镁的生产方法.doc

镁的生产方法根据资源和种类不同，生产镁的种类有两大类，即氯化熔盐电解法和热还原法。一、电解法氯化熔盐电解法包括氯化镁的生产及电解制镁两大过程。该方法又可分为以菱镁矿为原料的无水氯化镁电解法和以海水为原料制取无水氯化镁的电解法。其中后者以最大的难点是如何去除 MgCl26H2O中的结晶水，生成MgCl23/2H2O。但MgCl23/2H2O在空气中加热时很容易发生水解反应，生成不利于电解过程的杂质，如Mg(OH)2。电解法生产镁的工艺很多，但基本原理相同，其中最有代表性的有DOW工艺、I.G.Farben工艺、Magnola工艺等。二、热还原法根据还原剂不同，又分为硅热法、碳化物热还原法和炭热法，其中后两种在工业上较少采用。硅热法又分为外热法和内热法。采用硅铁还原氧化镁生产金属镁的工艺有Pidgeon工艺(皮江法)和Magnetherm工艺。皮江法工艺属于外热法，马格内姆工艺属于内热法，根据生产的连续性又分为间歇式和半连式。皮江法工艺和马格内姆工艺应用极为广泛。镁生产热还原法之Pidgeon皮江工艺1941年加拿大科学家皮江(L.M.Pidgeon)教授发明了一种硅热还原炼镁工艺，称为Pidgeon工艺。该工艺将煅烧后的白云石和硅铁按一定比例配比磨成细粉，压成团块，装在由耐热合金制成的蒸馏器内，在14231473K及0.01-0.1Torr(1Torr=133.322Pa)条件下还原得到镁蒸气，冷凝结晶成固态镁，再熔成镁锭。其还原反应为2(CaOMgO)固+Si(Fe)固=2Mg气+2CaOSiO2固+Fe(Si)固该工艺投资少，产品质量高，但不能连续生产、成本比电解法的高。加拿大、中国和印度均建有采用Pidgeon工艺生产镁的大厂，特别是近年来国内很多大中小型企业均采用Pidgeon工艺生产镁，使原镁产量急剧增加。炼镁的原料和技术方法简介镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，地壳表层金属矿的含量为2.3wiki%/wiki，居常用金属元素的第八位。镁在盐湖及海洋中的含量也十分可观。在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁金属材料是社会可持续发展的重要措施之一。我国是镁的资源大国，菱镁矿储量居世界首位，约27亿吨，占全球储量的22.5%。此外，在青海盐湖还有储量巨大、我国所独有廉价高品质镁资源。青海柴达木盆地的33个盐湖中，共含镁盐31.5亿吨，特别是在青海察尔汗盐湖中，钾肥生产排放的老卤经过简单盐田自然蒸发结晶，无须纯化便可获得符合炼镁纯度的水氯镁石（MgCL26H2O），成本十分低廉，这在世界上是独一无二的，目前还基本处于未开发利用状态。水氯镁石经脱水后即可成为我国镁工业中电解法制镁取之不尽，用之不竭的理想原料。炼镁原料还有一种是来自西部的白云石，其储量丰富，已探明储量在40亿吨以上，适于开采，品位较高。截止目前，我国的原镁产量占全球产量的69%以上，是世界上第一大镁生产国。中国金属镁产量最大的省是山西省，目前镁生产企业有70余家，山西省金属镁的产量占世界总产量的30%，占全国产量的70%。炼镁的现代方法主要有三种，即：电解法、硅热法、电炉法电解法炼镁是当今世界镁工业生产的主要方法，其产量约占全部镁产量的60%。电解法多采用电解熔融的无水氯化镁，在阴极上析出镁，在阳极上生出氯气，这样就造成空气污染，因此，此种生产方法在环保治理方面是一个十分严重的难题，氯气必须综合利用。硅热法炼镁主要是指以硅铁合金做还原剂在高温、真空的条件下，以硅铁合金中的硅还原煅烧过的白云石而生成氧化镁，生产出镁的蒸汽，经冷凝结晶成粗镁。此种方法是加拿大人皮江于1942年发明的，故又称“皮江法”（Pidgeon Process）。该法经过60多年的不断改进和完善，虽然已经成为世界上镁冶金的一种主要生产方法，尤其在中国有90%的镁都是采用皮江法生产的，但是该法主要存在耗煤量大，投资高；还原罐寿命短；存在wiki环境/wiki污染问题；该法炼镁属于劳动密集型企业，生产劳动强度比较大等缺点。电炉法在法国又称“玛格尼法”（Magnetherm Process），它起源于法国，并在法国应用比较广泛，但在国内该法少，它在国际上处于科技含量较高，工艺技术领先的地位，并在法国镁厂应用的基础上又作了技术改进。其主要技术特点是：1.该项炼镁技术是利用煅烧的白云石高温热料直接装入真空炼镁电炉，电炉内利用熔渣电阻发热（内热法）进行还原金属镁，原料不象皮江法那样磨面压球，既繁锁又有严重的粉尘污染的情况，同时由于高温煅白直接入炉，解决了煅白吸湿利用率低原料消耗高的毛病，由于余热（平均600）的利用而大大降低了炼镁能耗及炼镁成本。另外，电阻发热内热法炼镁本身，热效率比皮江法外部加热要高出一倍多，因此能耗降的更低。2.该工艺炼镁炉衬（炭素材料），使用寿命长，造价低，是皮江法使用高镍铬钢还原罐价格（可比）的1/30左右，从而大大降低了冶炼成本。该法炼镁是在液态下进行还原的，所以还原剂硅铁利用率增高，消耗比皮江法大大减少，因此提高了还原效率，降低了成本。3.该工艺冶炼还原的全过程是在电炉至真空系统中全封闭情况下进行的，同时尾气是通过水环真空泵的水过滤后排入大气，基本上消除了皮江法炼镁的严重污染问题，所以从磨面粉尘，到烟尘排放及排渣等污染问题全部得到了解决。4.该工艺科技含量高，工艺技术先进，是可连续的自动化组织生产。5.该工艺的基本建设投资是皮江法的80%，是氯化电解法的20%，投资较低。6.该工艺生产效率高，一台外径3.5m的电炉（3200KVA）年产金属镁为2000吨，而皮江法需十几台18罐炉子和200支还原罐，并且占地面积比较大。7.生产工艺过程简捷，生产劳动强度低，生产工人只需皮江法的50%。8.不用还原罐，能耗低，硅铁消耗低，渣可回收利用，劳动工资费用低，从而使该法生产成本比皮江法大大降低。因此我认为国内炼镁采用的技术应根据当地实际情况在电解法和电炉法中选择，将来才不会被淘汰。申请专利号CN98121832.6 专利申请日1998.11.04 名称石英砂制备工业硅的生产方法 公开（公告）号CN1259485公开（公告）日2000.07.12 类别化学；冶金颁证日优先权申请（专利权）永川市科学技术委员会 地址402162重庆市永川市胜利路70号发明（设计）人杨俊锦; 韩志范; 陈光碧 国际申请国际公布进入国家日期专利代理机构代理人摘要本发明生产方法包含配制炉料及矿热炉冶炼。其特点是采用从未用过的石英砂为原料。以石英砂公斤及碳质还原剂公斤配制炉料，碳质还原