皮江法炼镁工艺原理
皮江法生产金属镁工艺流程图
仅供个人参考皮江法是1940 年左右发展起来的一种炼镁方法, 是我国金属镁冶炼其最具代表性、应用最广泛的硅热还原法工艺。
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。
将煅烧后的白云石和硅铁按一定配比磨成细粉, 压成团块, 装在由耐热合金制成的还原罐内, 在1150~1200℃及1.33~10Pa 条件下还原得到镁蒸气, 冷凝结晶成固态镁, 反应式是：然后经研磨与硅铁粉(含硅量75%) 和萤石粉(氟化钙95%)混合制球(制球压力9.8~ 29.4MPa) , 送入耐热钢还原罐内, 在1190 ~1210℃的温度及1.33~ 10Pa 真空条件下, 还原制成粗镁, 反应过程是： 2CaO(s) + 2MgO(s) + S i(s) 2Mg(g) + 2CaO + S iO2 (s)然后经过熔剂精炼、铸锭、表面处理, 产出金属镁锭。
MgCO 3·CaCO 3 MgO ·CaO+ 2CO 2皮江法纯镁仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
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冶金过程强化论文1
冶金过程强化论文论文题目：硅热法炼镁过程中的强化指导老师： XXXXXXXX班级： XXXXXXXX姓名： XXXXXXXX学号：XXXXX XXXX硅热法炼镁过程中的强化摘要：硅热法又称皮江法,是以白云石为原料、硅(铁)为还原剂、萤石为矿化剂,将煅烧后的白云石粉碎至200目左右,制成球团,装入还原罐,在1200℃左右的高温和小于13.3Pa的真空下热还原制得结晶镁,经精炼后再铸成镁锭。
20世纪80年代末期,皮江法在中国大陆得到了蓬勃发展,以连续40%的年平均增长速度,使中国成为世界生产金属镁的第一大国。
2004年全球原镁产量为64.4万吨,而中国原镁产量为45.0万吨,占了全球产量的69.88%,而中国镁产量的98%是用皮江法所生产。
关键词：白云石强化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61.3万吨，比1990年增长100倍。
我国镁工业发展之所以如此之快,一是改革开放的政策,市场经济调动了地方、集体、个体兴办炼镁企业的积极性;二是由于热法炼镁工艺的改进,使其投资少、技术可行。
目前我国炼镁方法几乎全部是热法炼镁。
本文将从还原时间、温度、配硅比及制球压力等方面对镁产出条件的选择及优化进行研究。
1、硅热法炼镁的基本原理1. 1 MgO还原的热力学原理为了将镁从氧化镁中还原出来，只有用对氧亲和力大于镁对氧亲和力的物质作为还原剂才行。
通常，衡量氧化物亲和力大小的是氧化物的标准吉布斯自由能。
图1-1中绘出了一系列氧化物标准吉布斯自由能与温度的关系曲线。
从上面图可知：各种氧化物的△G值均随温度的变化而变化，但变化的方向与幅度各不相同，有些曲线的相互位置都发生了变化。
从图还可推知，只有在温度超过2373℃以后，SiO2的稳定性才会高于MgO 的，才能发生如下反应：2Mg + O2 = 2MgO (1)Si + O2 = SiO2(2)2MgO + Si = SiO2 + 2Mg (3)计算表明：在温度低于2000K时，用Si还原MgO根本就不可能。
金属镁生产工艺原理介绍
金属镁生产工艺原理介绍1.电解法炼镁的各种工艺原理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。
其中后者最大的难点是如何去除MgCl2·6H2O中的结晶水。
一般来说：采用普通的加热法可以去除部分结晶水，生成MgCl2·3/2H2O。
但MgCl2·3/2H2O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。
DOW工艺1916年DOW工艺在美国Michighn的Midland首次得到应用。
当时所用的制备MgCl2的方法是将海水与煅烧白云石一起制成泥浆，与盐酸反应，生成氯化镁溶液，将其浓缩并干燥处理后生成MgCl2·3/2H20。
这种原料直接加入电解槽内进行反应，副产物氯气可以回收利用。
1941年道屋(DOW)化学公司在塔克赛斯自由港建立了一个工厂，从海水中提取镁的电解原料。
海水由引水槽引入，滤过淤泥后导人沉淀池，与石灰混合，过滤后与20 %HCl反应生成MgCl2，蒸发后得到固体氯化镁，然后经干燥炉干燥得到低水合氯化镁(MgCl2·3/2H2O)，成为DOW工艺电解制镁的原料。
许多生产厂家都采用与DOW工艺类似的方法电解海水来生产镁(见图1)，主要差别在于提取无水氯化镁的方法不同。
