原镁制备工艺图
热还原制备金属镁的反应热力学与工艺过程评价报告
热还原制备金属镁的反应热力学与工艺过程评价报告金属镁是一种广泛应用于工业、医疗和航空航天等领域的金属材料，在早期的工艺过程中，黄铜和铝合金是主要的镁合金的成分。
然而，现今的工艺已经发展到了新的高度，通过热还原反应制备金属镁已成为了一种较为成熟的工艺过程。
本文将对这一工艺进行反应热力学与工艺过程的评价报告。
一、反应热力学评价热还原法制备金属镁的反应方程式为：MgO(s) + C(s)→ Mg(g) + CO(g)该反应的ΔH为300kJ/mol。
从反应热力学方面来看，这个反应是放热反应，而且它的放热量相对较大。
这意味着反应体系需要充足的热能供给，以保证反应的进行。
反应的热力学评价还需考虑产物CO的性质。
CO是一种有毒有害的气体，在管道输送、储存和排放过程中，在环保和人身健康方面会存在一定的危险。
所以，在生产过程中应该设备充足的储气罐、检测设备和可控制的操作流程，以确保生产过程的安全性。
二、工艺过程评价1. 选用适当的原料热还原反应需要的主要原料是MgO和炭，优质的原料能够提高反应的产出率。
优秀的原料应该含有应有的纯度标准，因为杂物会影响反应过程的进行，此外，原料越细越贵的生产成本也越高，所以需合理选择粒度和确保制备成本不超过生产标准。
2. 选用适宜的反应环境热还原反应需要较高的温度进行，制备过程中产物Mg在态上需要尽可能的减小与其他化合物的相互反应，所以应选择在惰性气体氛围下进行，减少与其他化合物的氧气接触。
3. 选择炉型反应建议采用电弧炉进行，该炉型既能提供足够的热能，而又能使反应体系在惰性气体的保护下进行。
炉型选用优秀的款式，将可以保证反应炉的生产效率和质量。
4. 对反应过程进行严密控制热还原反应虽然是一种较为成熟的工艺过程，但反应过程依然需要严格的控制。
对开工前、反应中和收工后的各环节都需进行严密控制，以确保反应正常进行和反应产物的质量，随时可能的故障需要紧急处置。
总之，热还原法制备金属镁的反应热力学可行性较高，但工艺过程中也需要严格的控制。
北京科技大学铸造合金及制备工艺4.3-铸造镁合金
1.2
Th3.2 Li14
H24 T6 F T5 T5 T5 T7
260 340 200 295 305 225 115
170 250 125 210 215 175 95
15 11 9 7 16 3 10
各种变形镁合金的力学性能比较
4.3.4 镁合金的应用 镁合金的密度小，比强度和疲劳强度均比铸造 铝合金高，良好的减振性能，良好的电磁屏 蔽特性和导热能力，变形时结构件的应力分 布更均匀，优良的切削加工性能，易于获得 光洁的加工表面。 镁合金的应用非常广泛，几乎涉及了所有的工 业部门、军用和民用领域，如交通运输、航 空航天、汽车摩托车、自行车、普通机械、 冶金、采矿、电力、电子器件等。
中国电子产品镁合金用量及预测
电子产品种类
1999 年 产量/万 件 86 1736 5037 430
2005 年 预计产 量/万件 1800 6000 8500 8500
镁合金 外壳比 例/% 70 50 30 30
单件镁 合金用 量/kg 0.70 0.02 0.10 0.10
2005 年 预计镁 合金用 量/t 8820 600 2550 2550
我国金属镁的生产 我国从1957年开始生产金属镁，当年仅 生产了2吨； 我国1958年生产了2001吨金属镁； 在随后的32年里，我国金属镁的产量徘 徊在662∼4527吨之间； 1990年以后，我国金属镁的生产呈现快 速增长；
