專利名稱：以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原料真空還原制取金屬鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鎂的制備方法，特別涉及一種以鋁或鋁合金為還原劑以MgO/ CaO摩爾比大于1的物料為原料真空還原制取金屬鎂的方法。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上純鎂的冶煉方法有兩種，一種是熔鹽電解法，另一種是真空金屬熱還 原法。前一種方法使用以石墨作為陽極的電解槽電解氯化鎂，其電解反應(yīng)為在陽極生成 Cl2，在陰極生成金屬鎂，由于電解法使用氯化物電解質(zhì)體系，且陽極上產(chǎn)生氯氣，所以容易 造成環(huán)境污染，處理廢氣廢渣的環(huán)保費用的投資大，且電解的能耗高。相比之下，真空金屬 熱還原法由于沒有像電解法那樣的環(huán)境污染，設(shè)備腐蝕小，且該方法投資小，工藝簡單，生 產(chǎn)成本低，因此該方法在我國被廣泛地采用，但是該方法也有其缺點，這些缺點就是能耗很 大，生產(chǎn)率很低。目前在真空金屬熱還原法生產(chǎn)鎂時，大都是以75% Si的硅鐵作還原劑，通 常稱為硅熱法。硅熱法煉鎂能耗大和生產(chǎn)率低的原因是還原物料與產(chǎn)出的鎂之比，即通常 所說的料/鎂比非常大。在工業(yè)生產(chǎn)上料/鎂比約為6 1，也就是說生產(chǎn)一噸金屬鎂需 要6噸的還原物料，造成料鎂比如此之低的一個主要原因是目前的金屬熱還原煉鎂均使用 白云石為原料，白云石的分子式為MgCO3 · CaCO3，即白云石由一個分子的MgCO3和一個分子 的CaCO3組成，其煅燒后變?yōu)橐粋€分子的MgO和一個分子的CaO組成的化合物，即目前金屬 熱還原法所用的還原物料為MgO/CaO摩爾比為1的還原反應(yīng)物料。其與硅鐵中的硅按反應(yīng) 式(1)進(jìn)行配料，在真空條件和高于1200°C的溫度下還原生成金屬鎂。2Ca0+2Mg0+Si (Fe) = 2Mg+2Ca0 .SiO2這就是目前國內(nèi)外廣泛使用的硅熱法真空熱還原煉鎂技術(shù)。因為這一技術(shù)是由加 拿大人Pidgeon(Sa)發(fā)明的，因此也稱之為Pidgeon法(皮江法)煉鎂技術(shù)。從上述 分析可以看出，如果要讓金屬熱還原法煉鎂技術(shù)的能耗大幅度地降低，則必須要從源頭上， 即從原料配料和還原劑上進(jìn)行重大的改革，使金屬熱還原反應(yīng)的物料中的MgO的量大大提 高，CaO的量大大減少，這樣才能使料/鎂比大大地降低，從而達(dá)到使生產(chǎn)率大大提高，能耗 大大降低的目的。在金屬熱還原法煉鎂的研究工作中，也有用硅鋁合金作還原劑的，但其所 使用的原料仍然為白云石，因此并不能使還原物料中的MgO/CaO摩爾比發(fā)生改變，料/鎂比 也不能降低，因此也就不能使金屬熱還原煉鎂生產(chǎn)率得到提高，能耗得以降低，這樣硅鋁合 金作為還原劑的煉鎂技術(shù)也未能在工業(yè)生得以實驗。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前工業(yè)硅熱真空還原法煉鎂所存在的問題，本發(fā)明提供一種以鋁或鋁合金 為還原劑以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原料真空還原制取金屬鎂的方法，目的在于減 少原料消耗，大幅提高鎂的生產(chǎn)率和大幅降低煉鎂的能量消耗，從而可以大大地提高鎂廠 的經(jīng)濟效益。
