【灌溉系统】-金属镁的冶炼工艺简介

、、、金属镁的冶炼工艺简介金属镁的冶炼工艺简介、0金属镁的冶炼工艺简介一、金属镁简介1.1、镁的性质镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是2/32/51/4；镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中富的轻金属元素之一，镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中、镁的储量分布根据美国地质调查局年公布的数据显示，全球已12024亿吨。蕴藏丰富的国家包6.527（521；韩国4.5亿吨，具体数据见表一。表一国家美国全球菱镁矿储量（千吨）储量1澳大利亚9.5奥地利1.5巴西8.6中国50希腊8印度2韩国45俄罗斯65斯洛伐克3.5西班牙1土耳其4.9其他国家39全球总量240来源：美国地址调查局（USGS）来源：美国地址调查局（USGS）中国是世界上镁资源最为丰富的国家之一，镁资源矿石类型全，分布广。中国是世界上菱镁矿资源是继俄罗斯之后最为丰富的国家，特点是地区分布不广、储量相对集中，大型矿床多。世界菱镁矿储量21%67%由中国提供（具体分布见表二。矿种分布辽宁菱镁矿储量最为丰富，占全国的矿种分布辽宁菱镁矿储量最为丰富，占全国的85.6%，此外，山东、西藏、新菱镁矿疆、甘肃等地区菱镁矿也较丰富。沉积型主要分布于山西、河南、湖南、湖北、沉积型主要分布于山西、河南、湖南、湖北、白云石热液矿主要在辽东、广西、贵州、宁夏、吉林、青海、云南、四矿胶东地区广泛发育川等省区。盐湖资源主要分布于西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地，其中柴达木盆地内的镁盐储量占全国总量的99%，氯化镁累计查明资源储量42.81亿吨，硫酸镁累计查明资源储量17.22亿吨。二、镁的应用、镁的应用镁的应用主要集中在镁合金生产，炼钢脱硫，还用在稀土合金、金属还原、腐蚀保护及其他领域。（1）金属脱硫，使用镁粉的脱硫效果比碳化钙好；（2）腐蚀保护，使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的、镁合金的应用镁合金具有良好的轻量性，切削性，耐蚀性，减震性，尺寸稳定和耐冲击性远远优质于其他材料这些特性使得镁合金在广泛领域都有应用，比如交通运输领域，电子工业，医疗领域，军事工业等，这种趋势只增不减。尤其在3C 产品（计算机类、消费类电子产品、通讯类、高铁、汽车、自行车、航空航天、建筑装饰、手持工具、医疗康复器械等领域应用前景好潜力大已经成为未来新型材料的发展方向之一。（1）航空航天从20世纪开始，镁合金就在航空航天领域得到应用。一般航空用镁合金主要是板材和挤压型材，少部分是铸件。目前镁合金在航空的应用领域包括各种民用、军用飞机的民动机零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构及火箭、导弹和卫星的一些零部件等。（2）汽车工业镁合金广泛用于汽车仪表板、座椅支架、变速箱壳体、方向操纵系统部件、发动机罩盖、车门、发动机缸体、框架等零部件上。用镁合金制造汽车零部件，可以显著减轻车重，降低油耗，减少尾气排放量，提高零部件的集成度，提高汽车设计的灵活性等。（3）电子通信行业0.6~1.0mm，并保持一定（4）医疗体系（镁合金密度约为1.7g/c1.75g/c3（5）军工装备（6）其他应用三、现有炼镁方法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、用硅铁对从碳酸盐（皮江法。表三镁的冶炼技术概况镁冶炼技术镁矿原料道乌法海水卤水氧化镁氯化法菱镁矿电解法光卤石法光卤石AMC法诺斯克法盐湖卤水MgCl2含量较高卤水皮江法硅热法波尔扎诺法白云石半连续法32（苦卤、（主要成份CaMg(CO）为主，并且储量大、分布广、品质优，几乎各省都有，2005年至今，我国镁产量持续增长，多年居世界第一。