我国金属镁的生产 1995年生产了9.36万吨镁； 2000年生产了19.5万吨镁； 2001年生产了20.6万吨镁； 2002年生产了26.45万吨镁； 2003年生产了34.18万吨镁； 2004年生产了44.24万吨镁； 2005年生产了45.08万吨镁； 2006年生产了51.97万吨镁； 2007年生产了62.47万吨镁。
金属镁生产工艺概述
文章编号：1672-1152（2011）03-0001-04
山西冶金 SHANXI METALLURGY
金属镁生产工艺概述
Total 131 No.3，2011
孙晓思
（太原科技大学应用科学学院， 山西 太原 030024）
摘 要：简要介绍了金属镁生产工艺—— —电解法和热还原法；详细介绍了我国现存的主要镁生产方法—— —皮江
二战前，全球生产金属镁的方法只有一种— —— 电解法 （以菱镁矿为主要原料）。但电解法耗资巨 大，工艺复杂。二战期间，由于军事工业的发展，镁合 金的需求量急剧增加，又由于含镁矿石资源中以白 云石的储量最多且分布最广，所以自 1938 年起由奥 地利和美国开始在高温真空条件下，用碳作还原剂，
·2·
山西冶金 E- mail:yejinsx@
热还原法即硅热法炼镁工艺，其原理为：硅（一般 为 w(FeSi)＝75％的合金）在高温（1 100~1 250 ℃） 和真空（13.3~133.3 Pa）条件下，还原白云石中的氧 化镁为金属镁，其化学反应可表示为：
2（MgO·CaO）+Si=2Mg↑+2CaO·SiO2 传统的硅热还原法，按照所用设备装置的不同 分为四种：皮江法（Pidgeon Process）、巴尔札诺法 （Balzano Process）、玛格尼法（Magnetherm Process） 和 MTMP 法［6］。 由于白云石资源分布广泛，储量丰富，而皮江法 炼镁可以直接采用其作原料；并利用天然气、煤气、 重油和交流电等作热源；工艺流程简单，建厂投资 少，生产规模灵活；反应炉体小，建造容易，技术难度 小；成品镁的纯度高。这些特点恰恰符合我国的实际 国情，因此，皮江法在我国得到了广泛的发展和应 用。到目前为止，皮江法仍是我国生产金属镁的主要
哈尔滨理工大学轻合金研究室成果简介--镁合金部分2012
350T挤压铸造机
谢
谢！
换垫片
热挤出
固 相 再 生制品
模具
直接挤压为将镁合金废料直接置 于挤压筒内，然后将其加热到设 定的温度后保温一段时间，在一 定压力或以一定挤压速度挤压成 型，其挤压过程示意图如图2所 示 。
P 镁合金屑 挤压轴 内衬 热挤出
装模
挤压筒 模具 固 相 再 生 制品
常用液态再生方式
固相再生方式
镁合金液态再生方法是把这些废品或镁屑重熔，在重熔过程中须加 覆盖剂和精炼剂，相当一部分镁合金被氧化和烧损，浪费大量的人力和 资源，废料到成品材料的利用率不足55%。采用固相再生方法材料的利用 率明显提高，材料主要在清洗和挤压两方面损耗 。
(d) Hot extrusion
(c) Fragmentized scraps
4 试验结果
a) b)
c)
d)
(a) 300℃ (b) 350℃ (c) 400℃ (d) 450℃ 不同挤压温度下固相再生AZ31B镁合金的显微组织
a)
b)
c)
d)
1mm
(a) (b)横向组织 (c)纵向组织 (d)氧化处理后的超薄屑 氧化处理的超薄屑固相再生AZ31B镁合金的光学显微组织
试验现场
所得的材料
不同状态下几种材料的室温力学性能
试样 σb(MPa) σ0.2(MPa) δ(%) 挤压比
ZM6铸锭
ZM6铸锭挤压态 ZM6屑挤压态 AZ31B铸锭挤压态
141.3
204.6 204 309.5