實現(xiàn)本發(fā)明的具體方案包括以下步驟1、原料的準(zhǔn)備以白云石、菱鎂礦石、水鎂石和石灰石為原料，分別進(jìn)行煅燒，其中白云石的煅 燒溫度為1000 1200°C，煅燒后獲得含CaO · MgO物料；菱鎂礦石的煅燒溫度為800 IOOO0C，煅燒后獲得含MgO物料；水鎂石的煅燒溫度為800 1000°C，煅燒后獲得含MgO物 料；石灰石的煅燒溫度為1000 1200°C，煅燒后獲得含CaO物料；將上述四種物料中的兩 種或兩種以上混合，配制成MgO/CaO摩爾比大于1的原料。2、將上述配制的原料在球磨機中磨細(xì)至100目以下并混合均勻，獲得待還原粉 料。3、在待還原粉料中加入粒度在Imm以下的還原劑鋁粉或鋁合金粉，制成反應(yīng)物 料，還原劑的加入量為反應(yīng)理論所需用量的1. 03 1. 1倍，其中鋁合金粉為鋁硅合金粉或 鋁鎂合金粉，反應(yīng)理論所根據(jù)的反應(yīng)方程式為 3Mg0+2Al = 3Mg+Al203 (1)3Mg0+2Si = 3Mg+Si203 (2)所述的還原劑為工業(yè)鋁粉、工業(yè)鋁硅合金粉和工業(yè)鋁鎂合金粉，或回收的鋁、鋁硅 合金或鋁鎂合金制備的粉料。4、將反應(yīng)物料壓制成團狀或塊狀。5、將團狀或塊狀反應(yīng)物料置于帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空還原反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行真空 還原反應(yīng)，反應(yīng)爐內(nèi)壓力小于30Pa，反應(yīng)溫度900 1250°C，反應(yīng)生成氣態(tài)金屬鎂在鎂結(jié)晶 器上冷凝結(jié)晶成金屬鎂，并生成渣塊，渣塊的成分包括CaO · 2A1203> CaO-Al2O3^CaO · 6A1203 禾口 12Ca0 · 7A1203。上述方法中的鋁的還原反應(yīng)分別按以下反應(yīng)式進(jìn)行CaO+6MgO+4Al = 6Mg+Ca0 · 2A1203(3)Ca0+18Mg0+12Al = 18Mg+Ca0 · 6A1203(4)12Ca0+21Mg0+14Al = 21Mg+12Ca0 · 7A1203 (5)Ca0+3Mg0+2Al = 3Mg+Ca0 · Al2O3 (6)當(dāng)還原劑使用鋁硅合金粉時，配料中CaO和MgO的配比還應(yīng)考慮到還原劑中硅的 組分含量在還原過程中所起的還原作用，其與配料中CaO和MgO的反應(yīng)滿足如下反應(yīng)方程 式對CaO和MgO量的要求。硅的還原反應(yīng)按以下反應(yīng)式進(jìn)行2Ca0+2Mg0+Si = 2Mg+2Ca0 ‘ SiO2 (7)上述方法中當(dāng)原料中存在SiO2雜質(zhì)時，煅燒后配制原料時相應(yīng)提高CaO的加入 量，或降低MgO的加入量，通過計算SiO2與CaO反應(yīng)后剩余的CaO符合步驟1的配比要求； SiO2與CaO反應(yīng)的方程式為2Ca0+Si02 = 2Ca0 ‘ SiO2上述的MgO/CaO摩爾比大于1，其摩爾比可選擇1. 5 18。本發(fā)明采用還原反應(yīng)物料中MgO/CaO摩爾比為1. 5 18，通過金屬熱還原技術(shù)制 備金屬鎂，如還原反應(yīng)物料中MgO/CaO摩爾比為6，且以工業(yè)廢鋁為還原劑時，可使本方法 的料/鎂比達(dá)到3.0左右，這樣就可以使金屬熱還原法煉鎂的能耗降低40%以上，生產(chǎn)率提高40%以上，使鎂廠的經(jīng)濟效益大大提高。
具體實施例方式本發(fā)明實施例中采用的還原劑鋁粉、鋁硅合金粉和鋁鎂合金粉的粒度在Imm以 下；還原劑為工業(yè)鋁粉、工業(yè)鋁硅合金粉或工業(yè)鋁鎂合金粉，或回收的鋁、鋁硅合金或鋁鎂 合金制備的粉料。本發(fā)明實施例中煅燒后的原料配料后在球磨機中磨細(xì)至100目以下并混合均勻。實施例1以白云石和菱鎂礦石為原料，以粒度1. Omm以下的鋁粉為還原劑的真空鋁熱還原 制取金屬鎂。將CaCO3與MgCO3摩爾比為1 1的白云石在1000 1200°C的溫度下煅燒制得 CaO和MgO摩爾比為1 1的物料，將菱鎂礦石(主要成分為MgCO3)在800 1000°C的溫 度條件下進(jìn)行煅燒，制得氧化鎂物料。