[发明专利]一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法

说明书

本发明公开一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法，属于有色轻金属冶金及耐火材料技术领域，包括以下步骤：对菱镁矿进行煅烧，然后进行除杂预处理；将铝粉和菱镁矿混合均匀，制球，得到原料球团；将制备好的原料球团预热到设定温度，进行还原反应；还原反应在真空条件下进行，控制还原温度进行还原反应，生成镁蒸气和固态镁铝尖晶石，镁蒸气流动至还原装置底部设置的镁结晶器内冷凝后收集；对固态镁铝尖晶石进行处理、成分调整得到合格镁铝尖晶石产品。本方法可实现在同一生产线上同时生产金属镁、镁铝尖晶石，解决了以往类似工艺生产金属镁、镁铝尖晶石工艺复杂的问题，具有成本低，对环境友好，二氧化碳排放量少的特点。

技术领域

本发明属于有色轻金属冶金及耐火材料技术领域，尤其涉及一种用菱镁矿同时制取金属镁和铝镁尖晶石的方法。

背景技术

镁作为战略性资源和新型结构材料，在交通轻量化、新能源材料、环保产业、消费电子、海洋工程、航空航天以及军工配套、军民融合等领域发挥着很大的作用。皮江法是1940年左右发展起来的一种炼镁方法，是金属镁冶炼最具代表性、应用最广泛的热法炼镁工艺。到目前为止，皮江法炼镁仍是主要的镁生产方法。

目前热法炼镁的主要问题集中表现在：

1)能量和原材料有效利用率低

还原周期长，能源利用率极低；还原罐使用寿命短，导致成本高；现有的硅热法金属镁冶炼过程，吨镁耗标煤4.5吨，仍有较大的节能潜力。在原材料利用方面，利用率较低，间接增加了能耗。

2)劳动强度大，劳动生产率低

国内热法金属镁行业除少数企业还原工艺采用机械化出渣外，尚有占总产能80％的企业采用劳动强度大人工出渣、加料。一个一万吨的金属镁厂大概需要500名工人，劳动生产率才20t镁/人·年，大大低于铝、铜等常见有色金属的劳动生产率。

3)劳动环境恶劣

采用人工清渣和人工加料方式，工人需要长时间在还原炉前从事清渣和加料作业，在清渣和加料的过程中，存在粉尘飞扬。另外，镁渣和还原炉的热辐射也比较严重，这导致工人劳动环境较为恶劣。同时，对企业而言，工人的劳动强度大、劳动环境较为恶劣，导致企业需要支付更高的工资，增加了企业的成本。另一方面，硅热法金属镁冶炼过程中有大量的还原渣及燃烧尾气，还原渣及尾气不仅要进行净化达标后排放外，而且带走大部分热能。环保压力大。

4)无法机械化生产、自动化

热法炼镁的间断式生产方式，目前，在金属冶炼行业，还采用类似热法镁这种间断式生产工艺的金属不多，其他金属行业基本上都采用连续式生产，生产效率高、企业规模大、自动化程度高。

5)缺乏高品质的镁及镁合金产品

国内每年的金属镁产量中，大部分为原镁，有竞争力且价格较高的镁合金产品产量不大。国外的企业在购置国内的原镁进行深加工后，其产品往往以几十倍的价格再销售到国内

专利CN201610498925.2提出的一种真空感应炉炼镁系统及其炼镁方法，该方法利用碳还原，虽然降低了原料成本，但产生了大量的一氧化碳和二氧化碳气体，同时该方法镁收集困难，收集中易产生逆反应和爆炸。专利CN201410345802.6提出一种快速连续炼镁的方法，但其不可避免地产生了废渣、废气，造成能源及资源浪费，同时该方法仍然采用外加热，能源消耗大，同时该方法采用惰性气体保护，工艺复杂。专利CN00124698.4提出的内热法炼镁生产工艺及设备，此工艺仍然采用硅铁为还原剂，造成能源浪费的同时，产生大量废渣；同时该工艺所用设备采用气体外加热，加热效率低的同时，尾气带走了大量热量，造成了热能源的损失。专利CN200510047081.1其仍旧采用还原罐加热，其原料用的是菱镁矿、白云石、铝，仍有大量废气、废渣，能源利用率低。

发明内容