硅热法炼镁

仅供个人参考皮江法是1940 年左右发展起来的一种炼镁方法, 是我国金属镁冶炼其最具代表性、应用最广泛的硅热还原法工艺。

该工艺过程可分为白云石煅烧、原料制备、还原和精炼四个阶段。

将煅烧后的白云石和硅铁按一定配比磨成细粉, 压成团块, 装在由耐热合金制成的还原罐内, 在1150~1200℃及1.33~10Pa 条件下还原得到镁蒸气, 冷凝结晶成固态镁, 反应式是：然后经研磨与硅铁粉(含硅量75%) 和萤石粉(氟化钙95%)混合制球(制球压力9.8~ 29.4MPa) , 送入耐热钢还原罐内, 在1190 ~1210℃的温度及1.33~ 10Pa 真空条件下, 还原制成粗镁, 反应过程是： 2CaO(s) + 2MgO(s) + S i(s) 2Mg(g) + 2CaO + S iO2 (s)然后经过熔剂精炼、铸锭、表面处理, 产出金属镁锭。

MgCO 3·CaCO 3 MgO ·CaO+ 2CO 2皮江法纯镁仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

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工业硅及镁冶炼单位产品能源消耗限额1 范围本文件规定了镁冶炼、工业硅单位产品生产能源消耗限额等级、技术要求、计算原则、计算范围及计算方法。

本文件适用于镁冶炼、工业硅单位产品生产能源消耗的计算、考核，以及对新建项目的能耗控制。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 2589 综合能耗计算通则GB/T 3101 有关量、单位和符号的一般原则GB/T 12723 单位产品能源消耗限额编制通则GB 17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则3 术语和定义GB/T 2589和GB/T 12723界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1工序能源单耗unit energy consumption in working procedure工序生产过程中生产每吨合格产品消耗的能源量。

3.2工艺能源单耗unit energy consumption of technology报告期内生产某种产品时主要生产系统的综合能耗与报告期内产出的合格品总量的比值。

3.3综合能源单耗unit consumption of integrate energy即产品单位产量综合能耗，是指工艺能源单耗与辅助能源单耗及损耗分摊量之和。

3.4间接综合能源单耗unit consumption of indirect integrate energy企业的辅助生产系统和附属生产系统在产品生产的时间内实际消耗的各种能源以及耗能工质在企业内部进行贮存、转换及计量供应（包括外销）中的损耗，分摊到该产品上的能耗量。

4能耗限额等级工业硅和镁冶炼单位产品能耗限额等级见表1，其中1级能耗最低。

表1 工业硅和镁冶炼单位产品能耗限额等级单位为千克标准煤每吨5技术要求5.1现有企业，其单位产品能耗限额限定值应满足表1中3级要求。

金属镁工业制法镁存在于菱镁矿（碳酸镁）MgCO3、白云石（碳酸镁钙）CaMg(CO3)2、光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl2·H2O中。

目前镁冶炼的方法主要有两种:1、从尖晶石、卤水或海水中将含有氯化镁的溶液经脱水或焙融氯化镁熔体,之后进行电解,此法称为电解法;2、用硅铁对从碳酸盐矿石中经煅烧产生的氧化镁进行热还原,此法称为热还原法。

