(轻金属冶金学1-2)镁冶金学第二讲----热还原法的原理与过程课件.pptVIP

前图表明： ○当配硅比(M)增加时，镁的还原效率随着增加，而硅的利用率却逐步减小 　○当M＝1．25以后，镁的还原效率增加很少，而硅的利用率则降低很多。当M＜1时，硅的利用率基本上保持一定，而镁的还原效率却很低，尽管硅的利用率较高，但由于镁的还原效率太低，工业生产中是很不合算的。因此最佳的配硅比应在M＝1．0--1．25之间。 在工业生产中配硅比应取多少为好，可以根据白云石结构、还原温度、还原时间、制球压力的条件确定，但更需要从经济角度来考虑，也就是说，应该考虑当时市场上硅铁与镁的比价，当硅铁价格较高时，选择M≈1，当镁的价格上涨时，则取≈1．25。 到底如何确定最佳的配硅比？ ●还原剂的种类及硅铁中合硅量(品位)的影响 硅热法炼镁时，还原剂可以是Si、Si—Fe，也可以用Al—Si合金或Al—Si—Fe合金，其组成如下表所示。 上述合金都可作为硅热法炼镁的还原剂，但其反应性不同，其反应活性为：Al-Si＞Si＞Si-Fe＞Al-Si-Fe。 下图为各种硅铁在1150℃和1200 ℃下的反应活性变化。 ※用A1—Si合金还原MgO时，Al和Si都能作为MgO的还原剂，合金中AI和Si的含量越高，其反应性越大，如用含AI 70％左右的铝硅合金还原燃烧白云石，可使硅热法炼镁的反应温度从1200℃降至1000 ℃ ，或在1200℃下加速反应来提高镁的产出率。然而用A1—Si合金作还原时，其经济性较差，如果用电热法炼铝生产的铝的残渣(即Al—Si合金)作还原剂，则较为经济。 ※对于硅热法炼镁用的还原剂，通常选用含硅75％Si的硅铁，它具有较大的反应性及经济性。 ※含硅70％以下的硅铁还原能力很差，含硅75％以上的硅铁还原能力较大，与含硅80％—90％之间的硅铁还原能力相差不多。 ●添加剂的种类及其用量的影响 通常添加MgF2和CaF2等物质/在实际生产中通常以萤石粉(或CaF2)作为添加剂，尽管MgF2的添加量较小，但其经济性较CaF2差。 炉料中添加CaF2可以加速反应速度，但其添加量有一定的范围，如下图所示。 ※添加1％CaF2效果不显著，炉料中添加3％CaF2对还原反应有利，添加量过多，对镁的产出率影响不大； ※炉料中CaF2的添加量超过4％，还原后的炉渣发软性、不易扒渣，而且渣在扒渣时易吸附在还原罐罐壁上。 ●球团贮存时间的影响 炉料经过压型后，应立即送去还原，压型后至还原的贮存时间不应超过8h。 ※贮存时间长，球团会吸收空气中的水分而膨胀松散；还能吸收空气中的CO2使MgO与CaO复原为CaCO3；和MgCO3。吸湿后的球团不仅镁的还原效率低，还会使析出后冷凝的镁失去金属光泽而成为黑色。 　※ 球团的吸湿与空气中的水蒸气分压有关， 水蒸气分压愈大，球团的吸水性越大。 下表为室温及空气湿度的关系，及球团在不同水蒸气分压时的吸湿性。 从上面的两个表中数据对比可以明显看到，球团的吸湿性比煅白吸湿性更大，这主要的原因是球团中煅白的颗料很小，比表面积大，故更易吸湿。生产实践表明，球团贮存2h后(装在牛皮纸袋中)，纸袋便发热，贮存时间在8h后，纸袋中的团块将会全部吸湿而松散，这种炉料还原时还原效率极低。 ●炉料中的杂质的影响 　※炉料中的杂质SiO2、A12O3、Fe2O3、ZnO、MnO、Na2O、K2O等是由煅白、硅铁和萤石带来的。 ※这些杂质在还原过程中有的会被还原．如Na2O、K2O、ZnO、MnO等还原后，会与镁蒸气同时冷凝，影响结晶镁的纯度，使结晶镁中含有Zn、Mn、K、Na等金属杂质。 ※SiO2、A12O3、Fe2O3等杂质在还原过程中会与MgO和CaO造渣（成低熔点化合物与复杂硅酸盐炉渣），降低了MgO与CaO的有效利用率——原因： 低熔点化合物的炉渣，会妨碍硅和镁蒸气的扩散，使热量的传递减慢。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 冶金科学与工程学院 周向阳 第二讲 硅热法炼镁之 硅热法炼镁的基本原理 前言 ▲我国金属镁产量增大迅速。 1990年只有0.59万吨； 1999年镁产量达到12万吨，超过美国跃居第一； 2000年镁产量约为20万ｔ,几乎占世界产量的40%； 2006年镁产量达到