硅热法炼镁试验研究_控制参数对煅1白质量和蒸镁效率的影响
镁冶炼生产中各种因素对还原过程的影响
镁生产工艺培训镁生产中各种因素对还原过程的影响是多方面的，首先是白云石质量的影响煅后白云石的活性和灼减对还原过程有较大影响，活性越高，灼减越低，对还原反应越有利。
当白云石的活性度达到35%时，镁的实收率可达到85%--87%。
灼减高低会延长真空达标时间，不仅影响粗镁的产出率，而且会造成粗镁结晶状态变坏和污染粗镁，进而影响镁的实收率。
因此要求煅后白云石灼减小于0.05%。
（2）硅含量的影响炉料中配入的硅含量越高，在相同还原时间和还原温度下，粗镁的产出率越高。
日本小松龙造的表明用含硅量75%的硅铁作还原剂，当Si/2MgO 由1.0提高到1.3,还原30 分钟时,镁的实收率提高了约12%;还原到90分种时,镁的实收率提高了约8%。
由此可见，提高硅含量，不仅可以提高镁的产出率，还可以加快反应速度。
但随着硅铁配入量的增加，硅的利用率下降。
当Si/2MgO由1.0提高到1.3,还原30分钟时,硅利用率下降约7%,还原到90分钟时,下降约20%.（3）炉料细粉度和制团压力的影响炉料的细粉度越细，则还原反应速度越快，镁实收率越高。
制团压力越大，则镁的实收率提高，硅利用率提高，料/镁比降低。
（4）还原温度的影响还原温度升高，反应平衡蒸气压急剧变大，因而镁的的实收率越高。
（5）还原真空度的影响真空度越好，镁的实收率越高。
另外，真空达标越快越好，长时间不达标，还原剂硅铁会发生氧化，降低反应效率；生成的镁蒸气也会被氧化，降低镁实收率。
此时粗镁的结晶状态也会恶化，产生粉末和粗大结晶，碱金属的分离较少，出镁时着火，造成精炼实收率降低。
（6）还原罐装料量的影响装料时，由于填充方式不同，还原反应速度不同。
球团间的空隙为镁蒸气的通道，空隙小时，局部蒸气压接近饱和，反应变慢。
因此，球团的装入量和罐内容积应有一个适当比率。
据小松龙造的实验结果，密度为2.0g·cm-3的球团，装料量为0.8kg·L-1时比较合适，此时，球团容积和罐容积比为40%。
硅热法炼镁还原罐导热装置的试验和数值模拟
硅热法炼镁还原罐导热装置的试验和数值模拟苏明1,谢水生2,闫亮1,徐河2,杜凤山1(1.燕山大学机械工程学院,秦皇岛066004;2.北京维恩克材料有限公司,北京100088)摘要:首先通过分析还原罐中心温度变化曲线,提出了在罐内安装导热装置的必要性,然后设计了导热装置的形状,通过试验并进行了改进,验证了传热效果和对镁结晶的影响。
通过A N SYS 模拟安装导热装置后罐内温度场,计算了中心温度达到反应温度所需要的时间,并和没有安装导热装置的温度场进行比较,从而为缩短了还原时间提供了依据。
关键词:导热装置;还原罐;硅热法炼镁;数值模拟中图分类号:T F 822 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2007)04-0018-03Experimental Study on Conduction Device in SilicothermicReduction Pot and Numerical SimulationSU Ming 1,XIE Shui -sheng 2,YAN Liang 1,XU He 2,DU Feng -shan 1,(1.The Coll ege of Mechanic al Engineering ,Yans han Univers ity ,Qinhuangdao 066004,China ;2.Be ijing Winca Corporation ,Beijing 100088,China )A bstract :The temperature curve of the point in the central axis of reduction pot is analyzed ,the necessity of fixing the co nductio n device in the po t is brought forw ard .Then ,the mo de of the device is de