镁课堂:(十一)皮江外热炼镁法是主流

2015年02月12日 10:53 8948次浏览 来源:   分类: 镁应用   作者:

  热还原法炼镁就是使氧化镁与还原剂在热条件下发生反应提取镁的过程:
  MgO+X=Mg+XO
  根据还原剂的不同,热还原法可分为硅热法、碳热法等等。直到目前,只有前者在工业上获得了广泛的应用。按所用装备及能源条件差别,硅热法又有三种不同的工艺:皮江(Pidgeon)外热法;波尔扎诺(Bolzano)法,采用电内加热;马内塞姆(Magnethem)熔渣导电半连续硅热法,简称马内塞姆法。硅热法又有内热法与外热法之分。中国采用的全是外热皮江工艺,这是当今世界提镁工艺的主流,2013年全世界生产的原镁有85%是用此法提炼的,巴西是当今世界唯一采用电内热法生产原镁的国家。
  基本原理与工艺
  皮江法是1941年加拿大教授L.M.皮江发明的一种硅热还原炼镁工艺,其还原反应为:
  2(CaO·MgO)(固)+Si(Fe)(固)=2Mg(固)+2CaO·SiO2固)+Fe(Si)固)
  此法首先于1941年在加拿大哈雷镁厂(现名蒂明科公司,Timminco)获得应用,其工艺是:首先将煅烧白云石(20~30mm)、粒度小于5mm的硅铁粉、粒度小于0.074mm的萤石粉按一定比例装入混磨机,制成球团后装入还原罐。还原罐以单层或双层水平排列于还原炉内,罐外加热,罐内抽真空,以气体燃料,使还原炉内温度达到1200℃,进行氧化镁还原反应,生成气态镁,进入外部冷凝系统,变成镁晶体即为粗镁,精炼后成为镁锭--商品镁。
  还原炉内可装20~40只罐,虽然现在的还原时间可短至8h,但仍须进行频繁的出渣操作,工作环境较差,不易实现机械化与自动化,但对能源要求宽松,可以使用多种气体燃料如天然气、焦炉煤气、发生炉煤气、半焦气,当然也可以使用电、煤、重油等。
  主要装备简说
  在皮江法工艺中,首先是煅烧白云石,煅烧的白云石可简称煅白,煅白品质不但对镁的产出率有影响,而且对粗镁的品质有影响,而煅白品质主要决定于煅烧设备。中国目前用的有回转窑和竖窑,回转窑生产能力大、机械化自动化程度高、维护操作简便,煅白合格率可达100%、活度可达30%以上,灼减小于0.5%,品质稳定,不过基建投资比竖窑的大,操作与维护技术也有更高的要求。
  硅铁与天然萤石用颚式破碎机粉碎,硅铁粒度应小于25mm,萤石粉粒度小于0.074mm。
  硅铁或炉料细磨通常用Φ1.2m×4.5m或Φ1.5m×3.6m的球磨机。
  在工业生产中炉料的制团多采用对辊立式压球机。还原罐在高温(1200~1250℃)、高真空(1~5N/m2)条件下工作,因此是用ZG35Cr24Ni7SiNi、HK-40(25Cr·20Ni)、Hi(28Cr·15-16Ni)等钢制造的,因为它们在1250℃有高的抗氧化性、抗腐蚀性、有相当高的高温强度与综合力学性能、稳定的组织特性、良好的可焊性和加工成形性。
  还原炉为矩形,用耐火材料砌筑,还原罐横向平放于炉内托罐砖上,还原炉可分为单侧单排、双排及双侧双排、单排等结构形式。以煤气为燃料的还原炉多为单侧双排罐,还原罐一般为Φ370mm或Φ339mm,每台还原炉可装19.20、27、30、35、42、54、61或63只罐,燃气炉的优点:炉温易调,升温快,温差小,还原周期8~10h(Φ339mm罐),Φ370mm罐的为9~12h。
  应精心选择抽真空系统,确保罐内真空度达到1~5N/m2,早期都采用机械真空泵机组,现在除个别企业仍使用外,其他镁厂都已改用现代化的高效蒸汽喷射泵系统,这种泵主轴采用5~6级泵,预抽采用4~5级蒸汽喷射泵。这种真空系统不但有利于提高还原周期内的真空度,缩短还原周期,而且可以提高设备利用率与镁产出率。中国多家镁企业采用2SK-6型水环泵作为预抽泵,除有能耗低与噪声小等优点外,还能在抽出一般性气体的同时抽出罐内的粉尘和水气。
  提炼的粗镁总会有一些杂质的含量超出标准规定值,为了把它们的含量降到标准允许最大值以下,必须进行精炼。精炼在电加热的电阻炉中进行,它由炉壳、炉膛与坩埚组成。
  精炼后的镁熔体由连铸机铸成锭块,连铸机有倾斜式的与水平式的,模数60~136个。

责任编辑:淮金

如需了解更多信息,请登录中国有色网:www.cnmn.com.cn了解更多信息。

中国有色网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。
凡注明文章来源为“中国有色金属报”或 “中国有色网”的文章,均为中国有色网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。
如需转载,转载方必须与中国有色网( 邮件:cnmn@cnmn.com.cn 或 电话:010-63971479)联系,签署授权协议,取得转载授权;
凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色网或非中国有色金属报)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,仅供读者参考。
若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色网概不负任何责任。