完成后，给反应器抽真空并继续给其中的原料加热升温，直至温度达到反应器真空度下还原剂与分解后的原料发生还原反应的温度以上即> 1000°C，并保持温度和压力 30mirTa!，在保温、保压期间，原料中的镁被还原剂还原出镁蒸气，然后冷却镁蒸气，得到固态或液态镁。3.如权利要求1所述的一种热法镁冶炼工艺，其特征在于所述对料球加热升温时，可以从反应器外加热，也可以从反应器内加热。4.如权利要求1所述的一种热法镁冶炼工艺，其特征在于所述对料球加热升温时热源可以是燃料，也可以用电热、电磁、电感或微...

【专利技术属性】
技术研发人员：张少军，
申请(专利权)人：开泰镁业有限公司，
类型：发明
国别省市：64