1808年,科学家戴维以汞为阴极电解氧化镁,在人类历史上第一次制取了金属镁。

18世纪30年代,法拉第第一次通过电解氯化镁得到了金属镁。

第一次世界大战开始之前,法国、德国、英国和加拿大都实现了镁的工业生产,但产量有限,大约年产量几百吨,主要用于军事方面。

19世纪80年代,才由德国首先建立工业规模上的电解槽,电解无水光卤石生产金属镁,从此开创了电解法炼镁的工业化时代。

后经不断在工艺和设备方面的改进,直到目前世界上采用的就是这种电解法。

电解法炼镁的原理是在高温下电解熔融的无水氯化镁,使之分解成金属镁和氯气。

高温情况下水对熔盐性质的影响是致命的,因此,高纯度的无水氯化镁是电解法制镁关键所在。

依据所用原料及处理原料的方法不同,电解法炼镁又可细分为以下几种具体的方法:道乌法、氧化镁氯化法、光卤石法、AMC法、诺斯克法。

电解法因为其生产工艺先进,能耗较低的优点,是一种极具发展前景的炼镁方法。

目前,发达国家80%以上的金属镁是通过电解法生产。

由于金属镁的需求越来越大,电解法生产金属不能够满足镁的需求,因此催生了金属镁的热还原法冶炼。

第二次世界大战期间,热还原法生产镁的技术迅速发展起来。

使用硅作为还原剂还原氧化镁实现于1924年,但此时还未应用于工业生产。

第二次世界大战期间,意大利科学家发明了在真空高温炉内用硅铁还有白云石生产镁的工艺;同期,奥地利科学家发明了用碳直接还原氧化镁来生产镁的亨氏格技术。

第二次世界大战以后,这些工艺用于工业化生产。

1941年加拿大教授L.M.皮江在渥太华建立了一个以硅铁还原煅烧白云石炼镁的试验工厂,获得了成功。

附件3镁行业规范条件（征求意见稿）为推进镁行业供给侧结构性改革，促进行业技术进步，推动镁行业高质量发展，现制定本规范条件。

本规范条件适用于已建成投产的镁矿山、采用硅热法冶炼工艺的镁冶炼企业，是促进行业技术进步和规范发展的引导性文件，不具有行政审批的前置性和强制性。

一、企业布局（一）镁矿山、冶炼企业应靠近具有资源、能源优势地区，应符合国家及地方产业政策、土地利用总体规划、矿产资源规划、主体功能区规划、环保及节能法律法规和政策、安全生产法律法规和政策、行业发展规划等要求。

（二）开采镁矿资源，应遵守《矿产资源法》等相关规定，应依法取得采矿许可证、安全生产许可证等相关证照，严格按照批准的开发利用方案、开采设计和安全专篇进行开采，严禁无证开采、乱采滥挖和破坏浪费资源。

鼓励企业通过绿色矿山认证。

二、质量、工艺和装备（三）镁矿山、冶炼企业应建立实施并保持满足GB/T19001要求的质量管理体系，并鼓励通过质量管理体系第三方认证。

原镁质量应符合国家标准（GB/T3499）。

（四）采用硅热法镁冶炼工艺的企业须选择符合镁冶炼要求的白云石资源，采用生产效率高、工艺先进、能耗低、环保达标、资源综合利用效果好、安全可靠的生产工艺系统。

必须拥有资源综合利用，节能，还原和精炼车间的冶炼尾气余热回收，收尘，低二氧化硫、氮氧化物尾气浓度治理等工艺及设备。

不得采用国家明令禁止或淘汰的设备、工艺。

必须满足国家《节约能源法》《清洁生产促进法》《环境保护法》等法律法规的要求。

（五）煅烧系统应采用节能环保型回转窑，以气体为燃料的可控竖窑等先进煅烧设备。

配料制球系统应采用自动控制配料，实现机械化操作，输料系统全封闭。

还原系统应采用蓄热式高温空气燃烧技术还原炉，用能有计量，进料、出渣实现机械化。

精炼系统应采用坩埚熔化，用气体燃料；用电炉保温，连铸机浇注。

（六）所有炉窑须实现自动化控制（如：PLC、DCS等），鼓励有条件的企业开展智能工厂建设。

□□煅烧白云石生产线是将竖式预热器、回转窑、竖式冷却器、烟气处理系统、原料输送系统、成品输送系统、煤粉制备系统等组成一条完整的生产线。

全线采用技术先进，性能可靠的DCS中央控制系统，在主控制室集中操作管理，以PLC实现各设备运行的相互连锁。

煅白工艺流程说明a）、原料储运输送□□粒度在5～35mm的合格品经皮带机送至预热器顶部料仓。

b）、白云石煅烧□□白云石煅烧系统是由一台竖式预热器，一台回转窑及一台竖式冷却器组成。

物料由预热器顶部料仓经下料溜管导入预热器本体内，同时由回转窑传入的高温烟气将物料预热至600℃以上，使白云石发生部分分解，再由竖式预热器液压推杆依次推入回转窑尾部，经回转窑高温煅烧后再卸入冷却器内，通过风机吹入的冷风冷却，将物料冷却至100℃以下排出冷却器，冷却器吹入的空气作为二次空气进入回转窑参与煅烧。

