镁冶炼
铝硅合金热法炼镁的理论分析
姚广春 张晓明 郭清富 张东峰 柳晓梅
(东北大学 辽宁沈阳 110006)
摘要:为了降低热法炼镁的生产成本,提高生产效率,本文讨论了用电热法生产的粗铝硅合金作为还原剂的热法炼镁的可行性。通过对用铝、硅还原镁的热力学计算,分析了降低还原温度的可能性,同时还进行了铝硅合金和硅铁还原剂的理论单耗计算分析。分析结果表明,用铝硅合金为还原剂的热法炼镁是可行的。关键词:铝硅合金 热法炼镁 还原剂
我国的热法炼镁厂都是采用以白云石为原料、硅铁为还原剂、燃烧原煤加热的皮江法炼镁技术。由于硅铁的还原反应活性低,还原反应温度达到1180℃左右。反应温度高使反应罐使用寿命降低,一般反应罐使用寿命为3～6个月,有的厂甚至平均寿命仅为3个月左右。反应罐的费用在生产成本中占很大的比例,反应罐使用寿命低使镁的生产成本明显增高。此外,硅铁还原反应活性低还导致单罐次反应时间长,一般为8小时左右,这也使镁的生产成本增高。
为了降低还原反应温度,延长反应罐的使用寿命,提高反应速度,降低生产成本,我们研究了用电热法生产的粗铝硅合金作为还原剂的热法炼镁的可行生。通过对铝、硅还原氧化镁的热力学计算,分析了降低还原反应温度的可行性。讨论了以铝硅合金与硅铁作还原剂时的动力学因素,分析了提高还原速率的可能性。此外,还计算分析了铝硅合金与硅铁作还原剂时的理论单耗。
根据理论分析结果,我们用电热法生产的铝硅合金(含铝4415%)作为还原剂,进行了热法炼镁的试验,并与用硅铁(含硅75%)作为还原剂时做对比,试验结果将在后续文中报道。
1 用铝、硅还原金属镁的热力学分
析
热还原法炼镁是在高温下,利用还原剂将镁从化合物中还原出来。用金属作还原剂,如果以Me 表示,则还原过程的基本反应为:
mMgO +nMe =mMg +Me n O m
从热力学角度讲,要将镁从氧化镁中还原出来,还原剂对氧的亲和力必须大于镁对氧的亲和力,即,还原剂的氧化物Me n O m 比MgO 有更高的化学稳定性。
氧化物的化学稳定性是用标准吉布斯自由能变化△G °量度的,△G °负值越大的氧化物越稳定。
1.1 硅热法还原金属镁的热力学分析
硅热法还原金属镁的基本反应为:Si (s )+2MgO (s )=2Mg (g )+SiO 2(s )
⑴镁与氧气的反应为:2Mg (g )+O 2=2MgO (s )
⑵
△G o 2=-1465400+411198T (1376～3125K )
硅与氧气的反应为:Si (s )+O 2=SiO 2(s )
⑶
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△G03=-904760+173138T(298～1696K)
由反应⑶式和⑵式得出反应⑴式△G01;
△G01=△G03-△G02=560640-23816T
由此计算出反应⑴式的反应初始温度为207617℃。
在硅热还原反应中,添加氧化钙,反应产物为2CaO?SiO2,还原反应式为:
2MgO(s)+2CaO(s)+Si(s)=2CaO?SiO2(s) +2Mg(g)⑷2CaO?SiO2的生成反应式为:
2CaO(s)+SiO2(
s)
=2CaO?SiO2(s)⑸△G05=-118800-1113T(500～1700K)
由反应⑸式、⑶式和⑵式计算出⑷式△G04:
△G04=△G05+△G03-△G02=441840-24919T
由此计算出反应⑷式的初始反应温度为1495107℃。即,在常压下,硅还原金属镁的初始反应温度为1495107℃。
1.2 铝热法还原金属镁的热力学分析
铝热法还原金属镁的基本反应为:
4/3Al(l)+2MgO(s)
=2Mg(g)+2/3Al2O3(
s)
⑹氧化铝的生成反应为:
4/3Al(l)+O2=2/3Al2O3(
s)
⑺△G07=-1120500+21412T(932～2435K)
由反应⑺式和反应⑵式得:
△G06=△G07-△G02=343467-196149T
由此计算出反应⑹式的初始反应温度为1475℃。
铝、硅直接还原金属镁的初始反应温度差为:
△T=207617℃-1475℃
=60117℃
即,铝比硅直接还原金属镁的初始反应温度降低60117℃。
在生产过程中,反应物里含有氧化钙,氧化钙与氧化铝结合成更稳定的12CaO?7Al2O3化合物,总反应式为:
21MgO(s)+12CaO(s)+14Al(l)=21Mg(g)+ 12CaO?7Al2O3(s)⑻12CaO?7Al2O3的生成反应为:
12CaO(s)+7Al2O3(s)=12CaO?7Al2O3(s)⑼
△G09=-45920+38714T(800～1800K)
由反应⑼式和反应⑵式计算出反应⑻式的反应自由能与温度关系为:
△G08=7120967-4516189T
反应的初始温度为157615K,即, 130315℃。
在常压下,用铝还原金属镁的反应⑻式的初始反应温度比用硅还原金属镁的反应⑷式的初始反应温度低191157℃。也就是说,用铝比用硅作还原剂时,初始反应温度降低191157℃。
1.3 铝硅合金热法还原金属镁的分析
在铝硅合金中,铝是以Al Si共熔体的形式存在,由于有硅的影响,铝硅合金还原金属镁的反应初始温度比用纯铝时的初始反应温度增高。随着铝硅合金中硅成分的提高,反应初始温度增高。用纯铝比用硅作还原剂时初始反应温度降低191157℃,用铝硅合金作还原剂时初始反应温度就不会降低这么多,可能降低几十度。初始反应温度的降低值将随着铝硅合金中铝含量的提高而增大。
2 用硅铁、铝硅合金还原金属镁的动力学分析
在现行的热法炼镁生产中,一般用含硅75%的硅铁合金作还原剂,它的熔点为1300℃。在反应温度(1150～1200℃)下,硅铁呈固相,煅后白云石、荧石等也为固相。因此,硅热法炼镁的反应是固固反应。固固反应的速度是较慢的。
含铝40%～60%的铝硅合金的熔点为930～1100℃(见图1),在用铝硅合金为还原剂的热法炼镁过程中,铝硅合金在反应温度下(1120～1200℃)呈熔体状态,煅后白云石等仍为固体,这样,热还原金属镁的反应成为固液反应。