signed .It is im pro ved by expe riment .Thermal conduction effect and mag nesium cry stal a re verified by ex periment .Thermal field o f fixed the conduction device is simulated by ANS YS ,the time of the cente r temperature up to the reaction tem perature is calculated ,w hich is co mpared w ith the thermal field of the unfix ed .Keywords :Co nductio n device ;Reductio n po t ;Silicothermic ;Numerical -simulatio n 基金项目:国家自然科学基金重点项目资助(50435010,5053402)作者简介:苏明(1980-),男,硕士研究生 在工业炼镁中皮江法存在着高能耗、污染严重、时间长、热效率低等缺点,其中还原效率低的主要原因是还原罐内导热慢,还原时间长达12小时,因此改善还原罐内导热,提出有效的传热方法,对于缩短还原周期,提高能源利用率有着重要的意义。
硅热法炼镁白云石煅烧节能技术研究及最新进展
2 最近几年出现的白云石煅烧新炉窑
2. 1 新型节能型回转窑 新型节能型回转窑于 2006 年开始出现在镁行
业并作为煅烧白云石的设备, 此设备出现后对当时 的白云石煅烧是一次较大的革新。新型节能型回转
2010年第 9期
型主要有直筒窑和变径窑两种 [ 3, 8] 。在上世纪硅热 法镁厂的规模普遍较小时 (一般镁产量低于 1000吨 每年 ), 竖窑应用的比较普遍 [ 9] , 它的优点是结构简 单, 投资小。但是老式竖窑采用煤作燃料, 燃烧煤产 生的黑烟对环境造成较大的污染, 而且与回转窑相 比, 竖窑产量低, 损耗大, 含有欠烧或过烧料, 煅白的 水化活性只能达到 28% , 煅白活性低。因为煅白在 窑内停留时间长, 易吸水和粉化, 热效率低, 料层阻 力大, 煅烧料粒度 ( 60mm~ 150mm)相差较大等问题 [ 8]。而且随着小镁厂的陆续 关停, 燃煤竖窑已基 本退出金属镁行业。
回转窑煅烧白云石, 可以根据窑内温度将窑分 为高温、中温、低温三段无明显界限的连续区域来达 到煅烧目的。煅烧温度对煅白质量影响较大, 一般 中间煅烧带温度控制在 1150e ~ 1250e , 过高或过 低均对白云石煅烧质 量有影响 [ 3 ] 。最近的研究发 现, 当白云石的分解过程结束后, 如不迅速将煅烧白 云石从高温环境中移出, MgO 晶粒长大并逐渐失去 活性, 而结晶增大后的 M gO、CaO 使 煅白的水化活 性降低, 水化活性度降低则直接影响到还原时镁的 实收率, 这一点对镁生产实践很有帮助。
通过这种方式可以提高燃料的利用率, 但是也 存在一些问题。主要有需要建设较长的烟道, 而且 烟道的保温和密封需要消耗较多的耐火材料和保温 材料, 还需要较大的土建投资。而且烟气通过这段 烟道的温降也是一个不容忽视的问题, 再加上余热 锅炉的排烟温度依然较高, 达 300e 以上。
重庆隘口白云石矿硅热法炼镁试验
重庆隘口白云石矿硅热法炼镁试验陈婧;余红林【摘要】重庆秀山县隘口白云石矿MgO品位20.88%,主要呈细晶结构,主要矿物为白云石,是优质的炼镁原料.为合理开发利用该资源,采用硅热法进行炼镁试验.结果表明:在煅烧粒度0.25~3mm(需水洗)、煅烧时间60min、煅烧温度1080℃,可获得水化活性度35.32%、灼减0.32%的合格煅白;在炉料配硅比M=1.2、w(煅白):w(硅铁):w(萤石)=79.44:17.57:2.99、制球压强332~346MPa,还原温度1170℃、还原时间120min、还原真空度5.2~7.2Pa的条件下进行真空还原镁试验,可获得白云石镁还原率95.27%、硅利用率79.62%、粗镁纯度99.641%良好指标,为进一精炼镁提供了基础.