32、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几种具体的方法：道乌法、光卤石法、氧化镁氯化法、AMC法、诺斯克法。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；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。因为皮江法炼镁工艺流程短、投资少、建厂快、成本较低，但是熔炼技术比较落后、生产过程中资源能源消耗比较大，污染比较严重。、皮江法皮江法炼镁的实质是在高温和真空条件下,有氧化钙存在时,通过硅或铝还原氧化镁生成镁蒸气与反应生成的固体硅酸二钙(2CaO·SiO2)相互分离,并经冷凝得到结晶镁。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。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。表四 两种工艺对比如下：冶炼优势 缺点技术无水氯化镁制备的生产工艺较难控制；节能；电解 产品均匀性好；法 易于大规模工业化生产；生产过程连续；生产成本比皮江法低等。工艺流程和设备较简单，建厂投资少，生产规模灵活；皮江成品镁的纯度高；法炉体小，建造容易，技术难度小；利用资源丰富的白云石作为原料。

水氯镁石脱水需要较高温度和酸性气氛，使得能耗大，设备腐蚀严重；电解法生产过程排放的废水、废气和废渣，对环境造成污染，处理费用大。热利用率低；还原罐寿命短，还原炉所占的成本较大；属于劳动密集型，生产过程不连续。四、其他新型炼镁方法4.1、真空碳热还原法真空碳热还原法炼镁，是以电作热源将镁物料（如白云石矿、菱镁矿等）转换为氧化镁Mg，然后C与MgO反应生成镁蒸汽，控制合适的冷凝条件可以得到冷凝的金属镁。相关资料表明氟化钙（CaF2热还原氧化镁的还原率，当不加入氟化钙时，氧化镁的还原率只有25.6%；当氟化钙的加入量为5%时，还原率达到75.7%；当氟化钙的量在增加时，还原率仍保持在75.7%左右。、国内研究情况国内昆明理工大学真空冶金及材料研究所目前仍在进行这方面20年对真空条件下碳热还原法的持续研究，实验室开展了对包括菱镁矿、白云石、磷矿选矿尾矿、碱式碳酸镁、蛇纹石、高镁硅红土镍矿等含氧化镁矿物的提镁工艺实验研究，获得了可收集的结晶金属镁。1300-15002-5h，99%1250℃。为控制一氧化碳可逆反应的影响避免金属镁冷凝成粉状引发安全隐患，对金属镁冷凝条件进行了大量研究。结果表: 控制冷凝区温度梯度以及镁蒸气气体分压是影响镁蒸气冷凝效果的主要因素。通过对镁蒸气与CO相互作用机理的研究理清了可逆反应作用机制。在此基础上对冷凝器进行改造，得到了结晶良好安全性高的块状镁，金属镁直收率可达以上将还原得到的冷凝金属粗镁进行真空蒸馏处理，得到了纯度较高的金属镁，镁元素含量超过98 %。同时蒸馏产物中氧元素含量由冷凝物中的左右降到1 。通过计算表征了镁蒸气冷凝过程中与CO气体发生重氧化反应的可逆率可逆率不超过9。、能耗对比新工艺与电解法和硅热法能耗对比如表所示。表五 炼镁方法能耗比较（kW·h/t）项目皮江法电解法碳热法原料处理170025001700还原反应120001350011760*硅铁6750－－CO热量回收－－-2000熔炼520520520合计20970165201198057%72.5%。此外，真空碳热还原法使用廉价的煤炭（600-1000 元/吨）作为还原剂，比皮江法使用昂贵的硅铁（≥6000元/吨）作为还原剂能极大的节约成本，按研究结果如进行镁的工业30%、工业化生产需要解决的难题（1）抑制镁蒸汽与CO、CO2 发生可逆反应。