制備金屬鎂的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了制備金屬鎂的方法，包括：將白云石在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒處理，以便得到煅白和尾氣；將煅白與硅鐵和螢石進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；將混合物料進(jìn)行球磨處理，以便得到顆?；旌衔锪?；將顆?；旌衔锪线M(jìn)行壓球處理，以便得到球團(tuán)物料；將球團(tuán)物料布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的進(jìn)料區(qū)，位于進(jìn)料區(qū)內(nèi)的球團(tuán)物料在預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)內(nèi)被逐漸加熱后進(jìn)去高溫區(qū)，球團(tuán)物料在高溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到鎂蒸汽、煙氣和爐渣；以及將鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到金屬鎂。本發(fā)明實(shí)施例的制備金屬鎂的方法工藝簡(jiǎn)單、能耗低。采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原反應(yīng)可以連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂，提高了產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了金屬鎂的高效生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】制備金屬鎂的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及制備金屬鎂的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂及鎂合金作為一種新型的應(yīng)用材料，近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于軍用、民用領(lǐng)域的許多方面；鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，能滿足交通運(yùn)輸業(yè)日益嚴(yán)格的節(jié)能和尾氣排放的要求。
[0003]我國(guó)是世界上鎂資源最為豐富的國(guó)家之一，鎂資源礦石類型全，分布廣，總儲(chǔ)量占世界的22.5%，居世界第一:菱鎂礦儲(chǔ)量居世界首位，已探明菱鎂礦儲(chǔ)量34億噸，占世界菱鎂礦總儲(chǔ)量的28.3% ;我國(guó)含鎂白云石礦豐富，現(xiàn)已探明儲(chǔ)量40億噸以上。原鎂產(chǎn)量居于世界第一位，占世界總產(chǎn)量的70%多。
[0004]雖然我國(guó)生產(chǎn)鎂及鎂合金的企業(yè)數(shù)量多，但卻小而分散，技術(shù)落后，能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益較差。政府對(duì)鎂工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展提出了較高的要求，鎂資源綜合利用和鎂材料開(kāi)發(fā)已成為高新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要領(lǐng)域，改進(jìn)原鎂冶煉技術(shù)就顯得十分必要。
[0005]目前鎂的冶煉方法主要分為兩種:一是電解法；二是硅熱法(皮江法)。熔融鹽電解是以氯化鎂為原料，金屬合金為陰、陽(yáng)極，在氯化鎂熔融下通入直流電進(jìn)行電解，陰極得到金屬鎂沉淀，陽(yáng)極放出氯氣。缺點(diǎn)是:陽(yáng)極放出的氯氣，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，而且設(shè)備投資大，能耗高。硅熱法主要是將白云石在高溫條件下煅燒，以硅鐵做還原劑，在一定真空度和溫度下，將經(jīng)過(guò)高溫煅燒的白云石還原成鎂蒸汽后再經(jīng)過(guò)冷凝得到金屬鎂。缺點(diǎn)是煅燒溫度高，能耗高，鎂回收率低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差，環(huán)境污染嚴(yán)重等。
[0006]我國(guó)傳統(tǒng)的煉鎂多采用符合我國(guó)國(guó)情的皮江法煉鎂工藝，其工藝實(shí)質(zhì)是將白云石在回轉(zhuǎn)窯中煅燒，然后經(jīng)研磨與硅粉和螢石粉混合制球，送入耐熱鋼還原罐內(nèi)，在1190°C~1210°C的溫度及真空條件下，還原產(chǎn)生金屬鎂蒸汽，金屬鎂蒸汽在罐口冷凝為金屬鎂晶體后制成粗鎂，最后經(jīng)熔劑精煉、鑄錠、表面處理、產(chǎn)生金屬鎂錠。
[0007]傳統(tǒng)的制備金屬鎂的方法存在的問(wèn)題是生產(chǎn)周期最長(zhǎng)可達(dá)12小時(shí)，壓球壓力大，還原罐消耗成本高，金屬鎂回收率低，平均只為65%左右與世界先進(jìn)技術(shù)比低15~20%，能耗高，經(jīng)濟(jì)效益差，環(huán)境污染嚴(yán)重，還原渣難以利用，且難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)等。
[0008]因此，現(xiàn)有用于制備金屬鎂的工藝有待進(jìn)一步改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種具有能耗低、且能夠連續(xù)制備金屬鎂的方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備金屬鎂的方法，包括:
[0011]將白云石在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒處理，以便得到煅白和尾氣；
[0012]將所述煅白與硅鐵和螢石進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；
[0013]將所述混合物料進(jìn)行球磨處理，以便得到顆?；旌衔锪希?br> [0014]將所述顆?；旌衔锪线M(jìn)行壓球處理，以便得到球團(tuán)物料；