將白云石煅后產(chǎn)物CaO -MgO與菱鎂礦石的煅后產(chǎn)物 MgO進(jìn)行配料，其煅后白云石與煅后菱鎂石混合物中MgO/CaO摩爾比為6。當(dāng)兩種礦物中含有某些其它的金屬和非金屬雜質(zhì)時，應(yīng)考慮雜質(zhì)對反應(yīng)物的影 響，對上述配料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚缭现写嬖谥鳶iO2雜質(zhì)含量時，應(yīng)考慮SiO2在高溫反應(yīng) 時會與白云石中的CaO反應(yīng)生成2Ca0 · SiO2化合物，因此在這種情況下，兩種煅燒后的原 料的配比中應(yīng)適當(dāng)提高原料配料中CaO的摩爾量，或適當(dāng)減少MgO的配入量。將上述兩種煅后料按上述比例配好后，放入球磨機中進(jìn)行磨細(xì)，也可以將上述兩 種煅后料分別進(jìn)行磨細(xì)然后再將上述配料混合均勻。將上述均勻混合后的磨細(xì)料，按化學(xué)反應(yīng)式(1)中原料與還原劑的配比配入鋁 粉，鋁粉的配入量應(yīng)比理論配入量多3 10%。實際配入量之所以要比理論配入量多是因 為鋁粉中常含有一些被氧化的氧化鋁，氧化鋁不起還原作用，但會消耗原料中的CaO組分。 除此之外，還原劑鋁粉在還原反應(yīng)中還會還原反應(yīng)物料中的某些金屬雜質(zhì)而使還原劑鋁粉 產(chǎn)生額外的消耗。將還原反應(yīng)物料和還原劑鋁粉進(jìn)行充分混合后，壓制成團或其它形狀的塊狀料， 然后將這些混有還原劑鋁粉的團塊料放入帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空還原反應(yīng)爐內(nèi)，在小于 20Pa以下的真空壓力和900 1250°C的溫度條件下，物料中的CaO，MgO和Al反應(yīng)生成的 氣態(tài)金屬鎂，氣態(tài)的金屬鎂在鎂結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成結(jié)晶鎂。實施例2以鎂化白云石和菱鎂石為原料，以鋁粉為還原劑，高溫真空還原制取金屬鎂。中國 遼寧省南部有一種礦物，其主要的化學(xué)組成為CaCOjP MgCO3，煅燒后其主要化學(xué)組成為CaO 和MgO，其質(zhì)量比為27 73。分別將鎂化白云石在1000-1150°C的溫度條件下和菱鎂石在 800-1000°C的溫度條件下煅燒，并分別制取含MgO為73%左右，含CaO為27%左右的鎂化 白云石和含主要成分為MgO的菱鎂石兩種礦石的煅后料。將兩種煅后料按比例進(jìn)行配料，兩種物料的配料比例按其混合后的CaO與MgO的 摩爾比為1 6，如果原礦物原料中還有其他雜質(zhì)，如SiO2，要按SiO2在高溫反應(yīng)中與CaO 反應(yīng)生成2Ca0 · SiO2消耗原料中的CaO，對兩種煅后料的原料配比進(jìn)行修正。將上述兩種煅后料按上述配料配好后在球磨機上進(jìn)行混合和磨細(xì)成細(xì)粉后，按比4/6頁
化學(xué)反應(yīng)式(1)的理論配入量多3 10%的量配入鋁粉，然后混合均勻，壓制成團，然后將 此團塊置于帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空還原反應(yīng)爐內(nèi)，在小于20Pa和900 1250°C溫度的 條件下，使反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)得到兩種產(chǎn)物，一種是氣態(tài)的金屬鎂，氣態(tài)的金屬鎂在 結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成金屬鎂，另一種反應(yīng)產(chǎn)物其主要化學(xué)組成為CaO · 2A1203，以及少量的 CaO · Al2O3。