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2017(033)008【总页数】4页(P117-120)【关键词】白云石;硅热法;炼镁;真空还原【作者】陈婧;余红林【作者单位】贵州省地质矿产中心实验室;贵州省贵金属矿产资源综合利用工程技术研究中心;贵州省地质矿产中心实验室;贵州省贵金属矿产资源综合利用工程技术研究中心【正文语种】中文Abstract There is 20.88% MgO in Aikou dolomite ore from Chongqing Xiushan country. The dolomite ore is a good raw material for magnesium smelting whose structure is mainly fine-grained structure, and the main mineral is dolomite. In order to develop and utilize the resource reasonably, magnesium smelting experiments was conducted by silicon thermal process. The results indicated that，at 0.25～3 mm (water-washed) of calcining particle size，60 minutes of calcining time and 1 080 ℃ of calcining temperature, qualified calcined dolomite with hydration activity 35.32% and burn down 0.32% was obtained；when the value of the silicon ratio in the furnace burden is 1.2, the mass ratio of calcined dolomite, ferrosilicon and fluorite is 79.44∶17.57∶2.99, the ball manufacture pressure range is 332～346 MPa, the reduction temperature is 1 170 ℃, the reduction reaction time is 120 minutes, the reduction reaction vacuum degree is 5.2～7.2 Pa，a good index that magnesium reduction rate of the dolomite is 95.27%, silicon utilization rate is 79.62% and crude magnesium purity is 99.641% was reached via vacuum reduction magnesium experiments, which can provide the foundation for further refining magnesium.Keywords Dolomite， Silicon thermal process, Magnesium smelting, Vacuum reduction金属镁因密度低、强度高、刚性好、压铸性能好成为一种极为重要的金属材料，广泛应用于航空、航天、汽车、电子等工业领域[1]。
锻白中硅、钙等组分对真空碳热还原制取金属镁的影响研究
锻白中硅、钙等组分对真空碳热还原制取金属镁的影响研究通过理论分析的方法，分析温度、时间和真空度等因素对还原反应的影响规律，进而通过实验分析锻白中CaO和SiO2的赋存形态，研究真空碳热还原条件下CaF2、CaO和SiO2的作用机理，得出其含量对锻白中镁还原率的影响规律。
标签：钙；真空；碳热还原；镁前言目前，常用金属面临着资源枯竭的危险，用另一种金属来代替常用金属是一项亟待解决的问题。
镁，有许多优良的性能，其应用范围越来越广泛，全球的消费量也逐年增加。
