[发明专利]一种铝热还原生产镁锂合金副产镁铝尖晶石的方法

说明书

一种铝热还原生产镁锂合金副产镁铝尖晶石的方法，按以下步骤进行：(1)将菱镁石煅烧；(2)将碳酸锂/氢氧化锂与氧化铝混合制成球团后煅烧获得铝酸锂；(3)将煅后菱镁石、铝酸锂和铝粉球磨混合再制成球团，然后用带有结晶器的还原罐真空还原；(4)将结晶器内的粗镁锂合金取出，覆盖剂覆盖后重新熔化精炼；(5)还原渣进行电弧炉熔炼，生成的烟气返回步骤(2)；(6)渣料磨细制团，真空蒸馏回收精炼剂，蒸馏残留物返回步骤(2)。本发明的方法中锂元素可100％被利用，无废渣生成。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种铝热还原生产镁锂合金副产镁铝尖晶石的方法。

背景技术

金属镁密度1.74g/cm³，金属锂密度0.53g/cm³，镁锂合金是密度最小的合金材料，比重一般介于0.97～1.6g/cm³，比普通镁合金轻1/4～1/3，比铝合金轻1/3～1/2，被称为超轻合金；镁锂合金具有高的比强度、比刚度(从材料刚性来看，若普通钢的刚性为1，则钛的刚性为2.9，铝的刚性为8.19，镁的刚性为18.9，镁锂合金的刚性为22.68)和优良的抗震性能以及抗高能粒子穿透能力，而且其密度远远小于新型航空用材铝锂合金的密度，是航空、航天、兵器工业、核工业、汽车、3C产业、医疗器械等领域最理想并有着巨大发展潜力的结构材料之一。

目前，镁锂合金基本是采用金属镁和金属锂兑掺的方法生产的；金属镁是采用皮江法生产的，金属锂是采用熔盐电解法生产的；皮江法生产金属镁是能耗最高，废渣排放量最大的有色行业之一，是国家近年来重点调控的行业之一；电解法生产金属锂是以氯化锂为原料，在以氯化锂和氯化钾为主要熔盐体系中进行的，生产过程中每生产一吨金属锂要消耗40000kWh的电，同时产生5吨多的有毒气体氯气；因此，金属锂和金属镁的冶炼均属于典型的高能耗、高污染的冶金行业；另外，兑掺法生产镁锂合金的过程是先将镁熔化，然后将固体或气态金属锂加入镁液中，然后扩散至镁溶液中形成镁锂合金，或将金属镁和金属铝放入到真空炉内同时熔化形成镁锂合金，在生产过程中由于金属锂的饱和蒸汽压较高，在空气中极易氧化燃烧导致金属锂的损失，且很容易发生危险；而在真空条件下，镁和锂(特别是锂)又容易挥发，导致合金成分变化，能耗较高；且采用兑掺法生产的镁锂合金中锂在合金中的分布不均匀；其它的镁锂合金的生产方法也都或多或少的存在一些难以解决的问题，这些因素导致镁锂合金的生产成本很高，高达几十万元一吨，限制了镁锂合金的进一步推广应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种铝热还原生产镁锂合金副产镁铝尖晶石的方法，以铝粉为还原剂，以煅后菱镁石和铝酸锂为原料，真空热还原直接生产粗镁锂合金，经精炼和调节成份后制成工业用镁锂合金，生成的还原渣可制取镁铝尖晶石并回收氧化锂；降低生产成本的同时，无废弃物生成。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将菱镁石在800～1000℃煅烧1～10小时，获得煅后菱镁石；

2、将碳酸锂与氧化铝混合配料，然后压制成球团，然后在750～1000℃煅烧1～10小时获得铝酸锂，其中碳酸锂与氧化铝配料时的摩尔比为(0.90～1.10):1；或者将氢氧化锂与氧化铝混合配料，然压后制成球团，然后在750～1000℃煅烧1～10小时获得铝酸锂，其中氢氧化锂与氧化铝配料时的摩尔比为(1.90～2.10):1；

3、将煅后菱镁石、铝酸锂和铝粉球磨混合配料，然后压制成球团，再放入带有结晶器的真空还原罐内，在真空度0.01～10Pa和900～1250℃条件下还原2～10小时；还原过程中，氧化镁和氧化锂同时被铝还原成为金属镁和金属锂，金属镁和金属锂在气态情况下完成气态合金化，并在结晶器上结晶；还原结束后，结晶器内形成粗镁锂合金，真空还原罐底部剩余的物料为还原渣；其中铝酸锂与煅后菱镁石配料时的质量比为(0.60～60.0):1；铝粉的配料理论用量根据的反应式为：