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固液反应速度大于固固反应速度。因此,用铝硅合金作还原剂炼镁的反应速度比用硅铁作还原剂炼镁的反应速度快,可以缩短还原反应时间。
由于硅热法炼镁属于固固反应,为了使反应物之间紧密接触,制团压力很大,达到3000kg/cm 2。而铝硅合金热法炼镁属于液固
反应,制团压力不需要很大,制团压力太大对镁蒸气的逸出不利。
图1 Al
Si 状态图
Si ,At.%———Si 的原子百分数;Si ,Wt.%———Si 的重量百分数;
Ο———绝对温度;υ———华氏温度
3 硅铁、铝硅合金理论用量分析
3.1 硅铁的理论用量分析
用硅铁还原金属镁的反应为:
2MgO (s )+2CaO (s )+Si (s )=2CaO ?SiO 2(s )+2Mg (g )
由此反应计算出,生产每吨金属镁需要纯硅580kg 。如果使用75%硅铁,则生产每吨镁理论消耗770kg75%硅铁;如果使用70%硅铁,则生产每吨镁理论消耗830kg70%硅铁。
在硅铁合金中,一部分硅与铁结合成共熔体FeSi ,其余的硅以单质存在。在75%硅铁中,FeSi 共熔体中的硅占1215%,这部分硅活性很低,不能参加反应。单质存在的硅为
6215%,只有这些硅参加反应。这样,生产每吨
金属镁理论上需要924kg75%硅铁。
在70%硅铁合金中,FeSi 共熔体中的硅占15%,单质存在的硅占55%,这样,生产每吨金属镁理论上需要1056kg70%硅铁。
在实际生产中,硅铁的单耗量远大于理论需要量,生产每吨金属镁消耗1300～1500kg 硅铁,达到理论需要量的113～116倍。3.2 铝硅合金的理论用量分析
以铝为还原剂生产金属镁的反应为:
4/3Al (l )+2MgO (s )=2Mg (g )+2/3Al 2O 3(s )
由此反应算出生产每吨镁理论需要740kg 铝。前面计算已知,生产每吨镁理论需要580kg 硅。如果铝硅合金中含铝55%,含硅41%,则每吨铝硅合金中的铝还原镁743124kg ,硅还原的镁量为70619kg 。由此算
出生产每吨金属镁理论需要这样的铝硅合金689159kg 。
由于铝硅合金在反应温度下呈液态,与MgO 接触好,反应速度快,还原剂的利用率高,
因此,还原剂只要过量20%左右就可能满足需
要。这样,实际生产上铝硅合金单耗应为830kg/t Mg 左右。
4 结 论
a.用铝硅合金作为还原剂炼镁比用硅铁合
金为还原剂时,反应温度可以降低。
b.由于铝硅合金比硅铁合金活泼,并且铝硅合金与氧化镁之间发生的是固液反应,所以,反应速度加快,可以缩短反应时间,提高生产效率。
c.用铝硅合金作为还原剂炼镁,可以降低镁的生产成本中消耗还原罐的成本费。
参 考 文 献
1 徐日瑶.硅热法炼镁理论及工艺学.中南工业大学.1981
2 舒勇华.东北大学硕士论文.19953 梁英教等.无机物热力学数据手册.东北大学出版社.1993,8
收稿日期:1997-10-31
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镁的冶炼方法主要分为两种：一是硅热还原法;二是电解法。目前国内的原镁厂家大都采用硅热还原法中的皮江法，以下就比较成熟的皮江法作简单的介绍。 皮江法生产金属镁是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。 皮江法炼镁生产工序： （1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgOCaO）。 （2）配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。 （3）还原：将料球在还原罐中加热至（1200+10）℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。 （4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用熔剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。 （5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观。 镁合金的冶炼技术 镁合金熔炼工艺的关键是阻燃保护，其次是必须进行精炼处理以去除镁合金熔体中的金属杂质和非金属杂质夹渣及有害气体。 （1）准备工作 备齐工具，检查坩埚，清理炉膛内渣子等杂物，检修电阻丝，保证测温热电偶处在正常位置，使电气控制和自动控温正常，灵敏准确； （2）坩埚、炉料预热 炉料预热去除水分，防止爆炸等安全事故，同时减少炉料中水分带入合金液中的气体含量增加。 （3）装料熔化 在已预热的坩埚中加入预热的炉料，升温熔化。 （4）合金化和精炼 待温度升到熔化温度以上镁锭熔化后加入中间合金，并充分搅 拌使之均匀，再升温至适当的温度，向熔液中撒入精炼剂精炼。此过程关键是要控制好合金加入量和精炼的温度，这是由不同种类的合金决定的。 5）静置