88.7
120.5 95.5 ---
3.3
29.5 26.5 17.9
44:1
44:1 44:1 25:1
镁基复合材料ppt课件.ppt
结构、功能
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
熔体浸渗法 (Melt Infiltration Process)
将增强相预制成形，再通过压力，将熔融的基体金属渗入到预 制体间隙中，达到复合化的目的。熔体浸渗法包括压力浸渗、无压 浸渗与负压浸渗。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
其他制备方法
薄膜冶金工艺 (Foil Metallurgy Processing) RCM法 (Rotation Cylinder Method) DMD法 (Disintegrated Melt Deposition) 重熔稀释法 (Remelting and Dilution ) 低温反应自熔 ( RSM) 混合盐反应法 ( LSM ) 放热反应法( XD) 气泡法 (Gas-bubbling Method) 反复塑性变形法(Repeated Plastic Working)
在种类、体积等其它属性相同的情况 下，形状圆润的增强体有利于复合材 料耐磨性的提高。
在体积分数较低时，镁基复合材料的 耐磨性一般随硬质增强体体积分数的 增加而提高
复合材料的磨损率随载荷的增大而增加，存 在一个磨损由轻微向剧烈转变的载荷，石墨 的加入延迟了复合材料向剧烈磨损的转变。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
原位反应自发浸渗工艺(Insitu Reactive Infiltration Process) 利用金属熔体自发渗入和原位放热反应直接合成增强相这2个工艺过
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。
镁电解生产工艺学
镁电解生产工艺学镁电解生产是一种常用的工业生产方法，主要用于生产金属镁。
镁电解生产工艺学是研究和探索如何高效、低耗地制取金属镁的学科。
下面我们来详细介绍一下镁电解生产工艺学。
镁电解生产的基本原理是利用电流将镁离子还原成金属镁。
镁电解生产的工艺主要包括原料准备、电解槽设计和操作控制三个方面。
首先是原料准备。
原料主要由镁盐和溶剂组成。
常见的镁盐有氯化镁、硝酸镁和硫酸镁等。
溶剂通常是水，也可以是有机溶剂。
原料准备主要包括镁盐的制备和溶剂的处理。
镁盐的制备可以通过矿石的浸出、氧化镁的还原等方法进行。
溶剂的处理包括水的净化和有机溶剂的处理等。
其次是电解槽设计。
电解槽主要由阳极和阴极组成，同时还包括电解质和其他部件。
阳极和阴极通常由钢制成，外表面铜镀。
电解质主要是镁盐的溶液，用于传导电流和传输镁离子。
其他部件包括电解槽的封闭结构和冷却设备等。
电解槽的设计要考虑电流密度、镁离子浓度、温度和搅拌等因素，以最优化电解过程的效果。
最后是操作控制。
操作控制主要包括电流强度的控制、温度的控制和搅拌的控制等。
电流强度的控制要根据电解槽的大小和设计参数进行调节，以保证电解的稳定性和效果。
温度的控制主要通过冷却设备进行调节，以控制电解槽内的温度。
搅拌的控制可以通过机械搅拌或气体搅拌等方式进行，以促进镁离子的传输和分布。
在镁电解生产过程中，还需要考虑电解效率和能耗等问题。
电解效率是指电流效率和镁产率的比值，要提高电解效率就需要降低电极反应和电解质反应的副反应。