c）、成品输送□□成品煅白由冷却器卸出后经链式输送机输送至成品库。

d）、烟气处理□□回转窑燃烧产生的高温烟气，在预热器内与白云石进行热交换后，温度降至280-300℃，一部分废气用管道输送到煤粉制备系统中，利用其余热烘干煤粉。

废气经收尘器过滤后，烟气温度进一步降至80℃以下，含尘浓度符合国家排放标准后排入大气；另一部分进入袋除尘器后经烟囱排入大气，气体的含尘浓度小于50mg/Nm3。

e）、煤粉制备□□本生产线所用原煤（要求挥发份大于20%）经外购入厂，经过储存、均化后利用风扫煤磨配动态选粉机组成的闭路系统将原煤粉磨至0.08mm<10%，成品煤粉通过输送设备进入储库，满足回转窑煅烧16小时以上的燃料储备需要。

煤粉生产、输送、储存均设防爆装置，防止因煤粉意外遇明火爆炸。

<>□□风扫煤磨所需热源由回转窑尾280-300℃废气供应，既节省能源又环保。

f）、质量控制□□为严把质量关，做到以质量求生存，采取以下措施进行全面质量管理：（1）严格精选原料，提高白云石入窑质量，保证原料入窑符合要求。

镁的提炼方法一、引言镁是一种银白色的轻质金属，具有较高的热导率和电导率，广泛应用于航空航天、汽车、电子和通信等领域。

随着科技和工业的发展，对镁的需求量不断增加，因此研究和开发高效的镁提炼方法对于保障镁资源的供应和推动相关产业的发展具有重要意义。

二、镁的资源分布与开采镁资源主要分布在地壳中，以菱镁矿（MgCO3）和白云石（MgO·CaO·2SiO2）等形式存在。

开采镁矿的方法主要包括露天开采和地下开采，具体采用哪种方法取决于矿山的规模、地形和矿体分布等因素。

开采出的矿石经过破碎、磨细和浮选等加工工序，可以获得高品位的镁化合物，如菱镁矿、轻烧氧化镁等。

三、镁的提炼方法从菱镁矿中提取镁的方法主要包括以下步骤：1.矿石的破碎和磨细：将菱镁矿破碎成小块，然后磨细成粉状，以便进行下一步的化学反应。

2.酸浸：将磨细的矿石与硫酸反应，生成硫酸镁（MgSO4）和二氧化碳气体。

这一步是提取镁的关键步骤之一，因为硫酸镁在水中的溶解度较高，便于后续的分离和提纯。

3.脱水：将硫酸镁溶液在高温下加热，去除其中的水分，得到无水硫酸镁。

这一步是为了使硫酸镁结晶析出，便于分离和纯化。

4.电解：将无水硫酸镁溶解在熔融盐中，然后通电进行电解还原，得到金属镁。

这一步是提取镁的最后一步，也是最关键的一步，因为金属镁的化学性质非常活泼，易于与氧气发生反应。

从白云石中提取镁的方法与从菱镁矿中提取镁的方法类似，也是通过酸浸、脱水、电解等步骤提取金属镁。

不同之处在于白云石需要经过高温煅烧，以使其中的氧化钙和二氧化硅与氧化镁分离，便于后续的化学反应和分离提纯。

除了从矿物中提取镁的方法外，还有一些其他方法可用于制备金属镁。

例如，通过氢还原法将氧化镁或氯化镁还原成金属镁；通过硅热还原法将氧化镁或氯化镁与硅铁反应，生成硅酸镁和金属镁；以及通过电解熔融氯化镁的方法制备金属镁。

这些方法虽然在实际生产中的应用相对较少，但在某些特殊情况下仍具有一定的应用价值。

•58•铝镁通讯2019年N o1皮江法炼镁懒烧工序节能技术现状及发展趋势梁冬梅（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南郑州450041）摘要我国金属镁生产主要采用皮江法工艺，其中白云石熾烧工序是皮江法工艺的首要关键环节，熾烧工序能耗占金属镁生产能耗的30%,是皮江法炼镁节能降耗的关復。