真空碳热还原氧化镁制取金属镁的研究(1) 时间:2009-11-19 来源:昆明理工大学真空冶金国家工程实验室编辑:刘红湘 随着现代工业的飞速发展，传统金属资源已濒临枯竭，寻找和开发新的金属资源已势在必行。金属镁由于其优良的物理性能和机械加工性能，正以“时代金属”的角色出现在冶金材料的舞台上，再加上其丰富的蕴藏量，被人们誉为21世纪最有前途的轻量化材料和绿色金属工程材料。 镁的冶炼方法是镁工业发展的前提和基础，由于现有金属镁的冶炼方法普遍存在能耗大、污染严重、流程长、成本高等问题。因此对真空碳热还原氧化镁制取金属镁进行研究具有十分重要的意义，与现有的炼镁方法相比，该方法具有能耗低、成本低、环境污染小等特点。 1、现有炼镁方法 目前，世界各国金属镁冶炼工业中比较成熟的炼镁方法大致可分为两大类: 一类是熔盐电解法，在氯化镁的熔融电解质中，通直流电电解直接得到金属镁，通称电解法。另外一类是硅热法，以煅烧白云石为原料，以硅铁粉（含Si>75％）为还原剂，在高温条件下把氧化镁还原成金属镁，称为热还原法，通称热法。全世界范围内使用电解法炼镁的厂家比较多，其产量曾占世界镁总产量的80％，硅热法炼镁仅占20％。近几年随着中国金属镁产量(主要使用硅热法)的不断增加，硅热法生产的金属镁所占的比例得到了很大的提升。2007年，中国生产原镁67 万吨，占世界生产总量的85%，硅热法生产的金属镁占世界总产量的75%。 电解法按使用原料的不同可分为以菱镁矿、卤水、光卤石为原料冶炼金属镁三种方法。硅热还原法炼镁根据冶炼炉型的不同，也有多种生产工艺，其中最具典型代表的是皮江法(PidgeonProcess)和马格尼特法(Magnetherm Process)。 电解法生产金属镁存在的主要问题有：生产过程复杂，电耗高，生产条件差，设备腐蚀严重；经常发生氯气的跑、冒、漏，给环境造成污染，给工人的身体健康带来影响；其废气、废水、废渣处理的任务重、费用高；设备和厂房由于腐蚀严重，维修费用高，投资较大。硅热法生产金属镁存在的主要问题有：还原剂（硅铁）的价格比较贵；还原罐由特殊的合金钢（3Cr24Ni7N）制成，价格昂贵，使用寿命不长；还原罐的尺寸较小，单罐装料量低，热效率不高，机械化程度低，生产效率低。 2、真空碳热还原氧化镁的反应机理 2.1、热力学分析
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案正式版
硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方 案正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成 的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度 与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 20世纪90年代中期以来，为适应全球可持续发展的要求，镁及镁合金的研发及应用进入高速增长期。在此期间，凭借资源、能源和成本优势，中国镁工业发展强劲，迅速控制了全球原镁的供应。据海关统计，20xx年中国镁产品出口量29.8万t，约占全球总发货量的66.6％。 中国原镁产量的98％是经由硅热还原或称做Pidgeon Process的方法生产的，并被预测是未来中国最主要的金属镁生产方式。有关专家担心，如果不能保证高质量和相对稳定的原料供给，镁应用产业很
可能出现整体萎缩。因而，部署在中国各地镁厂的卧式皮江法还原装置，就是不能不受到人们的强烈关注。这种生产设施具有工艺路线简单，工艺参数较易调控的优点，然而也具有还原过程传质传热差，热效率低的明显弱点，从而限制了皮江法镁厂的生产规模。 1 皮江法炼镁的热化学 皮江法炼镁的热还原反应是在卧式原罐中进行的，总反应的化学计量方程由（1）式给出： 2MgO·2CaO+Si(Fe)→Ca2SiO4+2Mg+Fe （1） 反应式（1）的自由能函数ΔG与温度T的关系由式（2）给出：
再生铝熔炼工艺特点? 再生铝是以回收来的废铝零件或生产铝制品过程中的边角料以及废铝线等为主要原材料，经熔炼配制生产出来的符合各类标准要求的铝锭。这种铝锭采用回收废铝，而有较低的生产成本，而且它是自然资源的再利用，具有很强的生命力，特别是在当前科技迅猛发展，人民生活质量不断改善的今天，产品更新换代频率加快，废旧产品的回收及综合利用已成为人类持续发展的重要课题，再生铝生产也就是在这样的形式下应运而生并具有极好的前景。? 由于再生铝的原材料主要是废杂铝料，废杂铝中有废铝铸件（以Al-Si合金为主）、废铝锻件（Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金）、型材（Al-Mn、Al-Mg等合金）废电缆线（以纯铝为主）等各种各样料，有时甚至混杂入一些非铝合金的废零件（如Zn、Pb合金等），这就给再生铝的配制带来了极大的不便。如何把这种多种成分复杂的原材料配制成成分合格的再生铝锭是再生铝生产的核心问题，因此，再生铝生产流程的第一环节就是废杂铝的分选归类工序。分选得越细，归类得越准确，再生铝的化学成分控制就越容易实现。? 废铝零件往往有不少镶嵌件，这些镶嵌件都是些以钢或铜合金为主的非铝件，在熔炼过程中不及时地扒出，就会导致再生铝成分中增加一些不需要的成分（如Fe、Cu等）因此，在再生铝熔炼初期，即废杂铝刚刚熔化时就必须有一道扒镶嵌件的工序（俗称扒铁工序）。把废杂铝零件中的镶嵌件扒出，扒得越及时、 越干净，再生铝的化学成分就越容易控制。扒铁时熔液温度不宜过高，温度的升高会使镶嵌件中的Fe、Cu元素溶入铝液。?
各地收集来的废杂铝料由于各种原因其表面不免有污垢，有些还严重锈蚀，这些污垢和锈蚀表面在熔化时会进入熔池中形成渣相及氧化夹杂，严重损坏再生铝的冶金质量。清除这些渣相及氧化夹杂也是再生铝熔炼工艺中重要的工序之一。采用多级净化，即先进行一次粗净化，调整成分后进行二级稀土精变，再吹惰性气体进一步强化精炼效果，可有效的去除铝熔液中的夹杂。? 废铝料表面的油污及吸附的水分，使铝熔液中含有大量气体，不有效的去除这些气体就使冶金质量大大下降，强化再生铝生产中的除气环节以降低再生铝的含气量是获得高质量再生铝的重要措施。? 再生铝原材料组成? 1、废杂铝来源? 目前我国再生铝厂利用的废杂铝主要来源于两方面，一是从国外进口的废杂铝，二是国内产生的废杂铝。? 进口废杂铝? 最近几年国内大量从国外进口废杂铝。就进口废杂铝的成分而言，除少数分 类清晰外大多数是混杂的。一般可以分为以下几大类：? ①单一品种的废铝? 此类废铝一般都是某一类废零部件，如内燃机的活塞，汽车减速机壳、汽车轮毂、汽车前后保险栓。铝门窗等。这些废铝在进口时已经分类清晰，品种单一，且都是批量进口，因此是优质的再生铝原料。?