實施例3以石灰石和菱鎂石為原料，以鋁粉為還原劑，高溫真空還原制取金屬鎂。假定兩種原料的主要化學(xué)成分分別為CaCO3和MgCO3,其中的雜質(zhì)含量很少，可忽 略不計。將上述兩種礦物原料分別在1000-1200°C (石灰石)和800-1000°C的溫度下煅燒 成 CaO 禾口 MgO0煅燒成的CaO和MgO按摩爾比1 6進(jìn)行配料，然后進(jìn)行混合磨細(xì)，如原料中存在 有其它化學(xué)雜質(zhì)，在高溫條件下與原料中的CaO和MgO反應(yīng)造成配料中的CaO和MgO部分 消耗時，可適當(dāng)?shù)貙煞N煅燒后的礦物配料的配比進(jìn)行調(diào)整和修正。將磨細(xì)后的上述兩種煅燒后的礦物配料與超過按反應(yīng)方程式(1)的理論量過量 3 10%的鋁粉還原劑混合均勻后壓制成團塊，然后將此團塊置入帶有鎂結(jié)晶器的高溫真 空反應(yīng)爐內(nèi)，在小于20Pa和900-1250°C溫度的條件下，使反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)是生成 的氣態(tài)的金屬鎂，在結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成金屬鎂。實施例4以白云石和菱鎂礦為原料，以Al-Si合金為還原劑高溫真空還原制取金屬鎂。在此實施例中的Al-Si合金主要是回收的含硅的鑄造Al-Si合金。假定這種鑄造 用的鋁硅合金為共晶鋁硅合金，合金中硅的含量為12%。首先將上述兩種礦物原料分別在1000 1200°C (白云石)和800 1000°C (菱 鎂石)的溫度下進(jìn)行煅燒，白云石煅燒后產(chǎn)物為CaO · MgO，菱鎂石煅燒產(chǎn)物為MgO。用磨細(xì)后的煅后白云石與煅后菱鎂石進(jìn)行配料，然后配入還原劑Al-Si合金粉。 由于使用的還原劑為含12% Si的共晶鋁硅合金的還原劑，因此煅后白云石和煅后菱鎂石 的配料量分別按照還原劑中的Al和Si在高溫還原反應(yīng)中所參與的反應(yīng)進(jìn)行配料，其中合 金中Al的還原反應(yīng)對原料的配料要求，按所配得的混合物料中CaO和MgO的摩爾比1 6 ； 而合金中Si的還原反應(yīng)劑的配入量按混合料中CaO與MgO的摩爾比為1 1進(jìn)行配料。由 于兩種礦物原料中的主要雜質(zhì)為SiO2,因此在配料中要考慮到在高溫反應(yīng)過程中SiO2與白 云石煅燒后料中的CaO反應(yīng)會生成2Ca0 · SiO2的化合物造成原料配比中的CaO的損失，因 此配料中要對SiO2而造成的CaO損失加以修正。在此實施例中，還原劑使用回收的鑄造鋁硅合金，合金中Al和Si都是還原劑，其 中的Al在高溫真空反應(yīng)爐中按化學(xué)反應(yīng)式(1)參與對物料的還原反應(yīng)，而合金中的Si按 化學(xué)反應(yīng)式(2)參與物料的還原反應(yīng)，同時按鋁硅合金中的成分按反應(yīng)式(1)和(2)計算 共同配料，考慮到還原劑合金中可能存在氧化物雜質(zhì)以及原料中的某些金屬氧化物雜質(zhì)在 高溫還原反應(yīng)中參與和鋁和硅的反應(yīng)而造成還原劑的損失，因此，還原劑的配料量需大于 按反應(yīng)式計算的理論配料量3 10 %。按上述配料量配出的白云石煅后料和菱鎂石煅后料 放入球磨機內(nèi)進(jìn)行混合和磨細(xì)，之后再配入還原劑(還原劑以細(xì)粉的方式加入到物料中)混合均勻，然后壓制成團塊，將團塊放入帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空反應(yīng)爐內(nèi)，在小于20Pa 和900-1250°C溫度的條件下，使反應(yīng)物料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)生成的氣態(tài)的金屬鎂，在結(jié)晶器上 冷凝結(jié)晶成金屬鎂。