白云石含有丰富的镁资源，且在我国白云石储量大、质量高、分布范围广，使得白云石成为炼镁的主要原料。
目前，生产镁的工艺——皮江法和电解法存在诸多问题，国内外研究人员逐渐探索出了一条新的生产镁的工艺——真空碳热还原法。
真空碳热还原法，采用廉价的碳做还原剂直接还原含镁矿物制备金属镁，不仅保护了环境，也降低了能耗。
鉴于这种方法处于基础研究阶段，完整的真空碳热还原工艺还没有完全建立起来，还存在诸多亟待解决的问题，比如碳质还原剂的选择、含镁矿物应以何种方式进行预处理、还原反应前物料状态等。
因此，对真空碳热还原法制镁工艺的深入研究具有深远意义。
1 锻白中硅、钙组分对金属镁还原率的影响实验前通过查阅相关文献，得出温度、时间和真空度等因素分别对氧化镁还原率的影响，并结合本实验室条件设计实验方案。
即：在一定条件、其他量不变的条件下，温度越高、时间越长、压强较小时镁的还原率越大。
2 实验原料白云石、菱镁矿作为镁资源的重要来源，在我国储量丰富，实验中是以白云石和石墨为原料在一定条件下发生反应。
经分析，锻白中的原料成分如表1所示，其中的CaO、MgO占了大部分。
3 实验研究3.1 实验原理采用煅烧白云石和石墨作为实验原料，在高温真空的条件下进行镁的还原实验。
该还原反应的主要反应式为：查阅关于锻白中硅、钙等组分在高温真空条件下的碳热还原金属镁的资料，并计算得到了MgO和C在温度为1450℃、压力在30000Pa的实验环境下可以发生反应。
提高单罐产量、提高还原效率是硅热法炼镁生产之本
提高单罐产量、提高还原效率是硅热法炼镁生产之本中南大学 徐日瑶前言我国横罐硅热法炼镁发展至今，多项生产指标尚停留在中等水平，达不到日本20世纪90年代的水平。
如吨镁白云石单耗＞11t/t-Mg ，能耗（折标煤）＞7t/t-Mg ，料/镁＞6.0，镁还原效率＜85%，硅利用率＜75%，劳动生产效率＜25t/全员一年，精镁质量含量镁99.5～99.98%＜80%，还原残渣中MgO ＞5%。
使我国硅热法的发展不仅受到限制，而且被认为是技术落后、劳动强度大、能耗高、成本高、环境污染严重的一种生产方法。
尽管我国横罐硅热法炼镁在生产中存在着上述一些情况，但其发展仍然非常迅速。
如果在工业生产中能实现大容量设备的生产，加强余热利用，加大机械化与自动化水平，把上述生产指标提高到如下水平：吨镁白云石单耗＜9t/t-Mg （8.5t/t-Mg ），硅铁单耗＜1.0t/t-Mg ，能耗（折标煤）≈5t/t-Mg ，料/镁≈5.8，镁还原效率＞85%，硅利用率＞75%，劳动生产效率＞30t/全员一年，精镁质量含镁99.98%＞85%，还原残渣中MgO ＜2%。
那么横罐硅热法炼镁还是一种比较简单的生产方法。
本文就如何提高横罐硅热法炼镁生产工艺中单罐产量、提高还原效率的一些问题进行综合分析。
一、原料质量1、白云石适应于硅热法炼镁的白云石，不仅是结晶形的，而且机械强度、热强度要大，其化学组成中CaO/2MgO ≈1.0(mol)、R 2O 3(Fe 2O 3+ Al 2O 3)<0.5%、SiO 2<0.5%、K 2O+Na 2O<0.01%。
将这种白云石作为硅热法炼镁的原料，炉料在还原时不缺CaO ，也不缺MgO ，在额定的还原条件下（温度和真空度），能保证如下反应的进行：2(CaO .MgO)+Si=2Mg+2 CaO .S i O 2 (1)2CaO+SiO 2=2 CaO .S i O 2 (2)在白云石煅烧时，减少或不发生下列反应：mCaO+Fe 2O 3= mCaO 2.Fe 2O 3 (3)mCaO+Al 2O 3= mCaO .Al 2O 3 (4)2MgO+ S i O 2=2 Mg .S i O 2 (5)来阻止白云石的分解反应CaCO 3·MgCO 3= CaO+MgO+2CO 2，从而提高了还原效率，提高了单罐产量。
实验五`硅热还原法炼镁的热力学分析
实验五、 硅热还原法炼镁的热力学分析【实验性质】 网络平台实验 ；学时：21实验目的掌握标准状态和非标准状态时化学反应等温方程式的计算方法及应用，能分析温度、活度、分压等因素对化学反应方向的影响；理解硅热还原法炼镁的热力学原理。