DOW化学公司通过在含大量MgCl2、NaCl 和CaCl2混合溶液的电解池中直接加入少量部分脱水氯化物来迅速脱水。
挪威诺斯克—希德罗(Norsk—Hydro)公司是欧洲最主要的镁生产商，通过在于燥的氯化氢气氛中加热MgCl2·6H2O来实现完全脱水。
前独联体则主要采用往电解池中加入无水光卤石来脱水。
最近，澳大利亚金属镁公司开发了一种制备无水氯化镁原料的全新工艺，在氯化镁溶液中加入一种称为Gylcol的物质，蒸馏脱水，然后喷雾氨生成六氨合氯化镁，接着焙烧制备高质量的无水氯化镁。
镁的冶炼方法
皮江法炼镁的工艺流程及其优缺点（来源：全球五金网日期：2010-6-9 点击：95 ）镁的冶炼方法总体上可分成三种：一种是电解法；一种是硅热法（皮江法）；另一种是碳热法。
皮江法炼镁的主要工艺流程是：白云石在回转窑或立窑中煅烧成煅白，经破碎后与硅铁粉（含硅75％）和萤石粉（含GaF2）＝95％）混合均匀制团，装入耐热不锈钢还原罐内，置于还原炉中，在1200-1250℃及真空的1.33Pa 真空度下还原制取粗镁，经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。
皮江法炼镁是中国现行普遍应用的一种方法：其优点是：1、规模能大能小，原材料可就地取材；2、成本相对电解法较低；3、技术不难掌握；4、在九十年代经济效益可观；5、镁的等级质量略高于电解镁等。
皮江法炼镁缺点：生产1 吨金属镁锭需要有消耗白云石12-14吨；无烟煤及烟煤8-10吨；副产还原渣5-6吨，这些还原渣目前还没有发现更好的用途，污染环境；劳动强度大，原料车间粉尘污染严重。
镍含量太低，如要回收用浮选法，但杂质镁可能不易控制。
一般工厂用什么冶炼镁，对人体有害吗？答：有害。
镁是在自然界中分布最广的十个元素之一，但由于它不易从化合物中还原成单质状态，所以迟迟未被发现。
长时期里，化学家们将从含碳酸镁的菱镁矿焙烧获得的镁的氧化物苦土当作是不可再分割的物质。
在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。
1808年，戴维在成功制得钙以后，使用同样的办法又成功的制得了金属镁。
从此镁被确定为元素，并被命名为magnesium，元素符号是Mg。
镁是一种参与生物体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素。
镁影响细胞的多种生物功能：影响钾离子和钙离子的转运，调控信号的传递，参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成；可以通过络合负电荷基团，尤其核苷酸中的磷酸基团来发挥维持物质的结构和功能；催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖及细胞分化的调控；镁还参与维持基因组的稳定性，并且还与机体氧化应激和肿瘤发生有关。
皮江法制镁的原理及前景
金属镁工业制法镁存在于菱镁矿（碳酸镁）MgCO3、白云石（碳酸镁钙）CaMg(CO3)2、光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl2·H2O中。
目前镁冶炼的方法主要有两种:1、从尖晶石、卤水或海水中将含有氯化镁的溶液经脱水或焙融氯化镁熔体,之后进行电解,此法称为电解法;2、用硅铁对从碳酸盐矿石中经煅烧产生的氧化镁进行热还原,此法称为热还原法。
1808年,科学家戴维以汞为阴极电解氧化镁,在人类历史上第一次制取了金属镁。
18世纪30年代,法拉第第一次通过电解氯化镁得到了金属镁。
第一次世界大战开始之前,法国、德国、英国和加拿大都实现了镁的工业生产,但产量有限,大约年产量几百吨,主要用于军事方面。
19世纪80年代,才由德国首先建立工业规模上的电解槽,电解无水光卤石生产金属镁,从此开创了电解法炼镁的工业化时代。
后经不断在工艺和设备方面的改进,直到目前世界上采用的就是这种电解法。
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以下几种具体的方法:道乌法、氧化镁氯化法、光卤石法、AMC法、诺斯克法。
电解法因为其生产工艺先进,能耗较低的优点,是一种极具发展前景的炼镁方法。
目前,发达国家80%以上的金属镁是通过电解法生产。
由于金属镁的需求越来越大,电解法生产金属不能够满足镁的需求,因此催生了金属镁的热还原法冶炼。
第二次世界大战期间,热还原法生产镁的技术迅速发展起来。
使用硅作为还原剂还原氧化镁实现于1924年,但此时还未应用于工业生产。
第二次世界大战期间,意大利科学家发明了在真空高温炉内用硅铁还有白云石生产镁的工艺;同期,奥地利科学家发明了用碳直接还原氧化镁来生产镁的亨氏格技术。
第二次世界大战以后,这些工艺用于工业化生产。