2010．5．10第3期 硅热法又分为皮江法（Pidgeon）、波尔扎诺法(Bolzano)和玛格尼特法(Magnetherm)三种。 皮江法炼镁工艺原理 皮江法炼镁工艺原理 皮江法生产金属镁是以煅烧白 云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为 催化剂，进行计量配料。粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。 皮江法炼镁生产工序 皮江法炼镁生产工序 （1）白云石煅烧：将白云石在 回转窑或竖窑中加热至1100～ 1200℃，烧成煅白（MgO·CaO）。 （2）配料制球：将煅白、硅铁 粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。
（3）还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。 （4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。 （5）酸洗：将镁锭用硫 酸或硝酸清洗表面，除去 表面夹杂，使表面美观。 （6）造气车间：将原煤 转换成煤气，作为燃料使 用。直接使用原煤的镁厂 没有造气车间。 皮江炉 波尔扎诺法是皮江法炼镁的改进方法。与皮江法炼镁的主要不同在于采用了竖式电内热还原炉。此法由于意大利的波尔扎诺(Bolzano)镁厂试验成功而得名。20世纪80年代这种方法的镁最高年产量为1．2万吨，近年对设备进行了改造后，年产镁能力降为8000吨。每吨镁耗用白云石10.1吨、硅铁(含硅75％)1吨，还原周期24小时，还原炉产镁2吨每天，精炼熔剂消耗0.16吨。 玛格尼特法起源与法国，中国、日本曾使用该法。该法炼镁采用连续定时加料、周期性出镁出渣，又称为半连续硅热法。这种方法以
金属镁冶炼工艺比较 李晓波 （山西阳煤丰喜股份责任有限公司闻喜复肥分公司闻喜礼元镇ＰＣ０４３８０２） 摘要：阐述了皮江法炼镁的存在的问题，提出了解决措施，指明了冶炼金属镁的最佳工艺是渣炼镁。 关键词：电解镁皮江法炼镁回转窑无渣炼镁硅铁Magnesium metal smelting process is compared Li Xiao-bo (Shanxi YangMei FengXi wenxi compound branch shares responsibility co., LTD Wenxi li yuan town pc043802) Abstract: expounds the existing problems of smelting magnesium was numerically simulated, and the solution measures are put forward, pointed out the best technology of smelting magnesium metal magnesium smelting slag. Key words: Electrolytic magnesium Pidgeon magnesium smelting Rotary kiln No slag smelting magnesiumＦerrosilicon 2000年到今天, 中国金属镁企业均向万吨级转向,其总生产能力已超过80万吨/年，而全世界金属镁的使用量在60万吨/年以上，也就是说供大于求已是不争之实事，如何解决此矛盾，使企业走出困境，重点分析硅热法（皮江法）炼镁及碳热法炼镁。
6063铝合金熔炼生产工艺手册 本文由全球铝业网 (https://www.doczj.com/doc/713378388.html,) 编辑，转载请注明出处，十分感谢！ 一．Al-Mg-Si系合金的基本特点： 6063铝合金的化学成份在GB/T5237-93标准中为0．2-0．6％的硅、0．45-0．9％的镁、铁的最高限量为0.35％，其余杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于0．1％。这个成份范围很宽，它还有很大选择余地。 6063铝合金是属铝-镁-硅系列可热处理强化型铝合金，在AL-Mg-Si组成的三元系中，没有三元化合物，只有两个二元化合物Mg2Si和 Mg2Al3，以α(Al)-Mg2Si伪二元截面为分界，构成两个三元系，α(Al)-Mg2Si-(Si)和α(Al)-Mg2Si-Mg2Al3，如图一、田二所示：在Al-Mg-Si系合金中，主要强化相是Mg2Si，合金在淬火时，固溶于基体中的Mg2Si 越多，时效后的合金强度就越高，反之，则越低，如图2所示，在α(Al)-Mg2Si伪二元相图上，共晶温度为595℃，Mg2Si的最大溶解度是1．85％，在 500℃时为1.05％，由此可见，温度对Mg2Si在Al中的固溶度影响很大，淬火温度越高，时效后的强度越高，反之，淬火温度越低，时效后的强度就越低。有些铝型材厂生产的型材化学成份合格，强度却达不到要求，原因就是铝捧加热温度不够或外热内冷，造成型材淬火温度太低所致。 在Al-Mg-Si合金系列中，强化相Mg2Si的镁硅重量比为1．73，如果合金中有过剩的镁(即Mg：Si＞1.73)，镁会降低Mg2Si在铝中的固溶度，从而降低Mg2Si在合金中的强化效果。如果合金中存在过剩的硅，即Mg：Si＜1．73，则硅对Mg2Si在铝中的固溶度没有影响，由此可见，要得到较高强度的合金，必须Mg：Si＜1．73。 二．合金成份的选择 1．合金元素含量的选择 6063合金成份有一个很宽的范围，具体成份除了要考虑机械性能、加工性能外，还要考虑表面处理性能，即型材如何进行表面处理和要得到什么样的表面。例如，要生产磨砂料，Mg/Si应小一些为好，一般选择在Mg/Si=1-1．3范围，这是因为有较多相对过剩的Si，有利于型材得到砂状表面；若生产光亮材、着色材和电泳涂漆材，Mg/Si在1．5-1．7范围为好，这是因为有较少过剩硅，型材抗蚀性好，容易得到光亮的表面。 另外，铝型材的挤压温度一般选在480℃左右，因此，合金元素镁硅总量应在1．0％左右，因为在500℃时，Mg2Si在铝中的固溶度只有1．05％，过高的合金元素含量会导致在淬火时Mg2Si不能全部溶入基体，有较多的末溶解Mg2Si相，这些Mg2Si相对合金的强度没有多少作用，反而会影响型材表面处理性能，给型材的氧化、着色(或涂漆)造成麻烦。 2．杂质元素的影响