能耗是指单位镁产量所需的能量，要降低能耗就需要改进工艺和设备，提高电解效率和利用率。
总之，镁电解生产工艺学是一个综合性的学科，涉及到化学、物理、机械等多个领域的知识。
通过研究和探索，可以不断优化工艺和设备，提高镁电解生产的效率和质量，为镁制品的生产和应用提供坚实的技术支持。
镁合金轧制工艺
1绪论镁是结构材料中最轻的金属，近年来已经逐渐被应用到航空航天、国防军工、汽车、电子通讯等领域，同时这些领域对其力学性能的要求也在不断提高。
传统的铸造镁合金已经渐渐无法满足要求，而通过挤压、锻造、轧制等工艺生产的变形镁合金产品具有更高的强度、更好的延展性、更多样化的力学性能。
其中，轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展。
镁合金是密排六方晶体结构，c/a轴比为1.6236，在室温下仅具有一个滑移面，在滑移面上有3个密排方向，即有3个滑移系，根据多晶体塑性变形协调性原则，要使多晶体在晶界处的变形相互协调，必须有5个独立滑移系，显然密排六方结构的镁合金不满足该条件。
因此，在室温下，镁合金的塑性很低。
当变形温度达到225C时，高温滑移面（棱柱面）被激活，镁合金的塑性有所改善。
镁及其合金的另一个重要特征是加热升温与散热降温比其他金属都快。
因此，在塑性加工过程中，温度下降很快且不均匀，则易发生边裂和裂纹，相对于其它金属材料而言，镁及其合金的热加工温度范围较窄。
镁合金滑移系较少，在室温和低温条件下塑性较差，而且迄今对镁合金塑性变形机理的认识还不够全面和深入，镁合金板材制备及其轧制成形工艺的研究尚处于初级阶段。
镁合金板材轧制成形的以下特点制约了镁合金板材的发展与应用：1）镁合金室温塑性变形能力差，轧制过程中易出现裂纹等变形缺陷；2）目前镁合金板材制备多采用普通的对称轧制，轧制后的组织有强烈的（0002）基面织构，存在严重的各向异性，不利于后续加工；3）镁合金轧制道次压下量较钢和铝小很多，生产效率不高。
制备优质的镁合金板材，大部分工艺都需要经过多道次轧制工序，轧制过程受许多因素的影响，这些因素可以分为两大类：第一类为影响轧制金属本身性能的一些因素，即金属的化学成分和组织状态以及热力学条件；第二类为轧制的工艺因素，如轧制温度、轧制变形量和轧制速度以及后续的热处理工艺。
国内外很多学者针对如何改进镁合金轧制工艺和轧制技术，以获得二次成形性能优良的板材做了大量的研究工作。
制镁工艺流程
制镁工艺流程制镁工艺流程镁是一种轻金属，具有很高的强度和优异的机械性能，同时具有良好的耐腐蚀性能，因此在航空航天、汽车制造、电子等领域得到了广泛的应用。
下面将介绍镁的制造过程。
1. 矿石提取和粉碎：首先，从镁矿石中提取出镁的矿石，如菱镁矿、辉镁矿等，然后进行粉碎处理，将矿石破碎成小颗粒，以便后续的处理。
2. 浸出：将粉状的镁矿石加入含有硫酸和氯化铵的溶液中进行浸出。
在高温下，矿石中的镁首先与硫酸发生化学反应，生成氯化镁，然后与氯化铵反应生成氯化镁和铵盐。
通过反应，镁被溶解在溶液中，形成镁溶液。
3. 过滤：浸出后得到含有镁的溶液，需要进行过滤处理，去除其中的杂质和固体颗粒，获取纯净的镁溶液。
4．镁精制：将镁溶液进行蒸发浓缩，获得浓度较高的镁溶液。
然后，通过电解的方式进行镁的精制。
将镁溶液注入电解槽中，电解槽中有两个电极，分别为阳极和阴极。
通电后，阳极上的氯离子会被氧化为氯气，释放出电子；阴极上的镁离子会被还原为镁金属，生成镁。
通过电解过程，将镁从溶液中提取出来，得到纯净的镁金属。
5．镁合金制备：在得到纯净的镁金属之后，可以进行镁合金的制备。
镁具有良好的可锻性和可塑性，因此可以与其他金属进行合金化。