[0015]將所述球團(tuán)物料布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的進(jìn)料區(qū)，位于所述進(jìn)料區(qū)內(nèi)的所述球團(tuán)物料在預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)內(nèi)被逐漸加熱后進(jìn)去高溫區(qū)，所述球團(tuán)物料在所述高溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到鎂蒸汽、煙氣和爐渣；以及
[0016]將所述鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到金屬鎂。
[0017]由此，本發(fā)明上述實(shí)施例的制備金屬鎂的方法工藝簡(jiǎn)單、能耗低。采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原反應(yīng)可以連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂，提高了產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了金屬鎂的高效生產(chǎn)。
[0018]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備金屬鎂的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0019]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述煅燒處理的溫度為1200~1250攝氏度。
[0020]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述混合處理是按照下列步驟進(jìn)行的:
[0021 ] 將所述煅白與硅鐵按照MgO與Si (Fe)的摩爾比為2.2~2.8進(jìn)行混合；
[0022]向含有所述煅白和硅鐵混合物中加入所述螢石，以便得到所述混合物料，所述螢石的加入量為含有所述煅白和硅鐵混合物重量的2~3%。
[0023]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述顆?；旌衔锪系钠骄綖?.2~1_。
[0024]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述球團(tuán)物料的平均粒徑為10~30mm。
[0025]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)底爐為蓄熱式轉(zhuǎn)底爐。
[0026]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原反應(yīng)是在強(qiáng)還原性氣氛中進(jìn)行的，所述強(qiáng)還原性氣氛為CO氣氛或者H2氣氛。
[0027]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原反應(yīng)是在1200~1250攝氏度和5~20Pa的壓力下進(jìn)行I~4小時(shí)而完成的。
[0028]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例的制備金屬鎂的方法進(jìn)一步包括:利用所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的所述尾氣對(duì)所述白云石進(jìn)行預(yù)熱。
[0029]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述冷凝處理進(jìn)一步包括:
[0030]利用所述轉(zhuǎn)底爐煙道內(nèi)設(shè)置的水冷裝置對(duì)所述鎂蒸汽進(jìn)行第一冷卻處理，使所述鎂蒸汽的溫度降至不高于1100攝氏度；
[0031]將經(jīng)過(guò)所述第一冷卻處理的鎂蒸汽進(jìn)行第二冷卻處理，使所述鎂蒸汽的溫度降至不高于650攝氏度；
[0032]將經(jīng)過(guò)第二冷卻處理的鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到所述金屬鎂。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備金屬鎂的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0036]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備金屬鎂的方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備金屬鎂的方法具體包括:
[0038]將白云石在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒處理，以便得到煅白和尾氣；
[0039]將所述煅白與硅鐵和螢石進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；
[0040]將所述混合物料進(jìn)行球磨處理，以便得到顆粒混合物料；
[0041]將所述顆?；旌衔锪线M(jìn)行壓球處理，以便得到球團(tuán)物料；
[0042]將所述球團(tuán)物料布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的進(jìn)料區(qū)，位于所述進(jìn)料區(qū)內(nèi)的所述球團(tuán)物料在預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)內(nèi)被逐漸加熱后進(jìn)去高溫區(qū)，所述球團(tuán)物料在所述高溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到鎂蒸汽、煙氣和爐渣；以及
[0043]將所述鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到金屬鎂。
[0044]由此，本發(fā)明上述實(shí)施例的制備金屬鎂的方法工藝簡(jiǎn)單、能耗低。采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原反應(yīng)可以連續(xù)化生產(chǎn)金屬鎂，提高了產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了金屬鎂的高效生產(chǎn)。
[0045]下面參考圖1描述本發(fā)明實(shí)施例的制備金屬鎂的方法。
[0046]SlOO:煅燒處理