實施例5以白云石和菱鎂礦石為原料，以鋁粉為還原劑真空還原金屬鎂。將CaCO3與MgCO3摩爾比為1 1的白云石在1000-1200°C的溫度下煅燒制得CaO 和MgO摩爾比為1 1的物料，將菱鎂礦石(主要成分為MgCO3)在800 1000°C的溫度條 件下進(jìn)行煅燒，制得氧化鎂物料。然后按化學(xué)反應(yīng)方程式(1)，將白云石煅后產(chǎn)物CaO WgO 與菱鎂礦石的煅后產(chǎn)物MgO進(jìn)行配料，使煅后白云石與煅后菱鎂石混合物中CaO和MgO的 摩爾比為1 18，當(dāng)兩種礦物中含有某些其它的金屬和非金屬雜質(zhì)時，應(yīng)考慮雜質(zhì)對反應(yīng) 物的影響，對上述配料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，如原料中存在著SiO2雜質(zhì)含量時，應(yīng)考慮SiO2在高 溫反應(yīng)時會與白云石中的CaO反應(yīng)生成2Ca0 · SiO2化合物，因此在這種情況下，兩種煅燒 后的原料的配比中應(yīng)適當(dāng)提高原料配料中CaO的摩爾量，或適當(dāng)減少MgO的配入量。將上述兩種煅后料按上述比例配好后，放入球磨機中進(jìn)行磨細(xì)，也可以將上述兩 種煅后料分別進(jìn)行磨細(xì)然后再將上述配料混合均勻。將上述均勻混合后的磨細(xì)料，按化學(xué)反應(yīng)式(1)中原料與還原劑的配比配入鋁 粉，鋁粉的配入量應(yīng)比理論配入量多3-10%。實際配入量之所以要比理論配入量多是因為 還原劑鋁粉在還原反應(yīng)中還會還原反應(yīng)物料中的某些金屬雜質(zhì)而使還原劑鋁粉產(chǎn)生額外 的消耗。將還原反應(yīng)物料和還原劑鋁粉進(jìn)行充分混合后，壓制成團或其它形狀的塊狀料， 然后將這些混有還原劑鋁粉的團塊料放入帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空反應(yīng)爐內(nèi)，在小于20Pa 以下的真空壓力和1150-1350°C的溫度條件下，物料中的Ca0，Mg0和Al反應(yīng)生成的氣態(tài)金 屬鎂，在鎂結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成結(jié)晶鎂。實施例6以白云石和菱鎂礦石為原料，以鋁粉為還原劑真空還原金屬鎂。將CaCO3與MgCO3摩爾比為1 1的白云石在1000-1200°C的溫度下煅燒制得CaO 和MgO摩爾比為1 1的物料，將菱鎂礦石(主要成分為MgCO3)在800-1000°C的溫度條件 下進(jìn)行煅燒，制得氧化鎂物料。然后按化學(xué)反應(yīng)方程式(1)，將白云石煅后產(chǎn)物CaO WgO與 菱鎂礦石的煅后產(chǎn)物MgO進(jìn)行配料，使煅后白云石與煅后菱鎂石混合物中CaO和MgO的摩 爾比為12 21，當(dāng)兩種礦物中含有某些其它的金屬和非金屬雜質(zhì)時，應(yīng)考慮雜質(zhì)對反應(yīng)物 的影響，對上述配料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，如原料中存在著SiO2雜質(zhì)含量時，應(yīng)考慮SiO2在高溫 反應(yīng)時會與白云石中的CaO反應(yīng)生成2Ca0 · SiO2化合物，因此在這種情況下，兩種煅燒后 的原料的配比中應(yīng)適當(dāng)提高原料配料中CaO的摩爾量，或適當(dāng)減少MgO的配入量。將上述兩種煅后料按上述比例配好后，放入球磨機中進(jìn)行磨細(xì)，也可以將上述兩 種煅后料分別進(jìn)行磨細(xì)然后再將上述配料混合均勻。將上述均勻混合后的磨細(xì)料，按化學(xué)反應(yīng)式(1)中原料與還原劑的配比配入鋁 粉，鋁粉的配入量應(yīng)比理論配入量多3-10%。實際配入量之所以要比理論配入量多是因為 還原劑鋁粉在還原反應(yīng)中還會還原反應(yīng)物料中的某些金屬雜質(zhì)而使還原劑鋁粉產(chǎn)生額外 的消耗。