将其他金属（如铝、锌、锰等）加入到镁中，进行熔炼和混合，形成镁合金。
合金的添加可以调节镁的性能，提高其强度和耐腐蚀性能，使其更适合不同的应用领域。
6. 成型工艺：将制备好的镁合金进行成型。
根据具体的产品要求，可以采用多种成型方式，如压铸、挤压、锻造等。
通过成型工艺，将镁合金加工成所需的形状和结构。
7．表面处理：对成型后的镁合金进行表面处理。
表面处理可以包括除锈、酸洗、电镀等工艺，以增加镁合金的表面光洁度和耐腐蚀性。
8．热处理：对镁合金进行热处理，以调整其晶体结构和性能。
常见的热处理方法有时效、固溶化处理等，可以提高镁合金的强度和硬度。
9．检测和质量控制：对成品进行检测，确保其质量和性能符合要求。
常用的检测方法有金相显微镜检测、力学性能测试、化学成分分析等。
镁还原工艺流程总结
镁还原工艺流程总结镁还原工艺是指将氧化镁还原为金属镁的过程。
镁是一种轻金属，具有良好的机械性能和化学性能。
金属镁在航空、汽车、电子等领域有广泛的应用。
本文将对镁还原工艺流程进行总结。
首先，镁还原工艺的原材料是氧化镁，其化学式为MgO。
氧化镁一般采用电化学法或烧结法制备。
在工业生产中，氧化镁一般为粉末状。
第一步是预处理。
氧化镁粉末中常含有一定的杂质，如氧化铁、氧化钛等。
为了减少杂质对产物的影响，需要对氧化镁粉末进行预处理。
预处理的方法有酸洗、碱洗和热处理等。
其中酸洗是常用的方法，可以有效地去除表面的杂质。
第二步是还原反应。
将预处理后的氧化镁粉末与还原剂一起放入反应炉中，进行还原反应。
还原剂常用的有木炭、煤炭和焦炭等。
还原反应一般在高温下进行，温度范围一般为600-800℃。
还原反应是一个放热反应，通过供给适量的能量，使反应能够正常进行。
第三步是冷却与分离。
还原反应完成后，需要对产物进行冷却，并将金属镁与残余的还原剂进行分离。
冷却一般采用自然冷却的方法，同时可以通过加入惰性气体进行冷却。
分离的方法有机械分离和物理分离等。
一般采用振动筛进行分离，较好地分离金属镁与还原剂。
第四步是精炼。
通过精炼可以得到高纯度的金属镁。
精炼的方法有真空蒸馏、电解精炼和气体冷却等。
其中真空蒸馏是常用的精炼方法，可以去除金属镁中的气体和杂质。
最后，对产物进行后处理。
后处理包括干燥、包装和储存等。
干燥是将产物中的水分蒸发掉，以防止产物吸湿变质。
包装是将产物包装成所需的形态，方便储存和运输。
储存时需要注意防潮、防火等措施。
总的来说，镁还原工艺流程包括预处理、还原反应、冷却与分离、精炼和后处理等步骤。
在每个步骤中都有一定的工艺要求和技术措施。
镁还原工艺流程的优化可以提高生产效率和产物质量，促进镁产业的发展。
镁合金的制备与加工
美国陶氏：DOW17，Cr22，HAE 德国：MAGOXID-COAT 新西兰：Anomag 日本：UBE
保证氧化膜的生成速度高于溶解速度。 所制得的氧化膜应具有良好的力学性能和理
化性能，如强度、弹性、耐磨性、抗蚀性和 吸附性等。 成分简单，来源丰富，经久耐用，耗电少， 安全无毒和使用方便。
来源：
1.原镁带来的； 2.镁被氧化产生的； 3.镁合金除铁及变质过程中产生的； 4.溶剂精炼过程中产生的； 5.铸造工艺过程中产生的；
（二）镁熔体净化处理方法及与原理：
（1）溶剂吸附法