[0047]首先，將白云石在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒處理，以便得到煅白和尾氣。本發(fā)明提到的“煅白”均為白云石經(jīng)過(guò)煅燒后得到的產(chǎn)物，其主要成分為氧化鎂和氧化鈣。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，經(jīng)過(guò)煅燒處理可以使得白云石中的鎂主要以氧化鎂的形式存在。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，可以在煅燒處理前將白云石破碎成顆粒，具體可以破碎至平均粒徑不大于50毫米。由此可以方便煅燒，提高煅燒處理的效率。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，具體的煅燒條件并不受特別限制，但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果很好地控制煅燒的溫度、壓力以及時(shí)間的調(diào)配，可以顯著提高煅燒效率，使白云石中的鎂完全轉(zhuǎn)化為氧化鎂。例如，煅燒處理可以在1200~1250攝氏度和5~20Pa壓力下進(jìn)行I~4小時(shí)而完成的。通過(guò)采用上述煅燒條件可以提高煅燒效率，同時(shí)降低能耗。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，煅燒處理在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行。具體地，所用的回轉(zhuǎn)窯窯尾可以設(shè)置豎式預(yù)熱器，利用回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的煙氣對(duì)煅燒前的白云石進(jìn)行預(yù)熱。由此不僅提高了回轉(zhuǎn)窯的熱利用率，同時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)熱后的白云石煅燒效果也更好。
[0050]S200:混合處理
[0051 ] 其次，將上述煅燒處理得到的煅白進(jìn)行配料。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，將煅白與硅鐵和螢石進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料。其中，硅鐵作為煅白的還原劑，螢石作為溶劑使用。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，首先將煅白與硅鐵進(jìn)行混合，得到第一混合物，其次向第一混合物中加入螢石，以便得到上述混合物料。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的具體示例，煅白與硅鐵的混合配比可以按照MgO與Si (Fe)的摩爾比來(lái)控制。本發(fā)明實(shí)施例的制備金屬鎂的方法是按照MgO與Si (Fe)的摩爾比為2.2~2.8將煅白與硅鐵進(jìn)行混合的。由此可以進(jìn)一步提高金屬鎂的產(chǎn)率和純度。根據(jù)本發(fā)明的具體不例，MgO與Si(Fe)的摩爾比可以優(yōu)選為2.5,由此可以進(jìn)一步提聞還原效率，提聞金屬續(xù)的產(chǎn)率和純度。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的具體示例，螢石作為溶劑的加入量可以根據(jù)煅白與硅鐵的混合物的總質(zhì)量來(lái)確定。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，可以向煅白和硅鐵的第一混合物中加入第一混合物的總質(zhì)量2~3重量％的螢石，以便得到混合物料。由此可以進(jìn)一步提高金屬鎂的回收率。
[0054]S300:球磨處理
[0055]進(jìn)一步地，將上述得到的含有煅白、硅鐵和螢石的混合物料進(jìn)行球磨處理，以便得到由此可以使其混合均勻，同時(shí)提高三者接觸面積，方便后續(xù)壓球處理，最終提高還原效率，提高金屬鎂回收率。
[0056]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)上述混合物料的粉磨粒度不宜太粗，也不宜過(guò)細(xì)。粒度太粗對(duì)混合物料的成球性和還原效果會(huì)產(chǎn)生不利影響，粒度過(guò)細(xì)，其中的硅鐵則容易被氧化。并且本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將上述混合物料球磨至平均粒徑為0.2~Imm可以有效避免上述情況，同時(shí)還可以顯著提高還原效率和金屬鎂的回收率。
[0057]S400:壓球處理
[0058]將上述球磨得到顆?；旌衔锪线M(jìn)行壓球處理，以便得到球團(tuán)物料。由此可以方便后續(xù)的還原反應(yīng)，提高金屬鎂回收率。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，壓球處理可以采用高壓壓球機(jī)進(jìn)行。由此可以提高壓球效率。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，經(jīng)過(guò)壓球處理得到的球團(tuán)物料的平均粒徑并不受特別限制，本發(fā)明實(shí)施例的制備金屬鎂的方法優(yōu)選壓球得到平均粒徑為10~30mm的球團(tuán)物料。由此可以進(jìn)一步提高還原效果，提高金屬鎂的回收率。
[0060]S500:還原反應(yīng)
[0061]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，進(jìn)一步地，將上述壓球處理得到的球團(tuán)物料進(jìn)行還原。具體地，本發(fā)明實(shí)施例的制備金屬鎂的方法采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原反應(yīng)。由此簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的生產(chǎn)金屬鎂工藝，使生產(chǎn)過(guò)程具有連續(xù)性，提高了生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)金屬鎂的高效生產(chǎn)。同時(shí)采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原反應(yīng)，避免了對(duì)真空還原罐的消耗，顯著降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效
