[发明专利]一种真空热还原制备有色金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空热还原制备有色金属的方法，属于真空冶金领域。

背景技术

真空冶金技术广泛的应用于有色金属冶炼领域，包括有色金属的热还原提取以及分离、精炼、富集等。涉及的有色金属包括镁、铝、锶、锂等。

现有的真空热还原技术的工艺一般过程为：(1)煅烧含金属元素的矿石，制备金属氧化物，(2)球磨细化金属氧化物颗粒，(3)按还原反应的化学计量配制金属氧化物与还原剂、助剂，(4)混合并压制成块，(5)将块状物料放入真空还原罐中进行反应，冷凝提取金属。

现有的真空热还原技术存在的主要问题有两个，一是反应物为颗粒状的无机物，颗粒自身及颗粒间的热量传输效率低，生产效率低；二是反应过程中反应物及生成的渣相处于静止状态，反应物之间的接触率低，甚至会出现渣相阻碍反应物间相互接触进行还原反应的情况，质量传输效率低，还原速度和还原率低。

发明内容

本发明的目的是解决现有的真空热还原技术中存在的热量传输、质量传输效率低的问题，提供一种能显著提高反应效率和还原率的新方法。

本发明的技术方案为：根据还原反应的化学计量配制反应物，与反应物质量0.1-20倍的磨球一同放入还原罐中进行球磨下的真空热还原反应，获得金属蒸汽并冷凝得到凝聚态金属。其中，球磨可通过旋转反应罐或搅拌反应物料实现。

与现有技术相比，本发明提供的方法能显著提高真空热还原过程的能源、资源利用率，提高还原过程的技术经济效益：

(1)在反应物料中加入了磨球，而且反应过程中磨球与参与反应的各种材料、还原罐内壁间处于相对运动状态，带来的益处有：磨球是热量传输的良好介质，从还原罐获取热量后，快速、均匀地传递给所有反应物，提高反应过程中的热量传输效率；磨球能磨细并搅拌反应体系，增强反应物间接触几率，防止反应生成的渣相阻碍反应物间的相互接触，提高反应过程中的质量传输效率。

(2)省却了压块工艺，可缩短了工艺流程、提高生产效率、降低生产成本。

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1：

(1)备料，反应原材料为：MgO含量40％的煅烧白云石，碳粉和氟化钙，配料质量比为：MgO∶C∶CaF₂＝100∶54∶16，磨球为氧化铝磨球，质量为煅烧白云石、碳粉和氟化钙三者质量之和的0.1倍；

(2)将物料装入真空还原罐，将反应物温度控制在1400±50℃、真空度控制在20-200Pa，同时旋转真空还原罐，还原1小时；

(3)收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态金属镁。

实施例2：

(1)备料，反应原材料为：MgO含量40％的煅烧白云石，工业一级SrO，萤石和硅含量75％的硅铁，配料质量比为：MgO∶SrO∶Si∶CaF₂＝100∶140∶50∶10，磨球为氧化铝磨球，质量为煅烧白云石、SrO、萤石和硅铁四者质量之和的20倍；

(2)将物料装入真空还原罐，开启搅拌装置，搅拌反应物料，将反应体系加热为1200±50℃，真空度1-20Pa下还原1小时；

(3)收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态的Mg-Sr合金。

实施例3：

(1)备料，反应原材料为：氧化锂、铝，配料质量比为：Li₂O∶Al＝100∶80，磨球为氧化铝磨球，质量为氧化锂和铝质量之和的10倍；

(2)将物料装入真空还原罐，开启搅拌装置，搅拌反应物料，将反应体系加热为1000±50℃，真空度0.1-10Pa下还原5小时；

(3)收集还原生成的金属蒸汽并冷凝为凝聚态金属锂。