利用熔剂与熔液的充分接触来润湿夹杂物，使夹杂物团聚并与熔剂结合形成 大颗粒，沉淀在坩埚底部从而达到与金属液分离的目的。 目前国内最常用的RJ-2，其成分为：MgCl238%±3%，KCl37%±3%， CaCl28%±3%，NaCl8%±3%，BaCl29%±3%，CaF22%。其中MgCl2 是 起主要作用的成分，熔融MgCl2 能很好地润湿镁液中的非金属夹杂物，部 分氧化物（MgO 和CaO） 能和MgCl2 形成稳定或不稳定的配合物： MgO（CaO）+ MgCl2→MgCl2· MgO（CaO） 5MgO+ MgCl2→MgCl2· 5MgO （2）浮游法 浮游法是向镁液中通入气体，通常用N2、He、Ar、氯化物或盐类所产生的 气体，形成大量气泡，由于气泡中氢的分压小，因此借助于镁液和气泡中的 氢分压之差氢便扩散进入气泡，气泡浮出液面后氢被排除，从而达到除气的 目的。 （3）过滤法 过滤法是依靠过滤介质的机械阻碍作用捕获夹杂物，同时截除吸附在夹杂物 上的氢而达到精炼目的。
1－铸铁支撑环；2－低碳钢坩锅 3－排气管； 4－黏土耐火砖； 5－出渣门；6－浇铸的耐火材料；7－燃烧通道
镁冶炼工艺
蒸汽喷射真空泵系统图
热还原法
玛格尼法 (Magnetherm Process)（3~8t/批）
皮江法(Pidgeon Process)（14~23kg/批）
规模能大能小 成本低，技术简单 镁的等级质量略高于电解镁
全球电解镁生产厂家
中国民和镁厂 挪威/加拿大海德鲁镁厂 美国镁公司 以色列死海镁厂 乌克兰扎波罗什镁钛联合企业 乌克兰卡卢什化冶联合企业 俄罗斯索利卡姆斯克镁厂 俄罗斯阿威斯玛镁厂 加拿大太密克镁厂 哈萨克斯坦乌斯基镁钛联合企业 0.7万吨 8.5 4 3 1 3.6 1.7 1.7 0.8 0.3
2镁的冶炼工艺电解无水氯化镁法道乌法dowprocess氧化镁氯化法igfarbenindustrieprocess诺斯克法norskhydroprocess光卤石法russianprocess原理相似工业生产工艺不同较大规模的皮江法皮江法热还原法巴尔札诺法balzanoprocess20t批玛格尼法magnethermprocess38t批皮江法pidgeonprocess1423kg批规模能大能小成本低技术简单镁的等级质量略高于电解镁全球电解镁生产厂家中国民和镁厂挪威加拿大海德鲁镁厂美国镁公司以色列死海镁厂乌克兰扎波罗什镁钛联合企业乌克兰扎波罗什镁钛联合企业乌克兰卡卢什化冶联合企业俄罗斯索利卡姆斯克镁厂俄罗斯阿威斯玛镁厂加拿大太密克镁厂哈萨克斯坦乌斯基镁钛联合企业0
通过上述分析，在皮江法炼镁过程中，生产工艺过程的余 热资源有回转窑尾气余热，回转窑煅白余热，传统还原炉 尾气余热，还原废渣余热。 针对回转窑尾气余热主要集中在窑尾立式预热器和窑尾余 热锅炉的研究应用，利用余热锅炉产生的蒸汽带动蒸汽喷 射真空泵。根据2010年镁工业报告，有12家企业利用回 转窑尾气带余热锅炉。 传统还原炉尾气热品质高，带动余热发电机组，如太原清 徐北录树镁业建成的5MW余热发电机组，也可直接利用 余热锅炉蒸汽带动蒸汽喷射真空泵供还原罐抽真空之用。
电解炼镁工艺
电解法炼镁的各种工艺原理2008/4/14/10:06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，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—海德罗(Norsk—Hydro)公司是欧洲最主要的镁生产商，通过在干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
改善建议 2 改善建议 3
高度重视产品 技术研究，着 眼于做延伸产 品，提高产品 科技含量。
加大优质冶镁 矿产资源的保 护力度，在保 护中开采，在 开采中保护。
加强国际相关 企业的沟通与 协调，广泛开 展生产、销售、 技术等领域的 交流与合作。