年产50000吨金属镁冶炼项目 一、项目名称：年产50000吨金属镁冶炼 二、项目背景及建设条件： （一）青阳县矿产资源丰富，其中非金属矿产主要有白云石、方解石、石灰石。据地质资料统计，全县白云岩资源量达10亿吨。矿床成因类为沉积型，根据白云岩的矿物结构及其化学成分分析，CaO平均含量为30.38%，MgO平均含量为21.57%，SiO2平均含量为0.46%，酸不溶物平均含量为0.75%，矿石平均含量达到熔剂白云岩特级品要求，完全达到金属镁冶炼的要求。 为充分利用池州市丰富的白云石资源，2008年底市政府主持召开了池州市七大金属产业链专家论证会，原则通过了《池州市白云石提炼金属镁资源综合利用产业链发展规划》。 （二）建设条件 1、青阳县白云石资源丰富，已探明资源量4亿吨，其中冶金用白云岩矿查明资源量1.93亿吨，可满足年产5万吨金属镁冶炼生产的要求。 2、青阳县开发区和乡镇工业集中区土地充足，四分之三面积已完成三通一平，电力充足，川气东输管线经过我县并设有管理站点。 3、交通运输便捷，318国道、104省道、合黄高速、铜九铁路均经过我县，距长江港仅有50公里，陆运、水运条件均好。 4、能源、劳动力资源优势明显，本省具有淮北、淮南两大煤炭基地，煤源充足且价格相对便宜，劳动力资源相对富余，可在本地招收，就近住宿，可以降低投资费用。 三、生产工艺： 本项目采用改良皮江法冶炼金属镁，白云石在回转窑或立窑中煅烧成煅白，经破碎后与硅铁粉（含硅75%）和萤石粉（含GaF2≥95%）混合均匀制团，装入耐热不锈钢还原罐内，置于还原炉中，在1200-1250o C及真空的1.33Pa真空度下还原制取粗镁，经过溶剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。
皮江法炼镁的工艺流程及其优缺点 （来源：全球五金网日期：2010-6-9 点击：95 ） 镁的冶炼方法总体上可分成三种：一种是电解法；一种是硅热法（皮江法）；另一种是碳热法。 皮江法炼镁的主要工艺流程是：白云石在回转窑或立窑中煅烧成煅白，经破碎后与硅铁粉（含硅75％）和萤石粉（含GaF2）＝95％）混合均匀制团，装入耐热不锈钢还原罐内，置于还原炉中，在1200-1250℃及真空的1.33Pa 真空度下还原制取粗镁，经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。 皮江法炼镁是中国现行普遍应用的一种方法：其优点是： 1、规模能大能小，原材料可就地取材； 2、成本相对电解法较低； 3、技术不难掌握； 4、在九十年代经济效益可观； 5、镁的等级质量略高于电解镁等。 皮江法炼镁缺点：生产1 吨金属镁锭需要有消耗白云石12-14吨；无烟煤及烟煤8-10吨；副产还原渣5-6吨，这些还原渣目前还没有发现更好的用途，污染环境；劳动强度大，原料车间粉尘污染严重。镍含量太低，如要回收用浮选法，但杂质镁可能不易控制。 一般工厂用什么冶炼镁，对人体有害吗？ 答：有害。 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一，但由于它不易从化合物中还原成单质状态，所以迟迟未被发现。长时期里，化学家们将从含碳酸镁的菱镁矿焙烧获得的镁的氧化物苦土当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。1808年，戴维在成功制得钙以后，使用同样的办法又成功的制得了金属镁。从此镁被确定为元素，并被命名为magnesium，元素符号是Mg。 镁是一种参与生物体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素。镁影响细胞的多种生物功能：影响钾离子和钙离子的转运，调控信号的传递，参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成；可以通过络合负电荷基团，尤其核苷酸中的磷酸基团来发挥维持物质的结构和功能；催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖及细胞分化的调控；镁还参与维持基因组的稳定性，并且还与机体氧化应激和肿瘤发生有关。 镁的吸收代谢：成人身体总镁含量约25g，其中60%~65%存在于骨、齿，27%分布于软组织。食物中的镁在整个肠道均可被吸收，但主要是在空肠末端与回肠部位吸收，吸收率一般约为30%。膳食中促进镁吸收的成分主要有氨基酸、乳糖等；抑制镁吸收的主要成分有过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等。成人从膳食中摄入的镁大量从胆汁、胰液和肠液分泌到肠道，其中60%~70%随粪便排出，部分从汗和脱落的皮肤细胞丢失。 镁离子是生物机体中含量较多的一种正离子，其量在整体中仅次于钙、钠、钾而居第四位；镁离子在细胞内的含量则仅次于钾离子而居第二位。整粒的种子、未经碾磨的谷物、青叶蔬菜、豆类和坚果是日粮镁最为丰富的来源；鱼、肉、奶和水果中镁含量较低；经过加工的食物，在加工过程中镁几乎全部损失。肌酸六磷酸、粗纤维、乙醇、过量的磷酸盐和钙离子削弱了镁的吸收，这可能是因为降低了内腔镁的浓度。
硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案 示范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 20世纪90年代中期以来，为适应全球可持续发展的 要求，镁及镁合金的研发及应用进入高速增长期。在此期 间，凭借资源、能源和成本优势，中国镁工业发展强劲， 迅速控制了全球原镁的供应。据海关统计，20xx年中国镁 产品出口量29.8万t，约占全球总发货量的66.6％。 中国原镁产量的98％是经由硅热还原或称做Pidgeon Process的方法生产的，并被预测是未来中国最主要的金属 镁生产方式。有关专家担心，如果不能保证高质量和相对 稳定的原料供给，镁应用产业很可能出现整体萎缩。因 而，部署在中国各地镁厂的卧式皮江法还原装置，就是不 能不受到人们的强烈关注。这种生产设施具有工艺路线简
单，工艺参数较易调控的优点，然而也具有还原过程传质传热差，热效率低的明显弱点，从而限制了皮江法镁厂的生产规模。 1 皮江法炼镁的热化学 皮江法炼镁的热还原反应是在卧式原罐中进行的，总反应的化学计量方程由（1）式给出： 2MgO·2CaO+Si(Fe)→Ca2SiO4+2Mg+Fe （1） 反应式（1）的自由能函数ΔG与温度T的关系由式（2）给出： ΔG=115600+11.74TlogT-100.38T （2） 反应热ΔH与温度T的关系见（3）式： ΔH=115600-5.098T（3） 由（2）式可知此还原反应的临界温度Tc。若使反应（1）正向进行，反应温度必须大于临界值Tc，温度越高，或提高反应速度越显著，反应（1）就越能够进行到底。真
皮江法冶炼镁的工艺过程与优缺点 镁的冶炼方法总体上可分成三种：一种是电解法；一种是硅热法（皮江法）；另一种是碳热法。 皮江法是一种应用广泛的镁的冶炼方法，以发明者皮江(L_M．Pidgeon)命名的这种方法应用时间较长，可称是硅热法炼镁的经典方法。与其他方法相比，此法具有建厂快、投资省、可利用多种热源、产品质量好等优点，但由于间歇作业、单台生产能力低、能耗较高等问题，而影响它的发展。加拿大蒂尼柯(Timminco)公司的哈雷(taley)镁厂于1941年最先采用皮江法炼镁生产金属镁。随后，日本古河镁厂和字部兴产镁厂也先后采用这种炼镁方法。70年代以后，这些炼镁厂对皮江法炼镁的工艺和设备进行了改进，并逐步实现机械化、自动化操作后，进一步改善了作业条件和提高了劳动生产率。 皮江法炼镁的主要工艺流程是：
