[发明专利]菱镁矿轻烧镁砂真空热还原法提炼金属镁

说明书

本发明属于真空冶金技术领域，是一项用于真空热还原法炼镁生产，可大幅度提高镁产率和降低其生产成本的新工艺、新技术。

目前国内外金属镁工业化生产工艺方法有二；一种是采用菱镁矿作原料的氯化镁熔盐电介法。另一种是采用白云石煅白作原料以硅铁等作还原剂的真空热还原法。又称皮江法，此法沿用四十多年来，在工艺技术和关键设备上无重大改革和突破，仍存在反应罐直径难以扩大，罐数量多、单产低、寿命短、生产成本高，作业间歇缺点。

皮江法炼镁的主要化学反应式如下：

当采用75％硅铁粉作还原剂时为：

当采用硅粉作还原剂时为：

从上述(1)、(2)反应式计算得知：皮江法煤镁的最高理论镁产率只有21kg和22kg镁/每100kg纯量料。在实际生产中，由于原料纯度和还原剂品位等影响，特别是天然白云石矿煅白粉含杂质多，含Mgo低，含cao过高，使Mgo/cao成份比小于1，故皮江法炼镁厂的实际镁产率，称佳的日本古河镁厂亦只有17-20kg镁/100kg投料，国内几十家中小镁厂则低到只有8-17kg镁/100kg投料。

本发明人在化学反应理论计算、分析和试验基础上，建立并实现了采用菱镁矿轻烧镁砂粉或菱镁矿添加白云石矿二者煅烧粉作原料，用硅粉或硅铁粉作还原剂，添加少量含钙、镁、氟的多元化合物作催化剂的真空热还原法炼镁新型工艺技术。有关本项菱镁矿轻烧镁砂真空硅热法炼镁的主要化学反应式表示如下：

从上述(3)和(4)反应式计算得知：本发明的最高理论值镁产率，可高过32kg和44kg镁/每100kg纯量料。比皮江法炼镁理论产率高45％至1倍。利用本发明工艺技术和配方，某工业性试验装置初期安装试车，很差条件下有半数料还未还原反应时的镁产率已达21kg/每100kg投料，故可比现行皮江法炼镁厂单位产率高30％至1倍以上。

本发明所说炼镁生产工艺流程条件和特征为，采用含MgO％品位≥35％的菱镁矿轻烧镁砂粉作为炼镁原料，亦可采用白云石矿和菱镁矿二者煅烧物的混合粉料作为炼镁原料，配合适量的硅铁粉或工业硅粉等作为还原剂，经细磨混匀，制团或压块后放入耐热合金反应罐中，在真空度0.1-30pa，温度1150-1250℃恒温5-10小时条件下，进行金属镁的高产、优质生产，镁纯度达99.95％左右。

上述炼镁原料菱镁矿、系经850-1150℃煅烧、冷却后粉碎至粒度细于-120目以上的轻烧镁砂粉，其有关成份为：MgO≥85％，(K+Na)2O≤0.15％，灼减率≤1.5％。当采用菱镁矿和白云石矿煅白混合料作原料时，其有关组份为：含MgO40-80％，CaO10-50％，(K+Na)2O≤0.15％，灼减率≤1.5％，粒度细于-120目以上。

上述还原剂采用硅铁粉或工业硅粉等，其粒度均细于-120目以上，其用量配比为化学还原反应理论用量的90-110％，其最佳配比值系根据原料和还原剂的理化特性，在镁产率，原材料单耗，成本曲线的相交区域内取定。

本发明为提高镁还原反应速度和产率，在配料时加入占总料量1-5％钙镁氟等多元化合物，作为催化剂。