將還原反應(yīng)物料和還原劑鋁粉進(jìn)行充分混合后，壓制成團或其它形狀的塊狀料， 然后將這些混有還原劑鋁粉的團塊料放入帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空反應(yīng)爐內(nèi)，在小于20Pa 以下的真空壓力和900-1250°C的溫度條件下，物料中的CaO，MgO和Al反應(yīng)生成的氣態(tài)金
jM,大。實施例7以白云石和菱鎂礦石為原料，以鋁粉為還原劑真空還原金屬鎂。將CaCO3與MgCO3摩爾比為1 1的白云石在1000-1200°C的溫度下煅燒制得CaO 和MgO摩爾比為1 1的物料，將菱鎂礦石(主要成分為MgCO3)在800-1000°C的溫度條件 下進(jìn)行煅燒，制得氧化鎂物料。然后按化學(xué)反應(yīng)方程式(1)，將白云石煅后產(chǎn)物CaO WgO與 菱鎂礦石的煅后產(chǎn)物MgO進(jìn)行配料，使煅后白云石與煅后菱鎂石混合物中CaO和MgO的摩 爾比為1 3，當(dāng)兩種礦物中含有某些其它的金屬和非金屬雜質(zhì)時，應(yīng)考慮雜質(zhì)對反應(yīng)物的 影響，對上述配料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，如原料中存在著SiO2雜質(zhì)含量時，應(yīng)考慮SiO2在高溫反 應(yīng)時會與白云石中的CaO反應(yīng)生成2Ca0 · SiO2化合物，因此在這種情況下，兩種煅燒后的 原料的配比中應(yīng)適當(dāng)提高原料配料中CaO的摩爾量，或適當(dāng)減少MgO的配入量。將上述兩種煅后料按上述比例配好后，放入球磨機中進(jìn)行磨細(xì)，也可以將上述兩 種煅后料分別進(jìn)行磨細(xì)然后再將上述配料混合均勻。將上述均勻混合后的磨細(xì)料，按化學(xué)反應(yīng)式(1)中原料與還原劑的配比配入鋁 粉，鋁粉的配入量應(yīng)比理論配入量多3 10%。實際配入量之所以要比理論配入量多是因 為還原劑鋁粉在還原反應(yīng)中還會還原反應(yīng)物料中的某些金屬雜質(zhì)而使還原劑鋁粉產(chǎn)生額 外的消耗。將還原反應(yīng)物料和還原劑鋁粉進(jìn)行充分混合后，壓制成團或其它形狀的塊狀料， 然后將這些混有還原劑鋁粉的團塊料放入帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空反應(yīng)爐內(nèi)，在小于 20Pa以下的真空壓力和900-1250°C的溫度條件下，物料中的CaO，MgO和Al反應(yīng)得到兩種 產(chǎn)物，一種是反應(yīng)生成的氣態(tài)金屬鎂，氣態(tài)的金屬鎂在鎂結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成結(jié)晶鎂，另一 種反應(yīng)產(chǎn)物其主要化學(xué)組成為CaO · Al2O30實施例8原料同實施例7，還原劑采用鋁鎂合金粉，原料配比方式同實施例7，還原劑計量 方式同實施例7，反應(yīng)方式同實施例7，還原劑中的鎂最終形成結(jié)晶金屬鎂。
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權(quán)利要求