1941年加拿大教授L.M.皮江在渥太华建立了一个以硅铁还原煅烧白云石炼镁的试验工厂,获得了成功。
皮江法炼镁还原工艺参数优化研究
皮江法炼镁还原工艺参数优化研究镁是现代工业中重要的金属材料，它具有良好的抗腐蚀性、优异的力学性能、质量轻、价格低等优势，用于制造航空航天、船舶建设、动力机械、汽车制造、电气、电子、原子核及核能工业等领域。
的开发利用遵从节约能源，减少铁铝等常规材料的原则，起到节能、减排的作用。
在镁的开发利用中，皮江法是目前最为普遍的镁冶炼还及处理技术，它以氧气熔融铝矾冶炼镁，是一种具有很广的应用前景。
但也存在着传统皮江法镁冶炼还原过程中，对镁含量和品位不能满足设计要求，熔炼过程污染较严重等问题。
为了解决这些问题，开展了皮江法镁还原工艺参数优化研究。
本研究采用实验室模拟熔炼，通过试验归纳出影响皮江法镁还原工艺的主要参数，并对参数的变化规律进行了分析。
实验以高氯铝矸石、氧气和高炉铝碳为原料，具体参数为：氧气：气体流量1.5-2.5 m3/h，浓度21.5-23.5%；高炉铝碳：点火剂C，投料量25-35kg/h；热场温度1550-1700℃；镁温度1550-1600。
为了获取更好的熔炼还原效果，研究小组对熔炼环境参数进行了调整和优化，其中氧气流量和浓度采用定值模式，热场温度采用定温模式；铝投料量采用调整量模式，镁温度采用梯度模式来熔炼镁。
本研究结果表明，熔炼时间、浓度和温度是影响镁还原工艺的主要参数，而铝点火剂C、高炉铝碳投料量和镁温度又是影响这三个参数的重要因素。
高炉铝碳投料量调整在25~35kg/h范围内，镁温度调整在1550~1600℃范围内，熔炼时间和浓度调整在30-45min和21.5-23.5%范围内；经优化调整后，镁品位从原来的20%左右提高到30%以上，工艺效率和回收率也有了显著的提高。
本研究的结果可以为优化皮江法镁还原工艺提供重要的依据，减少熔炼过程中的能耗，同时为持续发展的镁冶炼工业提供有力的技术支持。
总之，本研究在镁冶炼工艺中提出了优化参数的新思路，以期解决皮江法镁还原工艺中出现的问题。
未来，将进一步开展更多实验，优化工艺技术参数，提高镁品位，减少能耗，促进镁冶炼工业持续发展。
皮江法连续生产金属镁的方法
山西冶金SHANXI METALLURGY Total178 No.2,2019总第178期2019年第2期行业纵横DOI:10.16525/l4-1167/tf.2019.02.24皮江法连续生产金属镁的方法吴建奎(山西省大同煤矿集团蒲洲热电(蒲宣能源)公司，山西永济044500)摘要：采用还原罐排出的细灰或者是其他比较细的粉状末料等，和颗粒状原料混合物料所形成的密封，利用倾斜布置的还原罐所形成的物料流动性，实现保持真空状态下的连续进出料，从而实现金属镁的机械化和自动化的连续生产。
关键词：皮江法金属镁连续生产镁合金真空冶炼中图分类号:TB822文献标识码:A文章编号:1672-1152(2019 )02-0059-03在现代社会，金属镁由于其优异的性能和较大的储存量，获得了非常广泛的应用。
我国金属镁的生产,绝大多数使用的是一个意大利人发明的皮江法，也就是通过加热耐热钢制造的还原罐中的原料，再加上对还原罐抽真空，在高达1200七的时候，使原料中的金属镁成为蒸气，然后凝结在外面有冷却水的凝结室里，从而实现从矿石原料到金属镁的冶炼过程。
对于皮江法来说,其工艺流程和设备较简单、建厂投资少、生产规模灵活、成品镁的纯度高，其炉体小、建造容易、技术难度小，并且可以直接利用资源丰富的白云石作为原料。
但是皮江法热利用率低、还原罐寿命短、还原炉所占的成本较大，属于劳动密集型和高耗能型产业。
尤其是其生产过程中需要保持一定的真空度，所以至今不能连续生产，无法实现机械化和自动化，不仅造成了工人们繁重的体力劳动,而且能耗高不环保,不能适应现代化的社会生产要求叭1金属镁皮江法原理为了解决金属镁皮江法的生产过程的问题，本发明提供一种金属镁连续生产装置，它主要是利用物料越细小其透气性越不好的特点，使用金属镁生产中还原罐排出的细灰，或者是其他比较细的粉状末料等，和原料的颗粒状物料混合后混合物料所形成的密封来保持还原罐和进料系统在生产过程中的真空度，实现进料过程中动态的密封。
金属镁皮江法生产工艺流程
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2010．5．10第3期
硅热法又分为皮江法（Pidgeon）、波尔扎诺法(Bolzano)和玛格尼特法(Magnetherm)三种。
皮江法炼镁工艺原理
皮江法炼镁工艺原理
皮江法生产金属镁是以煅烧白
云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为
催化剂，进行计量配料。
粉磨后压制成球，称为球团。
