[发明专利]一种氧化镁铝热还原法制备金属镁的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化镁铝热还原法制备金属镁的工艺方法。

背景技术

在我国炼镁几乎都采用皮江法，该工艺将煅烧白云石(俗称煅白)和硅铁按一定配比磨粉压团，装入由耐热合金制成的蒸馏罐内。炼镁原理是，以硅(75％Si-Fe合金)为还原剂，在温度1250℃和真空度1.3～13.3Pa的条件下，反应生成金属镁。其反应为：

2(CaO·MgO)(固)+Si(Fe)(固)→2Mg↑(气)+2CaO·SiO₂(固)+Fe(Si)(固)

皮江法存在的主要问题：(1)环境污染严重。其粉尘、废渣排放量达6.5～7.0t/吨原镁；从白云岩矿石开采到金属镁锭出厂，每吨原镁的温室气体CO₂的排放量高达40t以上，同时还要排放大量SO₂、NO_x等有害气体。(2)热效率低，能量消耗大。皮江法每吨原镁的能耗高达354.5GJ，折合标准煤约11.8t，真空还原工段的热效率仅约8％。

中国专利ZL93115701.3公开了一种《以菱镁矿和白云石为原料的率热法炼镁》的技术，采用铝粉、菱镁矿和白云石按(1～2)∶(2～4)∶(6～15)重量比称料，先将菱镁矿和白云石煅烧，经粉磨，与粒度为80～100目的铝粉混合，在15～35MPa的压力下成团，放入还原炉，在1100～1170℃真空条件下反应6～8小时生成金属镁。其化学反应式为：

20MgO+12CaO+14Al＝21Mg+12CaO·7Al₂O₃

中国专利ZL200510045888.1公开了一种《一种铝热还原煅烧菱镁矿炼镁的方法和工艺》的技术，该方法以白云石、水镁石和菱镁矿为原料，以铝金属为还原剂，原料粒度100～200目。铝粉60～200目，还原反应温度1100～1150℃，真空度1～23.3℃。还原周期8小时。其反应式为：

20MgO+12CaO+14Al＝21Mg+12CaO·7Al₂O₃

中国专利ZL200510047081.1公开了一种《一种铝热还原氧化镁炼镁的工艺方法》的技术，该方法是以煅烧菱镁矿制成的活性氧化镁为原料，以煅烧石灰石粉(CaO)为助剂，以铝金属为还原剂。菱镁矿粉、石灰石粉和铝粉的质量比为(35～80)∶(5～15)∶(15～54)，制团压力40～450兆帕，还原反应温度1050～1170℃，真空度1～13.3℃，还原时间4～8小时。其反应式为：

18MgO+CaO+12Al＝18Mg+CaO·6Al₂O₃

6MgO+CaO+4Al＝6Mg+CaO·2Al₂O₃

3MgO+CaO+2Al＝3Mg+CaO·Al₂O₃

发明内容

本发明提供是一种氧化镁铝热还原法制备金属镁的工艺方法。其目的是解决现有炼镁工艺过程中存在的能耗高和环境相容性差两大问题，寻求一种新的炼镁工艺，降低还原温度，缩短还原周期，提高原料利用率，减少废渣排放，以实现降低能耗和清洁生产的目的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种氧化镁铝热还原法制备金属镁的工艺，采用氧化镁粉体为原料，铝粉作为还原剂，其制备工序包括：原料混合制团工序和真空冶炼工序；其中，

在所述的原料混合制团工序中，将氧化镁粉体和铝粉按摩尔比按2∶(1.0～1.2)称料混合均匀，在压强为20～40兆帕的条件下压制成团块；

在所述的真空冶炼工序中，将压制好的团块放入还原炉中，抽真空至1～13.3Pa，在1050～1150℃条件下，进行3～6小时的铝热还原反应，以制成粗镁；

其化学反应式为：

4MgO+2Al＝3Mg↑+MgAl₂O₄(固体)。

这种铝热还原氧化镁制备金属镁的工艺，采用氧化镁为原料，铝粉为还原剂，生产过程包括原料混合制团工序和真空冶炼工序。

在本发明的一种氧化镁铝热还原法制备金属镁的工艺中，所用原料氧化镁粉体粒度100～200目，MgO＞98wt％；所用铝粉粒度70～100目，纯度Al＞98wt％。