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[0062]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原反應(yīng)具體按照下列步驟進(jìn)行:首先將球團(tuán)物料布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的進(jìn)料區(qū)，位于進(jìn)料區(qū)內(nèi)的球團(tuán)物料在預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)內(nèi)被逐漸加熱后進(jìn)去高溫區(qū)，球團(tuán)物料在高溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到鎂蒸汽、煙氣和爐渣。由此采用轉(zhuǎn)底爐制備金屬鎂可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，并且還原效率高，金屬鎂回收率高。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原反應(yīng)是在強(qiáng)還原性氣氛中進(jìn)行的，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，可以使轉(zhuǎn)底爐內(nèi)保持CO氣氛或H2氣氛。由此可以進(jìn)一步提高金屬鎂還原率。由于轉(zhuǎn)底爐具有爐內(nèi)氣氛的可控性，因此還原反應(yīng)所需的強(qiáng)還原性氣氛較容易控制和維持，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)金屬鎂的目的。具體可以通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)底爐燒嘴和還原區(qū)域的控制，使得轉(zhuǎn)底爐高溫區(qū)內(nèi)形成強(qiáng)還原性氣氛，極大的促進(jìn)了金屬鎂的還原并能防止其再氧化。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，球團(tuán)物料的還原反應(yīng)具體是在1200~1250攝氏度和5~20Pa的壓力下進(jìn)行的。具體的還原反應(yīng)時(shí)間為I~4小時(shí)。由此本發(fā)明較現(xiàn)有的制備金屬鎂的工藝顯著縮短了還原時(shí)間，降低了能耗。
[0065]根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備金屬鎂的方法采用的轉(zhuǎn)底爐優(yōu)選為蓄熱式轉(zhuǎn)底爐。由此將蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用到本發(fā)明的制備金屬鎂的方法中，可實(shí)現(xiàn)金屬鎂的高效還原，同時(shí)還可以使轉(zhuǎn)底爐內(nèi)余熱得到高效回收利用，提高了能源的熱利用效率。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，采用蓄熱式轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)金屬鎂，還可以顯著縮短了金屬鎂生產(chǎn)所需的還原時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。另外，采用蓄熱式轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)金屬鎂，還可采用低熱值煤氣作燃料，充分實(shí)現(xiàn)低熱值燃料的綜合利用。進(jìn)而可以顯著降低制備金屬鎂的成本和能耗。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，采用蓄熱式轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)金屬鎂，可得到金屬鎂的還原率在95%以上，金屬鎂塊純度在98%以上的最終產(chǎn)品，產(chǎn)品指標(biāo)好，且工藝過(guò)程節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0067]S600:冷凝處理
[0068]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，進(jìn)一步地，將上述轉(zhuǎn)底爐內(nèi)高溫區(qū)產(chǎn)生的鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，得到鎂結(jié)晶，鎂結(jié)晶冷卻至室溫即可得到金屬鎂塊。
[0069]本發(fā)明上述實(shí)施例的制備金屬鎂的方法采用了轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原反應(yīng)還具有另一方面的優(yōu)勢(shì)。具體地，在轉(zhuǎn)底爐高溫區(qū)頂部的煙道內(nèi)設(shè)置有專門(mén)的間接水冷的裝置，由此將鎂蒸汽從煙道排出，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)鎂蒸汽的冷凝收集。進(jìn)而可以進(jìn)一步提高了制備金屬鎂的效率。
[0070]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理可以進(jìn)一步包括:
[0071]利用轉(zhuǎn)底爐煙道內(nèi)設(shè)置的水冷裝置對(duì)鎂蒸汽進(jìn)行第一冷卻處理，使鎂蒸汽的溫度降至不高于1100攝氏度；
[0072] 將經(jīng)過(guò)第一冷卻處理的鎂蒸汽進(jìn)行第二冷卻處理，使鎂蒸汽的溫度降至不高于650攝氏度；
[0073]將經(jīng)過(guò)第二冷卻處理的鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到金屬鎂。
[0074]由此，采用上述冷凝處理的步驟可以有效地、快速地將鎂蒸汽進(jìn)行冷凝得到金屬鎂。進(jìn)而為制備金屬鎂工藝節(jié)省了時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原反應(yīng)得到的爐渣可以從轉(zhuǎn)底爐的出料口排出，并將爐渣的進(jìn)行了綜合利用，實(shí)現(xiàn)冶煉過(guò)程固體污染物的零排放，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目的，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0076]根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備金屬鎂方法具有下列技術(shù)效果:
[0077]1.采用轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)金屬鎂工藝代替了傳統(tǒng)的工藝，使得金屬鎂生產(chǎn)工藝的大型化連續(xù)化生產(chǎn)成為可能；
[0078]2.采用轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)金屬鎂，簡(jiǎn)化了金屬鎂的生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)過(guò)程具有連續(xù)性，提高了生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)金屬鎂的高效生產(chǎn)；
[0079]3.使得球團(tuán)物料在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，避免了對(duì)真空還原罐的消耗，顯著降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益；
[0080]4.在回轉(zhuǎn)窯窯尾設(shè)置豎式預(yù)熱器，用煙氣預(yù)熱白云石可合理利用回轉(zhuǎn)窯尾氣熱能，不僅提高了回轉(zhuǎn)窯的熱利用率，預(yù)熱后的白云石的煅燒的效果也更好；
[0081]5.將蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，不僅實(shí)現(xiàn)了金屬鎂的高效還原，還使轉(zhuǎn)底爐內(nèi)余熱得到高效回收利用，提高了能源的熱利用效率；
[0082]6.采用蓄熱式轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)金屬鎂，顯著縮短了金屬鎂生產(chǎn)所需的還原時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本；
[0083]7.采用蓄熱式轉(zhuǎn)底爐還原生產(chǎn)金屬鎂，還可采用低熱值煤氣作燃料，充分實(shí)現(xiàn)低熱值燃料的綜合利用；
[0084]8.將生產(chǎn)金屬鎂過(guò)程中產(chǎn)生的爐渣的進(jìn)行了綜合利用，實(shí)現(xiàn)冶煉過(guò)程固體污染物的零排放，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目的，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著；
[0085]9.采用蓄熱式轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)金屬鎂的工藝，可得到金屬鎂的還原率在95%以上，金屬鎂塊純度在98%以上的最終產(chǎn)品，產(chǎn)品指標(biāo)好，且工藝過(guò)程節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0086]下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0087]實(shí)施例1
[0088]將白云石破碎至平均粒徑不大于25mm，在回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1250°C ；將冷卻至室溫的“煅白”與還原劑硅鐵按Si (Fe):MgO = 2.2(按摩爾比計(jì))配料，再添加兩種混合料總的2%的螢石，經(jīng)混勻后，送入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨至平均粒徑為0.2_，在壓球機(jī)壓力為1MPa時(shí)將混合料壓成橢圓狀球團(tuán)；控制轉(zhuǎn)底爐內(nèi)為強(qiáng)還原性氣氛，轉(zhuǎn)底爐最高還原溫度為1200°C，爐內(nèi)壓力在8~1Pa之間，將球團(tuán)通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)不斷地布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，球團(tuán)隨轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)依次經(jīng)過(guò)進(jìn)料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、高溫區(qū)、控制區(qū)、出料區(qū)進(jìn)行還原，還原時(shí)間為4h，在還原過(guò)程中產(chǎn)生的金屬鎂蒸汽在爐頂?shù)睦淠魃辖Y(jié)晶，冷凝器的溫度約為500°C，鎂結(jié)晶通過(guò)冷凝管收集至特定裝置內(nèi)，冷卻至室溫后即得到金屬鎂塊；最后爐渣從出料口排出，將爐渣余溫回收利用，冷卻的爐渣制成硅酸鈣肥。最終得到金屬鎂塊純度為99 %，金屬鎂的回收率在85 %以上，指標(biāo)較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0089]實(shí)施例2
[0090]將白云石破碎至平均粒徑不大于35mm，在回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200°C ;將冷卻至室溫的“煅白”與還原劑硅鐵按Si (Fe):MgO = 2.8(按摩爾比計(jì))配料，再添加兩種混合料總的3%的螢石，經(jīng)混勻后，送入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨至平均粒徑1_以下，在壓球機(jī)壓力為1MPa時(shí)將混合料壓成橢圓狀球團(tuán)；控制轉(zhuǎn)底爐內(nèi)為強(qiáng)還原性氣氛，轉(zhuǎn)底爐最高還原溫度為1250°C，爐內(nèi)壓力在18~20Pa之間，將球團(tuán)通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)不斷地布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，球團(tuán)隨轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)依次經(jīng)過(guò)進(jìn)料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、高溫區(qū)、控制區(qū)、出料區(qū)進(jìn)行還原，還原時(shí)間為lh，在還原過(guò)程中產(chǎn)生的金屬鎂蒸汽在爐頂?shù)睦淠魃辖Y(jié)晶，冷凝器的溫度約為600°C，鎂結(jié)晶通過(guò)冷凝管收集至特定裝置內(nèi)，冷卻至室溫后即得到金屬鎂塊；最后爐渣從出料口排出，將爐渣余溫回收利用，冷卻的爐渣制成硅酸鈣肥。最終得到金屬鎂塊純度為98 %，金屬鎂的回收率在85 %以上，指標(biāo)較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0091]實(shí)施例3