将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气。
镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。
再经熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。
皮江法炼镁生产工序
皮江法炼镁生产工序
（1）白云石煅烧：将白云石在
回转窑或竖窑中加热至1100～
1200℃，烧成煅白（MgO·CaO）。
（2）配料制球：将煅白、硅铁
粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球。
（3）还原：将料球在还原罐中加热至1200+10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁。
（4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁。
（5）酸洗：将镁锭用硫
酸或硝酸清洗表面，除去
表面夹杂，使表面美观。
（6）造气车间：将原煤
转换成煤气，作为燃料使
用。
直接使用原煤的镁厂
没有造气车间。
皮江炉
波尔扎诺法是皮江法炼镁的改进方法。
与皮江法炼镁的主要不同在于采用了竖式电内热还原炉。
此法由于意大利的波尔扎诺(Bolzano)镁厂试验成功而得名。
20世纪80年代这种方法的镁最高年产量为1．2万吨，近年对设备进行了改造后，年产镁能力降为8000吨。
每吨镁耗用白云石10.1吨、硅铁(含硅75％)1吨，还原周期24小时，还原炉产镁2吨每天，精炼熔剂消耗0.16吨。
玛格尼特法起源与法国，中国、日本曾使用该法。
该法炼镁采用连续定时加料、周期性出镁出渣，又称为半连续硅热法。
这种方法以
白云石、铝土矿为原料，硅铁为还原剂，在单相真空电炉中于1500～1600℃、3400～4000Pa 真空下还原生产金属镁。
（摘自：中国镁业网、《镁合金及应用》、中国钢铁百科网）
镁合金镁合金：：给电动自行车给电动自行车““减负减负””
“镁合金有一系列的优越性，在自行车的应用中，具有高刚性、 高抗震性、高抗弯曲性；它工艺性好，容易挤压变形；材料可以完全回收，没有废料，在环保上是清洁的，没有对环境有害的东西。
”在3月底举行的第三届中国电动自行车产业发展高峰论坛上，俄罗斯教授尤尔金的观点，博得了中国电动自行车业内人士的广泛认可。
镁及其合金具有密度小、比刚度11、比强度高22、阻尼性33
好以及易于回收等特点，在航空航天、汽车、摩托车、自行车领域已经得到了产业化应用，目前汽车等车辆领域已经把单车用镁量作为衡量汽车先进性的标准之一：欧洲和美国汽车每辆汽车使用镁合金零件5.8～23.6公斤，我国汽车单车用量不到10公斤。
随着近年来轻质化和轻便化的潮流，中国电动自行车产业也开始越来越多地采用镁合金。
天津市自行车行业协会理事长龚孝燕认为，电动自行车产品的轻质化和轻便化，是发展节能减排低碳产品和绿色产业的题中之意。
从提高电动自行车产品减重节能的低碳品质的创新要求上看，开发和应用轻质化新型工程结构材料和高性能蓄电池对提高电动自行车产品质量性能，降低“碳足迹”有着革命的意义。
要减轻自行车的重量，那么必须选择更加轻质又具有极高综合力学性能的材料，镁合金就是其中最好的选择之一。
自2006年起，天津自行车行业协会开展镁合金推广应用，实施了镁合金自行车产业化开发规划，引导企业加大投入和攻关研发力度，逐步掌握了镁合金材料开发和焊接、变型、防腐处理等工艺技术，逐步构建起以天津东义万吨镁合金材料和车架制品开发能力为核心的镁合金材料链、零部件配套链和人才技术链，为实现百万辆镁合金自行车和电动自行车的产业化开发能力构建强大基础。
镁合金电动自行车产品开发，也有力带动了锂离子动力电池的推广应用。
“在自行车的轻量化过程中，镁的轻量化与锂电池这两个新产品的优点突出，而能够在自行车上很好地结合起来，成为一对黄金组合。
相得益彰，互为依托，成为电动自行车减重的点睛之笔和核心竞争力。
”保定市东启镁合金型材有限公司刘胜说。
（摘自：《中国质量报》）
上文注释上文注释：：
1、比刚度比刚度：：较高说明材料重量轻，而刚度大。
这是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求之一。
2、比强度比强度：：材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比，优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。
3、阻尼性能阻尼性能：：是指物体内部消耗振动能量的能力。
材料的阻尼性能具有减少振动、降低噪声和提高疲劳性能的作用。
海城菱镁矿海城菱镁矿资源简介资源简介资源简介
菱镁矿的用途与技术经济指标。