镁冶炼工艺方法改进探讨

毕 业 论 文题 目： 镁冶炼工艺方法改进探讨 姓 名： 付光辉 学 号： 0504205021 指 导 教 师 ：陈明彪（教授） 年 级 专 业 ：2005 级冶金工程 所在学院和系： 机械系 完 成 日 期： 2009 年 06 月 08 日 青海大学本科毕业论文：镁冶炼工艺方法改进探讨机械系IV答 辩 日 期： 2009 年 06 月 13 日 镁冶炼工艺方法改进探讨摘 要本文从镁冶炼的各个方法入手，探索镁冶炼工艺改进的方法。通过相关试验及相关书籍的查阅对镁相关冶炼方法进行研究，找出镁冶炼各个方法中的缺陷，并通过相关试验和相关书籍及老师的指导找出改进冶炼方法的措施。进而达到提高镁质量、降低成本的目的。关键词：镁 冶炼工艺 真空还原THE IMPROVEMENT AND DISCUSSION OF THE MAGNESIUM SMELTINGS PROCESSMETHODABSTRACTIn this paper, various methods of magnesium smelting start magnesium smelting process to explore ways to improve. Through the relevant testing and inspection of books related to the magnesium smelting methods of research to identify the various methods of smelting magnesium deficiencies, and related test and relevant books and teachers to identify measures to improve methods of smelting. Magnesium to achieve quality, reduce costs.Key words： Magnesium, Smelting process, Vacuum and restore目 录前言 .11 基本原理 .31.1 热还原法炼镁 .31.1.1 皮江法 .31.1.2 巴尔札诺法 .41.1.3 玛格尼法 .51.2 电解法 .51.2.1 道乌法 .51.2.2 氧化镁氯化法 .51.2.3 诺斯克法 .51.2.4 光卤石法 .51.3 真空蒸馏原理 .52 镁冶炼工艺方法改进措施 .62.1 现有方法的优缺点及改进措施 .62.1.1 皮江法 .62.1.2 电解法 .62.2 真空碳热法冶炼镁的探讨 .72.2.1 真空碳热法炼镁原理 .72.2.2 工艺设想 .72.2.3 实验研究 .82.2.4 现有实验遇到的问题及分析 .103 讨论 .114 结语 .12参考文 献 .13致谢 .14附录附录 I：外文资料翻译附录 II：撰写读书笔记前言机械系 1前言镁是一种发现和应用都比较晚的轻活泼金属，由于其优良的物理性能和机械加工性能，在短短的近200 年的时间里，镁工业得到了快速发展。随着镁冶炼工艺和镁合金材料的不断发展，镁以“时代金属”的角色出现在冶金材料的舞台上，成为有色金属中的佼佼者，现在镁已经成为继铜铝铅锌之后的第五大有色金属。加上镁蕴藏量丰富，因此被人们誉为21世纪最有前途的轻量化材料和绿色金属工程材料。由于现代工业的飞速发展，金属材料的消耗急速增加，一些传统金属资源已逐渐趋于枯竭。具有资源优势的金属镁，其市场潜力却尚未充分挖掘，其开发利用远不如钢铁、铜、铝等成熟。因此如何加速发展镁工业，扩展镁的应用领域，进一步开发我国镁的资源优势和市场优势，已成为我国当前的重要任务之一。我国蕴藏着十分丰富的矿石镁资源和海水卤水镁资源。菱镁矿约31.45亿吨，占全球总储量的22. 5%，处于世界第一位。矿床主要集中在辽宁和山东两省（储量占全国的95%），大部分为大中型矿床，开采条件比较好，适合于露采、机械化作业和规模经营。矿石质量优良，符合炼镁要求的、级矿就占到78%，在国际市场上具有很强的竞争力。我国的白云石资源也十分丰富，已探明的储量在40亿吨以上，矿床主要分布在辽东半岛、冀东、内蒙古、山西、江苏、福建、湖北、湖南等地。我国盐湖卤水中镁盐储量为48.15亿吨，其中氯化镁31.43亿吨，硫酸镁16.73亿吨。正在开发中的察尔汉盐湖，已探明的氯化镁储量就达16.5亿吨。我国拥有漫长的海岸线，海水中氯化镁和硫酸镁的储量分别达到4493亿吨和3570亿吨。1938年日本在我国的东北抚顺建立了第一个镁车间，抗战结束后，这个镁车间没有再恢复生产。1957年在苏联的帮助下，在原来的基础上建了一个年产3000t的金属镁车间，工艺采用菱镁矿干团炉料氯化生产熔融氯化镁，再经过电解生成金属镁。从新中国成立初到今天，中国镁冶炼工业经过近50年的发展，尤其是20世纪末随着皮江法的广泛推广应用，中国的镁工业发展的更快，大一点的炼镁企业就有一百多家。自1998年以来我国的镁产量一直居世界首位，2005年我国原镁产量近47万吨，出口量为35.3万吨，占世界市场份额的75%，已经连续 8年居世界首位。产量在十种有色金属中排第五，出口额居第四位，净出口创汇额居有色金属之首。常用的金属镁冶炼工艺方法有热还原法和电解法。但两种方法都存在这样何那样的缺点：例皮江法白云石原料耗量大、能耗高、还原效率低、硅铁耗量大、还原周期长、还原罐耗量大、粗镁质量不稳定、部分杂质（Mn、Si 、Al 、Ni）含量偏高等等。在实际的工业生产中，还存在温度不均匀、过烧严重、产量低、煅白的质量不稳；能源和资源的浪费，而且排放出大量的废气，造成比较严重的环境污染。现有的改进方法有：在主要的物料破碎和物料混合工序，增加粉尘收集装置，一方面减少污染，同时也极大减少了跑冒滴漏。采用计算机优化程序优化出最佳配硅比，既可以得到最佳的出镁率，同时又保证了最恰当的硅利用率。提高产量，降低成本。通过采用煅白、硅铁、萤石三种原料混合磨的方法，可以保证炉料的细度和混合度。同时，使炉料混合更均匀，也减少了与空气的接触几率，保证了炉料的质量。改进还原罐结构、采用新型保温材料、切断热短路、提高内部介质的综合导热系数、改变升华和结晶路径、改进炉型，采用水煤浆对还原罐底部加热等途径。电解法制取的粗镁中主要含有电解质中的氯化物及Fe、Si 、Ni、Cr、Mn和K、Na等金属杂质，其存在会降低镁及其合金的耐腐蚀性能。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；其废气、废水、废渣处理的任务重、费用高；设备和厂房由于腐蚀严重，维修费用高等缺陷。现有改进方法有： 将电解的原青海大学本科毕业论文：镁冶炼工艺方法改进探讨机械系2材料由粒状氯化镁经过无水氯化氢脱水转变为水球氯化镁，使原料准备阶段的能耗由15 kWh/kg降到了10 kWh/kg。改进氯压系统等途径。热法炼镁方面，碳热法炼镁是人们研究的一个热点。与其它的炼镁方法比较，真空碳热法炼镁有如下的优点：镁蒸气可直接冷凝成块状的结晶镁，省去了后续镁粉再蒸馏工艺，解决了镁粉易燃的安全问题。还原剂用的煤比硅铁便宜，而且来源广、易于获得。有可能研制出新的真空炉突破罐子容量的限制，提高热效率和单台设备的产能，改善劳动条件。冶金过程在密闭的真空