[0092]將白云石破碎至平均粒徑不大于35mm，在回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為1200°C ;將冷卻至室溫的“煅白”與還原劑硅鐵按Si (Fe):MgO = 2.5(按摩爾比計(jì))配料，再添加兩種混合料總的3%的螢石，經(jīng)混勻后，送入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行粉磨至平均粒徑0.5mm以下，在壓球機(jī)壓力為1MPa時(shí)將混合料壓成橢圓狀球團(tuán)；控制轉(zhuǎn)底爐內(nèi)為強(qiáng)還原性氣氛，轉(zhuǎn)底爐最高還原溫度為1220°C，爐內(nèi)壓力在13~15Pa之間，將球團(tuán)通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)不斷地布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，球團(tuán)隨轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)依次經(jīng)過(guò)進(jìn)料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、高溫區(qū)、控制區(qū)、出料區(qū)進(jìn)行還原，還原時(shí)間為2h，在還原過(guò)程中產(chǎn)生的金屬鎂蒸汽在爐頂?shù)睦淠魃辖Y(jié)晶，冷凝器的溫度約為600°C，鎂結(jié)晶通過(guò)冷凝管收集至特定裝置內(nèi)，冷卻至室溫后即得到金屬鎂塊；最后爐渣從出料口排出，將爐渣余溫回收利用，冷卻的爐渣制成硅酸鈣肥。最終得到金屬鎂塊純度為98 %，金屬鎂的回收率在85 %以上，指標(biāo)較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0093]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0094]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種制備金屬鎂的方法，其特征在于，包括: 將白云石在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行煅燒處理，以便得到煅白和尾氣； 將所述煅白與硅鐵和螢石進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料； 將所述混合物料進(jìn)行球磨處理，以便得到顆?；旌衔锪?； 將所述顆?；旌衔锪线M(jìn)行壓球處理，以便得到球團(tuán)物料； 將所述球團(tuán)物料布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的進(jìn)料區(qū)，位于所述進(jìn)料區(qū)內(nèi)的所述球團(tuán)物料在預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)內(nèi)被逐漸加熱后進(jìn)去高溫區(qū)，所述球團(tuán)物料在所述高溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，以便得到鎂蒸汽、煙氣和爐渣；以及 將所述鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到金屬鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅燒處理是在1200~1250攝氏度和5~20Pa壓力下進(jìn)行I~4小時(shí)而完成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合處理是按照下列步驟進(jìn)行的: 將所述煅白與硅鐵按照MgO與Si (Fe)的摩爾比為2.2~2.8進(jìn)行混合； 向含有所述煅白和硅鐵混合物中加入所述螢石，以便得到所述混合物料，所述螢石的加入量為含有所述煅 白和硅鐵混合物重量的2~3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述顆?；旌衔锪系钠骄綖?.2~Imm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述球團(tuán)物料的平均粒徑為10~30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)底爐為蓄熱式轉(zhuǎn)底爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原反應(yīng)是在強(qiáng)還原性氣氛中進(jìn)行的，所述強(qiáng)還原性氣氛為CO氣氛或者H2氣氛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原反應(yīng)是在1200~1250攝氏度和5~20Pa的壓力下進(jìn)行I~4小時(shí)而完成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:利用所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的所述尾氣對(duì)所述白云石進(jìn)行預(yù)熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝處理進(jìn)一步包括: 利用所述轉(zhuǎn)底爐煙道內(nèi)設(shè)置的水冷裝置對(duì)所述鎂蒸汽進(jìn)行第一冷卻處理，使所述鎂蒸汽的溫度降至不高于1100攝氏度； 將經(jīng)過(guò)所述第一冷卻處理的鎂蒸汽進(jìn)行第二冷卻處理，使所述鎂蒸汽的溫度降至不高于650攝氏度； 將經(jīng)過(guò)第二冷卻處理的鎂蒸汽進(jìn)行冷凝處理，以便得到所述金屬鎂。
【文檔編號(hào)】C22B26/22GK104164576SQ201410409510
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】吳道洪, 劉占華, 曹志成, 薛遜 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司