一种炼镁工艺与装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110257646A(43)申请公布日2019.09.20(21)申请号201910515097.2(22)申请日2019.06.14(71)申请人长安大学地址710064陕西省西安市雁塔区二环南路中段126号(72)发明人赵鹏李江江陈彤丹(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216代理人史玫(51)Int.Cl.C22B26/22(2006.01)C22B5/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种炼镁工艺与装置(57)摘要本发明公开了一种炼镁工艺与装置。所公开的炼镁工艺包括：将含硅和镁矿的制备原料混匀后压力成型，其特征在于，13-4000Pa条件下，将成型原料加热至600-1100℃后,在成型原料上直接施加电压，施加电压大小为10-200V/mm，施加电压时长为1-5min。所公开的炼镁装置包括真空冶炼炉，所述真空冶炼炉内设有一对电极，用于对炼镁过程中的成型原料直接施加电压。本发明克服了传统硅热法还原金属镁温度高、时间长等系列问题，大幅度降低还原装置温度，大幅度提高金属镁还原速度，金属镁渣可以作为水泥类材料使用，绿色环保，具有重要的经济效益和社会效益。CN110257646ACN110257646A权利要求书1/1页1.一种炼镁工艺，包括：将含硅和镁矿的制备原料混匀后压力成型，其特征在于，13-4000Pa条件下，将成型原料加热至600-1100℃后,在成型原料上直接施加电压，施加电压大小为10-200V/mm，施加电压时长为1-5min。2.如权利要求1所述的炼镁工艺，其特征在于，所述制备原料由合理配比的硅铁、煅烧白云石和萤石组成。3.如权利要求1所述的炼镁工艺，其特征在于，所述制备原料中添加有铝土矿或氢氧化铝。4.如权利要求3所述的炼镁工艺，其特征在于，所述制备原料中：硅率为2.0-2.5；铝率为0.8-1.0；石灰饱和系数为0.7-0.9。5.如权利要求1所述的炼镁工艺，其特征在于，所述成型原料形状为规则柱形或规则块形。6.一种炼镁装置，装置包括真空冶炼炉，其特征在于，所述真空冶炼炉内设有一对电极，用于对炼镁过程中的成型原料直接施加电压，所述真空冶炼炉内的真空条件控制范围为：13-4000Pa、温度控制范围为：600-1100℃。7.如权利要求4所述炼镁装置，其特征在于，所述真空冶炼炉内设有多对电极。2CN110257646A说明书1/4页一种炼镁工艺与装置技术领域[0001]本发明属于冶金工业领域，具体涉及一种金属镁硅热还原工艺与装置。背景技术[0002]硅热还原法在高温、高真空条件下，用硅作还原剂进行还原反应，制取金属镁。此方法称为硅热法炼镁。由于硅铁性质稳定、还原性强、价格相对低廉、还原反应条件容易达到和控制，使得硅热还原法冶炼金属镁工艺成为当今世界炼镁工业中除了电解法之外最为广泛应用的一种炼镁工艺。尤其在中国硅热法炼镁几乎成为生产金属镁的主要方法。[0003]根据炼镁的工艺过程和设备差异，硅热还原法主要包括：皮江法(PidgeonProcess)、波尔札诺法(BolzanoProcess)和马格内姆法(MagnethermProcess),皮江法属于外热法,波尔扎诺工艺和马格内姆工艺属于内热法。[0004]皮江法热还原炼镁工艺是生产金属镁的主要方法，皮江法炼镁工艺是在高温(1150～1250℃)和高真空(1～13Pa)条件下用75号硅铁从白云石煅烧后形成的煅白(MgO·CaO)中提取金属镁，在还原罐中反应生成金属镁蒸气，金属镁蒸汽经过冷凝结晶得到粗镁，粗镁再经过精炼之后得到纯度较高的商品镁。[0005]波尔札诺法(Bolzano)又称为内热还原法，所用的原料与原理和皮江法一样。将煅烧后的煅白粉、硅铁粉与萤石粉按照一定的比例充分混匀后压制成砖状球团，将球团放入真空还原炉内进行真空热还原，还原炉尺寸约为φ2m×5m，钢外壳，内砌耐火材料。与皮江法的以块煤或是煤气为热源外部加热还原罐，间接加热球团的方式不同，波尔札诺法采用的是内部加热方式，内部有若干串联的电阻环，砖形球团直接置于电阻环之上实现加热，能源的利用率高于皮江法，热损耗少，有较高的加热效率，使得该工艺可以采用内径更大的真空还原罐，有利于产能的提高。该工艺在1250℃和低于400Pa下进行，反应温度较高，镁的产出率高，原料的消耗少。此法由于采用内部加热法，还原室只是起到储存和保温作用，不需要消耗价格昂贵的耐高温铬镍合金钢还原罐，设备成本降低。此法的优点是极大地提高了能源的热利用率；缺点有机械化程度低，装卸料困难，电阻发热体容易被反应物料腐蚀，造成电热体的电热参数不稳定，寿命短，生产成本高。[0006]马格内姆(Magnetherm)法是