白云石在回转窑或立窑中煅烧成煅白，经破碎后与硅铁粉（含硅75％）和萤石粉（含GaF2）＝95％）混合均匀制团，装入耐热不锈钢还原罐内，置于还原炉中，在1200-1250℃及真空的1.33Pa 真空度下还原制取粗镁，经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。 具体工艺过程： （1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgOCaO）。 白云石煅烧天然白云石是一种分布很广的矿物，其分子式为MgCO3?CaCO3。用于皮江法炼镁的白云石一般含MgO19％～21％、CaO30％～33％、(SiO2+A12O3+Fe2O3)<0．5％、(Na2O+K2O)<0．05％，粒度10～30mm。白云石要先进行煅烧。国际上主要的皮江法炼镁厂均采用回转窑煅烧法，使用的燃料有天然气、重油、重油焦粉(或煤粉)、半水煤气、焦炉煤气、发生炉煤气等。白云石在1423～1473K温度下煅烧，分解成Mg()?CaO。经煅烧的白云石称煅烧白云石，含MgO37％～39％，灼减1％以下(最好0．5％以下)，活度超过30％。 （2）配料制球：将煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。 粉磨与压球煅烧白云石与破碎过的硅铁(Si>75％、Al<1．5％。Mn<0．05％)按摩尔比Si：MgO=1．2～1．3配料，并加入总料质量3％的萤石粉((2aF2>95％)。将配好的物料磨细至O．1mm粒级以下的煅烧白云石占60％，0．075mm粒级以下的硅铁占70％～80％。磨细的物料经混合后，用对辊式压球机在大于150MPa的压力下压制成球团。压制好的球团装入防潮的纸袋中备用。 （3）还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。 真空热还原球团料装入还原炉的还原罐中于真空下被硅铁中的硅还原成金属镁的过程。
铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理
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铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理 一、实验目的: 掌握铝合金熔炼的基本原理，并应用在熔炼的实践中。熔炼是使金属合金化的一种方法,它是采用加热的方式改变金属物态,使基体金属和合金组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足内部纯洁度、铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。熔体的质量对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响，如果熔体质量先天不足，将给制品的使用带来潜在的危险。因此,熔炼又是对加工制品的质量起支配作用的一道关键工序。而铸造是一种使液态金属冷凝成型的方法,它是将符合铸造的液态金属通过一系列浇注工具浇入到具有一定形状的铸模(结晶器)中，使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等)的作用下充满铸模型腔，冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件的工艺过程。铝合金的铸锭法有很多,根据铸锭相对铸模(结晶器)的位置和运动特征,可将铝合金的铸锭方法分类如下: 二、实验内容： 铝铜合金熔炼基本工艺流程
三、实验要求 严格控制熔化工艺参数和规程 1. 熔炼温度 ?熔炼温度愈高,合金化程度愈完全,但熔体氧化、吸氢倾向愈大,铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。通常,铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上５0~10０℃的范围内。从图1的Aｌ-Cｕ相图可知，Aｌ-５%Cu的液相线温度大致为660～670℃,因此，它的熔炼温度应定在7１0(７2０)℃～76０（770）℃之间。浇注温度为７３０℃左右。
镁冶炼 铝硅合金热法炼镁的理论分析 姚广春 张晓明 郭清富 张东峰 柳晓梅 (东北大学 辽宁沈阳 110006) 摘要:为了降低热法炼镁的生产成本,提高生产效率,本文讨论了用电热法生产的粗铝硅合金作为还原剂的热法炼镁的可行性。通过对用铝、硅还原镁的热力学计算,分析了降低还原温度的可能性,同时还进行了铝硅合金和硅铁还原剂的理论单耗计算分析。分析结果表明,用铝硅合金为还原剂的热法炼镁是可行的。关键词:铝硅合金 热法炼镁 还原剂 我国的热法炼镁厂都是采用以白云石为原料、硅铁为还原剂、燃烧原煤加热的皮江法炼镁技术。由于硅铁的还原反应活性低,还原反应温度达到1180℃左右。反应温度高使反应罐使用寿命降低,一般反应罐使用寿命为3～6个月,有的厂甚至平均寿命仅为3个月左右。反应罐的费用在生产成本中占很大的比例,反应罐使用寿命低使镁的生产成本明显增高。此外,硅铁还原反应活性低还导致单罐次反应时间长,一般为8小时左右,这也使镁的生产成本增高。 为了降低还原反应温度,延长反应罐的使用寿命,提高反应速度,降低生产成本,我们研究了用电热法生产的粗铝硅合金作为还原剂的热法炼镁的可行生。通过对铝、硅还原氧化镁的热力学计算,分析了降低还原反应温度的可行性。讨论了以铝硅合金与硅铁作还原剂时的动力学因素,分析了提高还原速率的可能性。此外,还计算分析了铝硅合金与硅铁作还原剂时的理论单耗。 根据理论分析结果,我们用电热法生产的铝硅合金(含铝4415%)作为还原剂,进行了热法炼镁的试验,并与用硅铁(含硅75%)作为还原剂时做对比,试验结果将在后续文中报道。 1 用铝、硅还原金属镁的热力学分 析 热还原法炼镁是在高温下,利用还原剂将镁从化合物中还原出来。用金属作还原剂,如果以Me 表示,则还原过程的基本反应为: mMgO +nMe =mMg +Me n O m 从热力学角度讲,要将镁从氧化镁中还原出来,还原剂对氧的亲和力必须大于镁对氧的亲和力,即,还原剂的氧化物Me n O m 比MgO 有更高的化学稳定性。 氧化物的化学稳定性是用标准吉布斯自由能变化△G °量度的,△G °负值越大的氧化物越稳定。 1.1 硅热法还原金属镁的热力学分析 硅热法还原金属镁的基本反应为:Si (s )+2MgO (s )=2Mg (g )+SiO 2(s ) ⑴镁与氧气的反应为:2Mg (g )+O 2=2MgO (s ) ⑵ △G o 2=-1465400+411198T (1376～3125K ) 硅与氧气的反应为:Si (s )+O 2=SiO 2(s ) ⑶ ? 24? 轻 金 属 1998年№3