材料制备工程 LOGO
小组成员： 胡卫杰 20083664 李昕 陈媛 黎妮 20083672 20083715 20083941
可用以下反应式表示： 2(CaO·MgO) + Si(Fe) ＝ 2CaO·SiO2 + 2Mg + (Fe) （3）最后对镁蒸汽进行冷却， 制成镁结晶
技
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根据热力学原理， 硅热法炼镁多以 煅烧白云石为原 料，以硅做还原 剂，在真空条件 下进行
术
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提高反应区温度， 加大反应区内镁蒸 汽的平衡压力与镁 结晶区内镁的饱和 蒸汽压之间的差值， 可加快还原反应的 速度
硅热法
总
中国科学院院士和中国工程院 院士师昌绪在“中国镁业发展 高层论坛”上指出： “镁是包括海洋在内地球表层 最为丰富的金属元素，在诸多 金属趋于枯竭的今天，大力开 发金属镁材料是实现可持续发 展的重要保证”。
结
我国具有丰富的镁资源，原镁产能、产量和出 口均居世界首位，但是由于其冶炼技术相对落 后，我国的镁行业发展一直不太健康。
HCl可循环利用 Cl2+H2O ＝ HCl+HClO
4）Mg(OH)2+2HCl ＝ MgCl2+2H2O
通电 5）MgCl2 ___ Mg+Cl2↑
原
硅热法 即皮江法） （即皮江法）
理Байду номын сангаас
镁合金的制备与加工课件
镁合金的晶粒细化及变质处理:
变质处理
晶粒细化是提高镁合金铸件性能的重要途径。 镁合金在熔炼过程中细化晶粒的方法有两类，即变质处理和强外场作用。
1）含碳变质剂
工业上常用的含碳变质剂有菱镁矿（MgCO3）、大理石（CaCO3）、白垩、石 煤、焦炭、CO2、炭黑、天然气等。其中MgCO3、CaCO3最为常见。以MgCO3 为例，MgCO3加入到Mg-Al合金熔体中后，发生下列反应 MgCO3＝MgO＋CO2↑ CO2＋2Mg＝2MgO＋C 3C＋4Al＝Al4C3 镁合金熔体中会产生大量细小而难熔的Al4C3质点，呈悬浮状态并在凝固过程中充 当形核基底。
1－铸铁支撑环；2－低碳钢坩锅 3－排气管； 4－黏土耐火砖； 5－出渣门；6－浇铸的耐火材料；7－燃烧通道
常见熔炼炉：
按用途 反射炉 静置炉 常见的熔炼炉 无铁芯工频 感应电炉 按加热方式 坩埚炉 煤气坩埚炉 电阻坩埚炉 熔炼炉
电阻坩埚炉
镁合金熔炼保护工艺：
镁合金的化学性质比较活泼，开始熔化时，容易氧化和燃烧，需要采取保护措施 防止熔融金属表面氧化。
空气中易氧化，易燃烧， 镁合金必须在专门的溶剂 覆盖或保护器下熔炼 抗盐水腐蚀能力差， 必须进行防腐处理 同钢铁材料接触时 易产生电化学腐蚀 缺点 杨氏模量、疲劳强度 等零件设计方面的材 料性能比铝低 综合成本比铝合金高， 加工价格远高于铝合金 铸造性能差。凝固易产 生显微气孔
优点
熔炼装置： 镁合金熔炼的主要设 备包括预热炉、熔炼 炉和保护气体混合装 置等（见图）。
冷室压铸 储存金属液体的空腔 位于熔炉的外部。熔融金 属从附近的熔化炉中泵入 水平放置的空腔。然后金 属液体在高压活塞作用下 注入模腔中。 该法适用于厚壁大型 铸件。这就要有更高的压 力以弥补铸件的较大的收 缩。
镁冶金
2．1．2镁的性质和用途
镁的化学性质
