皮江法冶炼镁的工艺过程与优缺点

皮江法冶炼镁的工艺过程与优缺点

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。

皮江法是一种应用广泛的镁的冶炼方法，以发明者皮江(L_M．Pidgeon)命名的这种方法应用时间较长，可称是硅热法炼镁的经典方法。与其他方法相比，此法具有建厂快、投资省、可利用多种热源、产品质量好等优点，但由于间歇作业、单台生产能力低、能耗较高等问题，而影响它的发展。加拿大蒂尼柯(Timminco)公司的哈雷(taley)镁厂于1941年最先采用皮江法炼镁生产金属镁。随后，日本古河镁厂和字部兴产镁厂也先后采用这种炼镁方法。70年代以后，这些炼镁厂对皮江法炼镁的工艺和设备进行了改进，并逐步实现机械化、自动化操作后，进一步改善了作业条件和提高了劳动生产率。

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。

具体工艺过程：

（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（MgOCaO）。

白云石煅烧天然白云石是一种分布很广的矿物，其分子式为MgCO3•CaCO3。用于皮江法炼镁的白云石一般含MgO19％～21％、CaO30％～33％、(SiO2+A12O3+Fe2O3)<0．5％、(Na2O+K2O)<0．05％，粒度10～30mm。白云石要先进行煅烧。国际上主要的皮江法炼镁厂均采用回转窑煅烧法，使用的燃料有天然气、重油、重油焦粉(或煤粉)、半水煤气、焦炉煤气、发生炉煤气等。白云石在1423～1473K温度下煅烧，分解成Mg()•CaO。经煅烧的白云石称煅烧白云石，含MgO37％～39％，灼减1％以下(最好0．5％以下)，活度超过30％。

（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。

粉磨与压球煅烧白云石与破碎过的硅铁(Si>75％、Al<1．5％。Mn<0．05％)按摩尔比Si：MgO=1．2～1．3配料，并加入总料质量3％的萤石粉((2aF2>95％)。将配好的物料磨细至O．1mm粒级以下的煅烧白云石占60％，0．075mm粒级以下的硅铁占70％～80％。磨细的物料经混合后，用对辊式压球机在大于150MPa的压力下压制成球团。压制好的球团装入防潮的纸袋中备用。

（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。

真空热还原球团料装入还原炉的还原罐中于真空下被硅铁中的硅还原成金属镁的过程。

还原罐的高温段用耐热钢制造，伸出炉外部分的冷凝段为普通无缝钢管相互焊接而成卧放在还原炉中，构成了一炉多罐式的还原炉结构。

还原过程为间歇性作业，各厂所用的还原罐规格不同，装料量、镁产量、还原周期也各异，一般周期为8～12h。也有使用大罐的，大罐的还原周期为24h。一个还原周期开始时，先将球团料加入还原罐内，此部位即为还原反应区。然后依次放入阻挡球团料热辐射的隔热屏、镁结晶器和碱金属捕集器，再盖好端盖抽真空。为获得致密的结晶镁，还原是在低于10Pa的真空条件下进行的。还原反应区温度控制在1473K。在此温度下，球团料中的Mg()•Ca0被硅铁中的硅还原成金属镁：

金属镁以镁蒸汽形式存在，镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。

（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：环境污染大

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。