多年来镁行业在提升技术装备水平及节能降耗上加大研发投入，节能型回转窑、新型竖窑等新技术与装备在镁冶炼熾烧工序成功应用，节能效果显著。

本文对熾烧工序的能耗进行了分析，以熾烧工序的节能为重点，阐述了近年来镁冶炼坡烧工序节能技术及装备的应用现状及发展趋势。

关键词：皮江法炼镁；白云石煨烧；节能Current situation and development trend of energy saving technology in the pro­cess of magnesium calcination in Pidgeon processLiang Dong-mei亿hengzhou Non-ferrous Metals Research Institute Co.,Ltd.,CHALCO,Zhengzhou450041) Abstract：China's magnesium production mainly uses the Pidgeon process,in wliich the dolomite calcination process is the primary link of Pidgeon process.The energy consumption of calcination process accounts for30%of the energy consumption in the producti o n of metallic magnesium,which is the key to energy saving and con s umption reduction in the process.Over the years, the magnesium industry has increased its investment in research and dcvclopmcnt to improve the level of technical equipment and save energy.New technologies and equipment such as energy-saving rotary kilns and new vertical kilns have been successfully applied in the calcination process of magnesium smelting.The energy saving effect is remarkable.In this paper,the energy consumption of the calcining process is analyzed.focusing on the energy saving of the calcining process,the application status and development trend of magnesium smelting and calcining process technology and equipment in recent years are described.Key words：Pidgeon' s magnesium reduction；dolomite calcination,energy saving1前言我国金属镁生产主要采用皮江法（也称硅热法）工艺，皮江法炼镁可以概括为白云石煨烧、配料制球、球团真空热还原、粗镁精炼四个主要工艺过程而其中白云石锻烧工序是炼镁工艺的关键环节，决定着幄白的质量，将直接影响镁的还原率皮江法工艺中幄烧、还原及精炼是主要的耗能环节，目前国内镁生产实际能耗水平为5.Ot标煤/吨镁，各工序能耗情况见表1。

硅的化学反应1、与单质反应：Si + O₂ == SiO₂，条件：加热Si + 2F₂ == SiF₄Si + 2Cl₂ == SiCl₄，条件：高温2、高温真空条件下可以与某些氧化物反应：2MgO + Si=高温真空=Mg(g)+SiO₂（硅热还原法炼镁）3、与酸反应：只与氢氟酸反应：Si + 4HF == SiF₄↑ + 2H₂↑4、与碱反应：Si + 2OH⁻+ H₂O == SiO₃²⁻+ 2H₂↑（如NaOH，KOH）5、其他相关方程式：Si + 2OH⁻ + H₂O == SiO₃²⁻+ 2H₂↑Si+2F₂== SiF₄Si+4HF== SiF₄↑+2H₂↑SiO₂ + 2OH⁻== SiO₃²⁻+ H₂OSiO₃²⁻+ 2NH₄⁺+ H₂O == H₄SiO₄↓ + 2NH₃↑SiO₃²⁻+ CO₂ + 2H₂O == H₄SiO₃↓+ CO₃²⁻SiO₃²⁻+ 2H⁺== H₂SiO₃↓SiO₃²⁻+2H⁺+H₂O == H₄SiO₄↓H₄SiO₄ == H₂SiO₃ + H₂O3SiO₃²⁻+ 2Fe³⁺== Fe₂（SiO₃）₃↓3SiO₃²⁻+2Al³⁺==Al₂（SiO₃）₃↓Na₂CO₃ + SiO₂ =高温= Na₂SiO₃ + CO₂ ↑扩展资料：硅是一种类金属元素，化学符号为Si，原子序数为14，属于元素周期表上的IVA 族。

硅原子有4个外围电子，与同族的碳相比，硅的化学性质相对稳定，活性较低。

硅是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式存在于自然界，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅等化合物形式广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。

在宇宙储量排名中，硅位于第八名。

在地壳中，它是第二丰富的元素，占地壳总质量25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。