掌握FactSage 软件的Reaction 模块的主要用法。
2实验原理及内容工业上目前生产金属镁的主要方法为硅热还原法，其主要过程为在1100-1300C 的高温、真空条件下利用硅铁从含MgO 的白云石中还原获得金属镁。
主要反应为MgO + 0.5 Si= Mg(g) +0.5 SiO 2当温度为T 时，该反应的等温方程为：其中：本实验通过对标准态、非标准态时等温方程的计算，说明如何利用真空能使一个大气压下难以进行的反应在真空条件下得以顺利进行。
计算内容：2.1标准状态时，Si 还原MgO 反应的还原温度；2.2非标准态时，研究温度对Mg(g)平衡分压的影响2.3非标准态时，研究SiO 2活度对平衡Mg(g)分压的影响3主要操作步骤FactSage 软件的Reaction 模块可以很方便地计算标准态或非标准态时化学反应，其主要包括两个步骤：1）设定化学反应方程式；2）设定计算条件。
需要注意的是在计算之前需要设定计算所使用的热力学数据库。
200000()0.50.5r SiO Mg g Si MgO G G G G G Δ=Δ+Δ−Δ−Δ2()0.500.5ln g SiO Mg r r Si MgO a P G G RT a a ⋅Δ=Δ+⋅3.1 标准状态时，Si还原MgO反应的还原温度3.1.1首先选择数据库：选用Fact53纯物质数据库3.1.2输入反应方程式：注意选择各物种的物相以及去掉非标准态的选项3.1.3 输入计算条件：设定deltaG=0,来计算标准态的还原温度3.2 非标准态时的计算3.2.1不同温度时Mg(g)的平衡分压在输入反应方程式时，选中非标准态的选项；设定Mg(g)分压为P下一步：设定计算的温度区间为1000 2000 100，表示所计算温度为1000K到2000K，步长为100K；再设定Delta G=03.3 分析SiO2活度对平衡Mg(g)分压的影响由SiO2-MgO相图可以知道，该反应的产物不可能为纯SiO2,而只能为(MgO)2SiO2，因此首先计算(MgO)2SiO2中SiO2的活度。
硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案
硅热法炼镁的节能和清洁能源解决方案硅热法炼镁是一种重要的镁矿加工方式，其通过利用硅和分散在矿物中的镁进行还原反应，从而获得高纯度的镁金属或镁合金。
该方法具有节能、高效、清洁等显著优点，是促进我国清洁能源转型和资源循环利用的有效解决方案。
一、硅热法炼镁的基本原理硅热法炼镁是指利用硅和镁矿物质中存在的氧化镁进行反应，得到纯度高的金属镁或镁合金的加工方式。
具体反应为：Si + MgO= Mg + SiO2。
其中，硅氧化后会生成二氧化硅，同时被还原成金属镁；而镁氧化后会被还原成金属镁，同时生成氧气。
这种反应方式具有自身动力，不需要额外的外部能源，因此可以节约大量的能源。
二、硅热法炼镁的节能优势1.低能耗：硅热法炼镁是以稀有资源硅改变氧化物的还原状态，这个过程中无需高温和高能耗。
该方法与电弧炉或Pidgeon炉等传统的熔融法相比，其能耗只有前者的1/3左右。
2.高效率：硅热法炼镁的炉渣是SiO2，它具有很高的液温，可达到1800℃以上，可以作为一种优良的耐火材料，可以大量替代与减少传统高温生产中的石墨或石墨化物等材料。
同时，硅热法炼镁的反应速度较快，反应终点容易控制，因而可以获得高纯度的金属镁或镁合金。
3.可再生性：硅热法炼镁采用稀有资源硅作为还原剂，可以通过在生产过程中回收再利用，充分发挥其资源的可再生性和循环利用能力。
三、硅热法炼镁的清洁能源优势1.减少污染物：硅热法炼镁的反应过程中，不需要使用任何有机溶剂，没有废水、废气和固体废弃物的产生。
其炉渣可以用于耐火材料的再生利用，降低了对环境的影响。
2.可持续发展：硅热法炼镁采用的稀有资源硅具有丰富的储备量和分布，同时也可以回收再利用，能够实现可持续发展。
3.促进清洁能源转型：硅热法炼镁的能源性质不需要石化燃料，因此可以大量减少CO2的排放量，符合清洁能源转型的需要。
四、结语作为一种低成本、高效率的镁矿加工方式，硅热法炼镁具有较高的节能和清洁能源优势，可以在推动我国资源节约、循环经济和清洁能源转型方面发挥积极的作用。