纯镁呈银白色。由于它与氧有很大的亲和力，故其表面易被 空气氧化。在其熔点以上，镁容易在空气中燃烧，发出眩目 的白光，故镁粉或镁条广泛应用于闪光灯、信号弹、焰火等 方面。镁也用作镍和铜冶炼中的脱氧剂，以及用作金属热还 原剂，用来制取像钛、铬、钒、铍之类的高熔点金属。 镁与冷水发生缓慢反应，但与热水和酸类发生强烈的反应， 生成氢气和相应的镁化物。 镁在无水氟酸中比较稳定，在其表面上生成一层氟化镁膜。 镁与氢发生反应，生成氢化镁(MgH2)，故镁可用作贮氢介质。
2．2．1 氯化镁的脱水
以天然菱镁矿、海水-白云石为原料可直接制取 无水氯化镁。但是从海水、大盐湖水、卤水等 原料中用湿法制取的氯化镁都以氯化镁水合物 的形式存在。必须进行深度脱水，才能送去电 解，否则电解时能耗高、电流效率低。 氯化镁水合物脱水不能采取简单的加热方法，因 为氯化镁分解成氧化镁和氯化氢气体，氧化镁 无助于电解过程，引起镁的损失，氯化氢则会 使设备受到严重腐蚀。
MgCl2在水中有很高的溶解度，并随着温度的升高而 增 大 。 氯 化 镁 的 水 合 物 有 MgCl2· 20 、 12H MgCl2· 20 、 MgCl2· 20 、 MgCl2· 20 、 8H 6H 2H MgCl2· 20等。在室温下较稳定的为MgCl2· 20。 H 6H 将各种氯化镁水合物加热，在一定条件下，按下列 方式脱水： MgCl2· 20 MgCl2· 20+ 2H20(g) 6H 4H MgCl2· 20 MgCl2· 20+ 2H20(g) 4H 2H MgCl2· 20 MgCl2· 20+ 2H20(g) 2H H MgCl2· 20 MgCl2+ 2H20(g) H 当高温下脱去氯化镁水合物中最后两个结晶水时，就 将发生水解反应而生成MgOHCl和MgO。其反应如下：
金属镁
金属镁除尘（皮江法炼镁）
• 目前，国内皮江法炼镁的厂家多，工艺 落后且大多数除尘环保设备达不到除尘要 求。随着我国环保要求的提高，这些工厂 都会面临停产或安装及增加除尘设备。只 要金属镁行业利润可观，这些工厂就会选 择安装及增加除尘设备。因此金属镁除尘 还是有一定的市场前景的。
附Ⅰ 皮江法炼镁工艺流程
萤石粉
白云石
硅铁
破碎
破碎
燃料
煅烧
烟气
除尘
煅白 磨粉
烟囱
压团 燃料 烟气 烟囱
磨粉
还原
渣
结晶镁
抽真空
精炼
铸锭
镁锭
硅热法炼镁的设备
• 皮江法炼镁年产5000吨金属镁主要设备 配置为 400X600鄂破机、250X1000细碎机、 2.5X40回转窑、2X20米冷却机、 MQG1.83X7米球磨机、MQG1.5X5.7球磨 机、MG1725煤磨机、HL300斗式提升机、 煤气发生炉2.5米、压球机、竖式预热器、 GX400螺旋输送机 、还原罐、精炼坩埚等。
镁的国内外工业情况
• 近十年来，世界镁工业的发展发生了重大变化。2000 年前，世界上能生产金属镁的国家只有15个，除中国外只 有22家企业。其中电解法镁厂12家，硅热法镁厂10家， 总产能52.1万吨。主要生产厂家位于北美和欧洲，其镁产 量约占世界总产量的80%以上。主要产镁国为美国、加拿 大、挪威、俄罗斯和乌克兰等。但是至2000年起世界镁产 量结构出现了重大变化。在以中国为首的亚洲国家镁产量 快速增长，镁产品出口规模急剧扩张的情况下，北美和欧 洲国家镁企业不得不选择退出或大幅度缩减镁产量。目前， 北美和欧洲国家的镁产量已降至世界镁产量的20%左右， 亚洲国家的镁产量则增至世界镁产量的77%左右。 • 中国镁产量自1999年首次突破10万吨后即摆脱了徘徊 不前的局面，开始持续、快速的增长。中国镁产量占世界 镁产量的比重也迅速由30%左右提高到70%左右。中国镁 产量在世界镁产量中所具有的垄断地位已经加强，中国镁 工业主导世界镁工业的局面已初步形成。