一種以鋁或鋁合金為還原劑以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原料真空還原制取金屬鎂的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)以白云石、菱鎂礦石、水鎂石和石灰石為原料，分別進(jìn)行煅燒，其中白云石的煅燒溫度為1000～1200℃，煅燒后獲得含CaO·MgO物料；菱鎂礦石的煅燒溫度為800～1000℃，煅燒后獲得含MgO物料；水鎂石的煅燒溫度為800～1000℃，煅燒后獲得含MgO物料；石灰石的煅燒溫度為1000～1200℃，煅燒后獲得含CaO物料；將上述四種物料中的兩種或兩種以上混合，配制成MgO/CaO摩爾比大于1的原料；(2)將上述配制的原料在球磨機中磨細(xì)至100目以下并混合均勻，獲得待還原粉料；(3)在待還原粉料中加入還原劑，還原劑為粒度在1mm以下的鋁粉或鋁合金粉，制成反應(yīng)物料，還原劑的加入量為反應(yīng)理論所需用量的1.03～1.1倍；所述的鋁合金粉為鋁硅合金粉或鋁鎂合金粉；(4)將反應(yīng)物料壓制成團狀或塊狀；(5)將團狀或塊狀反應(yīng)物料置于帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空還原反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行真空還原反應(yīng)，反應(yīng)爐內(nèi)壓力小于30Pa，反應(yīng)溫度900～1250℃，反應(yīng)生成氣態(tài)金屬鎂在鎂結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成金屬鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋁或鋁合金為還原劑以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原 料真空還原制取金屬鎂的方法，其特征在于所述的原料中存在SiO2雜質(zhì)或采用的還原劑鋁 合金中存在硅組分時，煅燒后配制原料時提高CaO的加入量，或降低MgO的加入量，通過計 算SiO2與CaO反應(yīng)后剩余的CaO符合步驟(1)的配比要求；SiO2與CaO反應(yīng)的方程式為2Ca0+Si02 = 2Ca0 · SiO2
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋁或鋁合金為還原劑以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原 料真空還原制取金屬鎂的方法，其特征在于所述的還原劑為工業(yè)鋁粉、工業(yè)鋁硅合金粉或 工業(yè)鋁鎂合金粉，或回收的鋁、鋁硅合金或鋁鎂合金制備的粉料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋁或鋁合金為還原劑以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原 料真空還原制取金屬鎂的方法，其特征在于所述的MgO/CaO摩爾比大于1，其摩爾比可選擇 1. 5 18。
全文摘要
一種以鋁或鋁合金為還原劑以MgO/CaO摩爾比大于1的物料為原料真空還原制取金屬鎂的方法，按以下步驟進(jìn)行以白云石、菱鎂礦石、水鎂石和石灰石為原料，分別進(jìn)行煅燒，再配制成MgO/CaO摩爾比1.5～18的原料；在球磨機中磨細(xì)混合均勻，加入還原劑制成反應(yīng)物料，壓制成團狀或塊狀置于帶有鎂結(jié)晶器的高溫真空還原反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行真空還原反應(yīng)，生成氣態(tài)金屬鎂在鎂結(jié)晶器上冷凝結(jié)晶成金屬鎂。本發(fā)明采用還原反應(yīng)物料中MgO/CaO摩爾比為1.5～18，通過金屬熱還原技術(shù)制備金屬鎂，使金屬熱還原法煉鎂的能耗降低，生成率提高，使鎂廠的經(jīng)濟效益大大提高。
文檔編號C22B26/22GK101942572SQ20101014407
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者馮乃祥, 王耀武, 胡文鑫 申請人:東北大學(xué)