[发明专利]液态炼镁还原剂及其应用

说明书

本发明公开了一种液态炼镁还原剂及其应用。所述液态炼镁还原剂为液态的含硅二元或多元合金，其中，所述合金中，硅含量为10％～95％，除硅以外的其他元素为：在镁的还原过程中随着硅含量的降低，使合金熔点不升高或使合金熔点降低的金属元素；所述液态炼镁还原剂的熔点低于1550℃。本发明该液态炼镁还原剂具有较低的熔点和较好的流动性，应用在液态热还原法炼镁中，可使反应具有良好的还原效果，合适的反应条件和较低的生产成本。

技术领域

本发明涉及热还原法镁金属冶炼技术领域，特别是涉及一种液态炼镁还原剂及其应用。

背景技术

金属镁的冶炼方法分为二大类，即热还原法和电解法。

热还原法炼镁是指在高温下用还原剂将氧化镁还原成金属镁的方法。其按还原剂与被还原物的物理状态分类又可以分为：固态热还原法、半固态热还原法、液态热还原法。

热还原法炼镁中，可用的还原剂一般有：工业金属钙、硅钙合金、碳、碳化钙、铝、铝铁、硅铝合金、硅铝铁合金、工业硅、硅铁合金等。申请人经过不断研究发现：从还原剂的工业生产易得性、工业生产吨镁还原能耗、工业生产吨镁还原CO₂排放、工业生产吨镁还原成本、金属镁收集纯度出发，比较各还原剂，发现各种还原剂用于金属镁还原的综合效果最终归结到含硅还原剂上。

现有的75％FeSi、SiAlFe合金效果在现有还原技术条件下对固态热还原法和半固态热还原法而言相对较好。但是，固态热还原法的还原效率低、周期长，75％FeSi的缺点在于：随着还原过程中Si的消耗SiFe的熔点逐渐升高，导致镁还原反应受限，当还原受限后还原元素Si被浪费。SiAlFe的缺点在于：Al价格较高，且在一定程度上Al易在真空条件下挥发，影响炼镁的纯度。现有的热还原法炼镁中的皮江法采用的是固相75％FeSi，其存在反应周期长、还原率低、能耗和污染大等明显的缺点。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种液态炼镁还原剂。该液态炼镁还原剂具有较低的熔点和较好的流动性，应用在液态热还原法炼镁中，可以使反应具有良好的还原效果，合适的反应条件，以及较低的生产成本。

本发明的另一个目的在于提供一种液态炼镁还原剂在液态热还原法炼镁中的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，本发明提供的一种液态炼镁还原剂，所述液态炼镁还原剂为液态的含硅的二元或多元合金，其中，所述合金中，硅含量为10％～95％，除硅以外的其他元素为：在镁的还原过程中随着硅含量的降低，使合金熔点不升高或使合金熔点降低的金属元素；所述液态炼镁还原剂的熔点低于1550℃。

优选地，所述其他元素为Cu、Al、Fe、Ni、Mn、Cr、Co中的一种或多种。

优选地，所述液态炼镁还原剂为Si-X或Si-X-Y合金，其中，X为Cu、Al、Fe、Ni、Mn、Cr、Co中的一种，Y为Cu、Al、Fe、Ni、Mn、Cr、Co中的一种。

进一步地，所述液态炼镁还原剂可以为Si-Cu、Si-Cu-Ni、Si-Cu-Mn、Si-Al、Si-Cu-Al、Si-Fe、Si-Al-Fe、Si-Ni、Si-Ni-Fe、Si-Mn、和Si-Mn-Fe中的一种或多种。

优选地，所述液态炼镁还原剂的熔点低于1300℃。进一步地，所述液态炼镁还原剂，合金中硅含量为10％～75％。具体地，Si-Mn/Al/Cu的体系因其较宽的区间范围最为合适，Si-Co/Ni/Fe体系次之，Si-Cr体系范围最窄。

优选地，所述液态炼镁还原剂中，其他元素的饱和蒸气压低于镁的饱和蒸气压。更优选地，高温时，即温度不低于1300℃时，具有更低饱和蒸汽压的N i、F e、C u更适合组合成S i-X或S i-X-Y合金还原体系。