皮江法炼镁煅烧白云石技术综述 贾庚荣 (沈阳铝镁设计研究院 辽宁沈阳 110001) 摘要 本文针对皮江法炼镁生产过程中,因白云石自身结构有差异,论述了对煅烧白云石工艺条件要求的不同及所选煅烧设备的不同、燃料的不同所造成的对煅烧白云石活性度与灼减的影响。 关键词 白云石结构 煅烧活性度 灼减 煅烧设备 在硅热法炼镁中,煅烧白云石的效果直接影响到镁的还原收率,不同类型的炉窑和不同的燃料以及不同结构类型的白云石,其煅烧条件及煅烧效果亦有差异。本文就此加以综述。 1 两种结构类型的白云石及其煅 烧 白云石由于其杂质成分的不同,结构的不同它所具备的物理、化学性能有一定的差异。目前大致分为两类:一类是无定形状具有网状结构的白云石;一类是具有六方菱形结构的白云石。 a.无一定形状具有网状结构的白云石,煅 烧后仍能保留白云石的结构特性。这种煅白其粒子表面缺陷大,颗粒的聚合力大,受机械作用后易发生变形。它的还原性较具六方菱形结构的白云石大。 b.具有六方菱形结构的白云石易破碎,煅 白细磨时也较网状结构的白云石易磨,且不粘磨,但其反应性较低。 c.两种煅白的水化活性相差很小,而还原 性能相差很大。表明煅白的水化活性度只代表煅白吸湿性。不能完全代表其还原性。一般来说水化活性度高,还原性能也高。但相同的水化活性,由于白云石结构不一样,其还原性能不一定相同。 d.选用无一定形状网状结构的白云石,由 于强度大硬度大,碎矿时容易保证白云石块度, 即粉碎率低。 e.无定形网状结构的白云石由于其晶格能 小,热分解时吸热能力较六方菱形结构的白云石低,即煅烧时能量也较低,且在煅烧时热裂性小。 从以上结论可以看出:具有六方菱形结构白云石煅烧后,粉碎率高,易磨,不太适用于竖窑、混装立窑。而在沸腾炉、回转窑中效果比较理想。因为竖窑、混装立窑的煅后料均会积在底部出料口,受上面料层压力,极易变成较小粒度的料,使窑内透气性差,易堵,影响整个窑的正常运行。但在回转窑及沸腾炉上不存在这个问题。 无定形状具有网状结构的白云石,由于强度大、硬度高、晶格能小、热分解时吸热较六方菱形结构白云石低。所以在竖窑、混装立窑内也可以取得较理想的煅烧效果。它所适应的炉型范围很广,回转窑内也可以取得好的煅烧效果。 综上所述,在现在的生产厂家中,同样是竖窑,因为白云石矿具有的结构特征不一样,煅后还原性能不同也是正常现象。 2 不同煅烧设备煅烧白云石分析 当前煅烧白云石的主要设备有回转窑、沸腾炉、燃气立窑及混装立窑等。对于年产5000吨以上的大型皮江法炼镁厂家,在新设计中要考虑节能,尾气余热利用等。峨嵋镁厂的初步 ? 63? 轻 金 属 1998年№10
硅热法炼镁 第一节概述 利用不同还原剂（硅铁、碳化钙和炭）在高温下，可以将镁从其镁化合物中还原出来而制得金属镁。 （1）用硅铁（Si-Fe）作还原剂，在高温（1200-1250℃）、高真空（1-13Pa）的条件下进行还原反应制取金属镁，此方法简称硅热法炼镁（即皮江法炼镁），其反应为： 2(MgO·CaO) + Si(Fe) = 2Mg + 2CaO·SiO2 + (Fe) （2）用碳化钙（CaC2）作还原剂，在真空条件下，于1100~1200℃的温度下进行还原反应制取金属镁。此法称为碳化物热还原法，其反应为： MgO + CaC2 = Mg + CaO +C 在还原过程中，容易从空气中吸收水，产生乙炔气体，从而影响了该法的发展。（3）用炭（C）作还原剂，在常压下于1850℃高温下进行还原反应，还原方应为可逆反应。 MgO + C = Mg + CO 反应产物镁和CO同为气态。为了避免逆反应的发生，必须将它们进行骤然冷却（降温至200~250℃以下），使用大量惰性气体可以达到冷却的目的。此时所获得镁为镁粉（镁尘），然后再进行压块蒸馏获得金属镁。此法为炭热还原法炼镁。 以上三种方法在工艺技术上以硅热法炼镁较为完善，成为当今金属镁生产中除电解法炼镁外的一个重要的方法，尤其在中国硅热法炼镁几乎成为生产金属镁的主要方法。 第二节硅热法炼镁的基本原理 略 第三节硅热法炼镁的生产工艺 一、硅热法炼镁的原料及燃料 1、硅热法炼镁的原料 硅热法炼镁的原料有白云石、硅铁、萤石和溶剂等 (1)白云石的化学成分（%）： MgO 19~21 CaO 30~33 SiO2 < 0.5 Fe2O3 < 0.5 Al2O3 < 0.5 Na2O < 0.5 K2O <0.005 Mn <0.0005 如白云石内杂质含量（SiO2，Fe2O3，Al2O3）偏高，在煅烧和还原过程中容易生成低熔点化合物（mCaO·n Fe2O3，mCaO·n Al2O3和2 MgO·SiO2）
铝合金熔炼工艺流程和操作工艺(一) 装料 熔炼时，装入炉料的顺序和方法不仅关系到熔炼的时间、金属的烧损、热能消耗，还会影响到金属熔体的质量和炉子的使用寿命。装料的原则有： 1、装炉料顺序应合理。正确的装料要根据所加入炉料性质与状态而定，而且还应考虑到最快的熔化速度，最少的烧损以及准确的化学成分控制。 装料时，先装小块或薄片废料，铝锭和大块料装在中间，最后装中间合金。熔点易氧化的中间合金装在中下层。所装入的炉料应当在熔池中均匀分布，防止偏重。 小块或薄板料装在熔池下层，这样可减少烧损，同时还可以保护炉体免受大块料的直接冲击而损坏。中间合金有的熔点高，如AL-NI和AL-MN合金的熔点为750-800℃，装在上层，由于炉内上部温度高容易熔化，也有充分的时间扩散；使中间合金分布均匀，则有利于熔体的成分控制。 炉料装平，各处熔化速度相差不多这样可以防止偏重时造成的局部金属过热。 炉料应进量一次入炉，二次或多次加料会增加非金属夹杂物及含气量。 2、对于质量要求高的产品（包括锻件、模锻件、空心大梁和大梁型材等）的炉料除上述的装料要求外，在装料前必须向熔池内撒20-30kg粉状熔剂，在装炉过程中对炉料要分层撒粉状熔剂，这样可提高炉体的纯洁度，也可以减少损耗。 3、电炉装料时，应注意炉料最高点距电阻丝的距离不得少于100mm，否则容易引起短路。 熔化 炉料装完后即可升温。熔化是从固态转变为液态的过程。这一过程的好坏，对产品质量有决定性的影响。 A、覆盖 熔化过程中随着炉料温度的升高，特别是当炉料开始熔化后，金属外层表面所覆盖的氧化膜很容易破裂，将逐渐失去保护作用。气体在这时候很容易侵入，造成内部金属的进一步氧化。并且已熔化的液体或液流要向炉底流动，当液滴或液流进入底部汇集起来时，其表面的氧化膜就会混入熔体中。所以为了防止金属进一步氧化和减少进入熔体的氧化膜，在炉料软化下塌时，应适当向金属表面撒上一层粉状熔剂覆盖，其用量见表。这样也可以减少熔化过程中的金属吸气。 覆盖剂种类及用量 炉型及制品电气熔炼煤气炉熔炼 覆盖剂用量普通制品特殊制品普通制品特殊制品 （占投量） /% 0.4-0.5 0.5-0.6 1-2 2-4 覆盖剂种类粉状熔剂 Kcl：Nacl按1：1混合 B、加铜、加锌 当炉料熔化一部分后，即可向液体中均匀加入锌锭或铜板，以熔池中的熔体刚好能淹没住锌锭和铜板为宜。 这时应强调的是，铜板的熔点为1083℃，在铝合金熔炼温度范围内，铜是溶解在铝合金熔体中。因此，铜板如果加得过早，熔体未能将其盖住，这样将增加铜板的烧损；反之如果加得过晚，铜板来不及溶解和扩散，将延长熔化时间，影响合金的化学成分控制。 电炉熔炼时，应尽量避免更换电阻丝带，以防脏物落入熔体中，污染金属。 C、搅动熔体 熔化过程中应注意防止熔体过热，特别是天然气炉（或煤气炉）熔炼时炉膛温度高达1200℃，在这样高的温度下容易产生局部过热。为此当炉料熔化之后，应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，同时也利于加速熔化.