硅热法炼镁用白云石球团制备及煅烧工艺研究
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
硅热法炼镁用白云石球团制备及煅烧工艺研究
为改变硅热法炼镁工艺存在资源利用率低、能耗高等缺陷，本文提出了造球煅烧还原硅热法炼镁新工艺，并对其造球关键步骤进行研究。
考察了煅烧温度、制度等对煅烧效果的影响规律，结果表明: 白云石球团煅烧过程是分步进行的，首先是低温阶段MgCO3 的煅烧分解过程，然后是高温阶段CaCO3 的煅烧分解过程。
分阶段煅烧可有效缩短煅烧分解过程，低温煅烧分解过程球团烧损率为18.43%，高温煅烧分解过程球团烧损率为21.06%，总烧损率为
39.49%。
金属Mg 及其合金具有比强度高、导热和电导性能好、阻尼减震、电磁外屏蔽、易于机械加工和容易回收等优点，应用十分广泛，已成为仅次于钢铁和铝的第三大金属工程材料。
目前，中国90% 以上的金属Mg 均采用硅热还原法生产。
硅热还原法炼镁基本流程: 先将白云石煅烧得到煅白，然后将煅白和还原剂按比例压制成球团，最后将球团进行真空还原得到金属Mg。
白云石煅烧过程中会产生5%的超细粉料无法利用，煅烧所得的煅白由于具有很强的吸水性，通常存放时间不能超过24 h。
因此，现有炼镁工艺存在资源利用率低、能耗高等缺陷。
因此，改变硅热法炼镁工艺，实现其资源高效利用和节能降耗是实现硅热法炼镁的关键。
本文根据白云石矿的物性特点，提出将白云石矿先造球，后煅烧，最后
进行热还原得到金属Mg。
即，将白云石、还原剂按一定的比例混料，然后添加一定的粘结剂造球得到生球团，然后将生球团煅烧得到具有一定孔隙度的熟球团，最后将熟球团进行热还原得到金属Mg。
本文主要考察了煅烧温度、制度等对煅烧效果的影响规律，为制备高反应活性和稳定性的硅热法炼镁用球团提供。
硅热法炼镁工艺介绍 [兼容模式]
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新型节能白云石煅烧系统——回转窑
回转窑长径比：筒体的有效长度L 与筒体内径D的比值。
带竖式预热器的回转窑长径比为 15~20
不带竖式预热器的回转窑长径比为 20~25
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粉磨制球系统——除尘系统
粉磨制球系统配备有两套除尘系统 第一套： 煅白、萤石粉输送，硅铁破碎及输送 第二套： 混磨及压球系统 特点： 除尘系统采用高效低阻型脉冲袋式除尘器 在所有扬尘点、卸料点设置集尘罩 气体含尘浓度<50mg/Nm3
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2013/2/17 12
生产过程自动化及其控制
对于工艺操作所需要的各种操作参数均引至计算机控 制系统,并视其重要程度分别进行指示，调节，记录， 积算，报警及联锁等，实现过程控制、顺序控制和逻 辑控制。 带有操作站的PLC控制系统
• 采用专用烧嘴向回转窑供热，可单独采用低热值燃气 （如发生炉煤气和半焦煤气）作为煅烧燃料，燃烧温 度可通过调节空、煤气流量来调整。
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新型节能白云石煅烧系统——技术特点
技术特点 • 环保措施完善。煅烧尾气采用脉冲袋式除尘器除尘，
满足国家排放标准。在竖式冷却器落料点也采用了袋 式除尘器除尘。 • 自动化水平高。煅烧系统设备生产操作的调节、控制 和报警采用PLC在主控室集中控制，并设有各控制点 的画面显示及必要的联锁监控，对生产过程中所用的 操作参数进行自动记录，并可随时打印。
特点： 在线修改全部系统参数及日期 在线打印参数及生产报表 采用WINDOWS嵌入式测控软件，实现停电永久性保 护系统参数及产量。 控制系统具有12种控制类型，不同类型的秤体可在同 一控制系统中同步工作。 控制系统工作方式有3种：机旁控制、DCS远程控制、 通讯控制（通讯距离1200M），具有RS485和RJ45网络 接口能与上位机连接，可方便加入全厂集中控制系统 。