镁蒸汽与、CO2发生的可逆反应如下：MgO(s)+C(s)⇌Mg(g)+CO(g)（1）MgO(s)+CO(g)⇌Mg(g)+CO2(g) （2）要想得到金属镁，必须将镁蒸气变成液态或者固态才能有效收集，（2）降低镁粉的产生量并防止其自燃。降低镁粉的产生量并防止其自燃当冷凝器内冷凝温度低于金属（3）其他其他需要解决和完善的方面有研制高效还原反应器和新型冷凝4.2、复式竖罐免精炼两步法复式竖罐的纵向由相互独立的结晶器、还原器、排渣器三部分紧密复合在一起，并且结晶器径向由蒸汽发生器、辐射板、结晶胆三部分构成，还原器径向由还原筒、还原板、还原胆三部分构成，排渣800kg300天左右。60kg压力0.5MPa的蒸汽。50台复式竖罐构成，加料、出渣、出镁401.257人。、国内研究情况20%、能耗比皮江法低40%、结晶镁纯度高于99.8%、车间内无烟尘的新型技术工艺——复式竖罐免精炼两步法短流程低成本绿色炼镁1.252012年成功投产。、能耗对比1.25万吨复式竖罐免精炼两步法技术的标准化工艺、2.5万吨标准化工厂、皮江法镁厂进行两步法2.5万吨两步法标准化工厂的概算投3.0亿~3.50.8万~1.5万吨皮江法镁厂进行两步法标准化技改的投资概算约0.5亿~0.7亿元。两步法2.5~3tce，仅为皮江法的50%~606h1/2~2/；200kg6～7倍，结晶镁纯度高99.8%；全面实现机械化、规模化，关键工序实现自动化，为智能化创造条件。、镁音速炼镁法镁音速””超音速喷嘴是一个类似火箭发动4倍于音速的毫秒级速度通过其中，令镁蒸汽瞬间凝结、固化成为镁金属。80%60%的一氧化碳排放，有望使金属镁制造业重现活力。五、结论岗位责任制:1、正班长认真监督本班内各岗位工认真执行安全操作规程,保证班组内人员人身安全及设备安全。2、认真执行公司及车间制定的管理规定,一次不执行、不落实罚当班班长50元。3、认真督促各岗位工正规操作,不能隐瞒事故,对于隐患对下个班交接不清楚者,对本班负责人严肃处理,罚款50-100元,班长连带50%。造成巨大损失的岗位工调离岗位,建议对班长免职。4、班长要熟悉冶炼生产设备,各系统的性能,及时正确的处理应急情况。凡不积极处理事故造成停炉时间延长或业务素质差,不懂如何处理造成事故扩大化的,建议对班长予以免职。5、对车间各岗位记录、劳动纪律等,车间将不定期检查。对发现的问题落实到个人,一次不落实罚岗位工20元,班长连带50%6、班长必须提前30分钟到岗,认真与上班班长了解生产情况,严格执行交接班制度。7、接班后要对本班内所有设备进行试运行,对各个系统特别是对供电系统、循环水系统、液压系统等都必须检查一遍,发现问题及时汇报处理,不准带隐患工作,一次不检查罚班长50元。8、对班内管理及质量标准化严格要求,大胆管理。9、主任不在现场正班长行使主任职责,全面负责车间内的正常生产,协调好各车间的正常工作。10、出铁副班长服从正班长的管理,配合好正班长抓好出铁的安全,协助正班长抓好出铁区的质量标准化。11、认真执行出铁安全操作规程,确保出铁、行车人身设备的安全,不能隐瞒事故,对于存在隐患交接班,对下一班不交接清楚的建议对出铁班长予以免职。12、认真检查出铁道是否完好、开堵眼机运行情况是否正常、车运行情况、备用泥球、托耙、堵耙、铁水包大小、钢包出铁流槽、冲渣泵水量的检查、扣包情况、用包次数、地面有无积水、行车吊钩吊具、炉眼的使用维护情况。必须炉炉检查,一项不检查罚当班出铁班长20元。等检查完毕具备出铁条件后,出铁班长汇报正班长,由正班长确定出铁时间。13、交接班制度认真执行,交接班班长要把本班出铁情况、设备运行情况、本班内出现的问题及问题处理情况交代给接班班长,确保下个班的出铁安全。发现不认真交接班罚副班长50元/次。14、出铁班长与行车工配合好,指挥必须准确到位。15、其他岗位工认真执行本岗位的安全操作规程。工艺管理1、对本班内出现的问题或本班指标出现连续两天的要及时汇报车间,汇报内容要真实详细,以书面形式报车间、技术部各一份,一次不执行罚款20元。2、每周三工艺分析会每个正副班长必须参加(特殊情况除外,必须提前请假),一次不参加罚50元/人。工