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第 2 页 共 50 页 金属镁工艺操作规程 金属镁是当前一种新型工业材料，而冶炼镁业是一项高温、高压、 高转速，易燃、易爆、易中毒的行业，了解与掌握炼镁工艺规程，规 范操作、熟练操作是冶炼镁业的关键所在。冶炼镁业由白云石经煅白、 配料压球、还原、精炼最后成为镁块，其每一环节都关系到镁的产出 率。 从第一环节煅白开始，煅烧温度过高，煅白会过烧，虽然煅白的 灼减量低，但其水化活性度也低。煅烧温度偏低，煅白残留的CO 2量 大，即碳酸盐未分解彻底，灼减量就高。对于耐磨指大，热强低的白 云石其煅烧时间相应缩短，否则煅烧出的白云石不是过烧就是生烧。 因此灵活调节温度，根据石质把握煅烧时间非常重要。 煅烧白云石的吸湿和二氧化碳（CO 2）全相同，而且时间越长， 吸湿越大，氢氧化钙[Ca （OH ）2]和碳酸钙[CaCO 3]不仅能氧化还原析 出的镁，生成氧化镁和氧化钙，而且还能氧化还原剂硅铁中的硅（Si ）， 同时吸湿后的煅烧白云石在真空和比较低的温度一并发生离解，使反 应区的剩余压力增大，减慢镁的升华速度。因此，煅烧白云石不宜长 期存放，应尽快投入到下一道工序。 竖窑要求白云石粒度较小（50—200MM ），炉料要均匀，竖窑操作 简单，煅烧活性度高，灼减量低，并且无论白云石是何种结构，只要 控制好工艺条件，料满预热好，其煅烧效果均很好，因此，煅烧出口 的煅白温度控制在300—400℃之间，有利于还原反应。
第 3 页 共 50 页 硅热法炼镁采用的还原剂应具有足够的还原能力，钙、硅、碳化 钙及炭质材料等均能将镁从氧化镁[MgO]中还原出来，还原剂的还原 能力按AL 、Si 、CaC 2的顺序递减的，从经验观点出发，在硅热法炼 镁中，通常是用硅铁作还原剂。 硅铁还原剂对于硅热法炼镁的还原过程是十分重要的，硅铁的反 应性与硅铁中的Si 、 Fe 、SiO 2、 FeSi 等组分有关，还原性能最好 的是Si ，其它的Fe —Si 化合物反应速度较小，而且随着铁含量的增 加，还原反应不易进行，含硅量高的硅铁脆而硬，易碎，易氧化。在 硅铁中含硅量85%以上的硅铁几乎全是Si 存在，含硅量75%的硅铁， 由Si 和Fe 、 SiO 2组成，其硅铁不适合硅热法炼镁，先用含硅量最高 的硅铁作还原剂，不仅其反应好，而且硅的利用率也高，但是工业生 产中，仍选用75%Si 的SiFe ，故常用Si 量75%的Si 作业硅热法的还 原剂。 硅热法炼镁的还原过程属于固相反应过程。对固相反应来说，要 求炉料有较细的粒度，并具有较大的比表面，即炉料越细越好，但是 炉料太细，压形时压缩比小，又难于成形，故炉料的细度必须控制在 一定的范围内，炉料的细度对镁的还原效率，硅的利用率有较大的影 响，炉料的粒度比不恰当，不仅影响还原效率，还影响团块的抗压强 度，所以炉料中的粒度比是非常重要的。 煅白的强度不大，一般比较易磨，白云石矿物结构不同，所以锻 白也呈现不同性质，网状结构的白云石其煅白成六方菱形结构的块
镁渣的综合利用 随着金属材料消耗急剧上升，地球表壳的资源日趋贫化，很多传统金属矿产趋于枯竭，加速开发镁金属材料是社会可持续发展的重要措施之一。在我国生产金属镁时排出的工业废渣，很多镁厂都是作为废物丢掉，尤其是一些规模较小的生产企业。随着镁渣的大量排放堆积，不但占用了大量的土地资源，而且镁渣随着雨水的冲淋汇入江河湖泊对农作物和周围环境造成了极大的影响，严重危及到人类的身体健康及农作物的生长，每生产1 t 金属镁大约排出8~10 t 左右的镁渣。我国镁产业普遍存在生产规模小、高污染、高能耗、技术装备水平低及技术创新能力低等特点，如何充分利用镁渣成为制约我国镁产业发展的的一大主题。由于能源、资源、环境保护三方面的迫切需要，工业废渣再利用的研究成为可持续发展的战略目标之一，也是业内专家学者的研究热点之一。 目前对镁渣再利用的研究主要集中在利用镁渣配料烧制水泥熟料和作为水泥活性混合材使用。但镁渣是一种具有潜在活性的工业废渣，掺入生料中煅烧水泥熟料并不能高效地利用，二次煅烧实属能源浪费；镁渣当作混合材使用并不能象矿渣那样规模化、产业化利用，而且在量和质上都无法和矿渣相比较。本文讲介绍几种常见的镁渣的再利用技术。 首先，可以利用镁渣制作新型墙体材料。在国内，已有研究报道将镁渣直接与磨细的矿渣，按照一定比例混合，添加复合激发剂，配制胶结料。研究表明，这种利用镁渣生产墙体材料的工艺简单，成本低廉，节省能源，并且这种金属镁渣生产出的胶结材具有良好的胶凝性能，制成的墙体材料密度小、强度高、耐久性好，产品质量符合相关标准。大部分企业只是单一地应用镁渣材料制砖，其实还可以在镁渣中掺入一定量的轻骨料，制作轻质保温、隔热墙体材料或制成屋面材料。 其次，可以利用金属镁渣制作矿化剂。矿化剂是能促进或控制结晶化合物的形成或反应而加入配料中的物质。在水泥行业中，能加速结晶化合物的形成，使水泥生料易烧的少量外加剂。加入的矿化剂可以通过与反应物作用而使晶格活化，从而增强反应能力，加速固相反应。镁渣是近年来开发的新型矿化剂，经过1 200 ℃左右的高温煅烧后的镁渣，具有一定的化学活性，能够降低晶体的成核势能，诱导晶体，加速矿物的转化及形成，减少了从生料到熟料的热耗。因此，可以试烧不同镁渣配比下的生料，研究熟料抗拉、抗压强度较高的配方。有研究表明：生料中加入10％左右的镁渣，煅烧时可以起到良好的矿化效果。镁渣与萤石价格悬殊，利用镁渣代替部分萤石作矿化剂对降低生产成本，提高经济效益是十分显著的。 再次，可以利用镁渣生产建筑水泥。镁渣可以替代部分矿渣生产混合水泥混合材，生产