高硅白云石皮江法炼镁实验.pdf

第31卷第6期
有色矿治
Vol 31. No6
2015年12月
ON-FERROUS MINING AND METALLURGY
December 2015
文章编号:1007967X(2015)06-32-05
高硅白云石皮江法炼镁实验
李波,诸两武
中国铝业股份有限公司郑州研究院,河南郑州450041)
摘要:皮江法炼镁要求白云石中Si(2应小于0.5%。前人研究认为SiO2在高温时与MgO生成
2MgO?Si(O2,这是一种低熔点化合物,它会使白云石烧结,使煅烧后的白云石达不到炼镁
的要求,在一定程度上降低收得率。本文研究了高硅(SiO2为4.51%)白云石皮江法炼镁
镁收率低的原因,提出并通过实验验证了高硅白云石采用皮江法炼镁,也可以达到高的镁
收率。使高硅白云石采用皮江法炼镁成为可能
关鍵词:皮江法;高硅;镁收率:白云石:石灰石
中图分类号:TF822
文献标识码;A
前
镁的要求,在一定程度上降低收得率;白云石灼减在
16.5%~47.5%。本实验采用高硅(SiO2为
目前,世界上80%以上的金属镁是用皮江法生4.51%)白云石,研究了高硅白云石皮江法炼镁时镁
产的。所谓皮江法炼镁,就是由加拿大皮江(Pid·收率低的原因,提出并通过实验验证了高硅白云石
geon)于1941年发明的一种以煅烧后的白云石为原采用皮江法炼镁,也可以达到高的镁收率。使高硅
料、以硅铁合金为还原剂,在真空条件下制取金属镁白云石采用皮江法炼镁成为可能。
的方法,是一种硅热还原炼镁技术。我国的皮沮法
炼镁技术起步于20世纪70年代,经过几十年的发1分析检测
展,我国的皮江法炼镁技术得到了很大发展。
本实验所用白云石化学成分分析如下
采用皮江法炼镁,白云石矿应满足以下要求
分析仪器为 Magix(PW2403)型波长色散X
K2()+Na2O应小于0.05%,为了避免出镁时因K、射线荧光光谱仪。
Na燃烧引起粗镁烧损;为了避免炉料在还原过稈中
分析方法:
出现熔融状态,Fc2O)+Al2O2应小于0.5%,为了
灼烧减量测定:GB/"T3286.8-2004《石灰石
避免炉料在还原过程中生成低熔点的化合物,影响白云石化学分析方法灼烧减量的测定》;其它成分:
镁的析出:Si(O2应小于0.5%,认为Si)2在高温时GB/T21114-2007《耐火材料X一射线荧光光谱
与MgO生成2MgO?SiO2,这是一种低熔点化合化学分析熔铸玻璃片法》。
物,它会使白云石烧结,使煅烧后的白云石达不到炼
白云石矿石化学成分分析结果如表1所示。
表1矿石化学成分结果单位%(w/w)
Mg(
Cao
A!2()Fe2()
Sio
K,()
Tio2
灼减
20.19
30.03
4.51
0.045
0.022
0.008
0.114
0.00144,69
该矿石SiO2含量高,达到4.51%;灼减低,为
·白云石★:方解石:石英
44.69%。
40000
用 Xpert PRO型Xー射线衍射仪研究了该白
3000Q
云石的矿物组成。测试条件:Cu靶、电压45kV,电
20000
压40mA;步进0.02°,每步扫描10s,超能探测器X
10000
Celerator o
20(Cu
測试结果见图1。
图1矿石X一射线衍射分析曲线
X收稿日期:2015-07-15
作者简介:李波(1980-),男,本科、高级工程师,材料物理性能测试研究及标准起草、镁治炼等。
第6期
李波等:高硅白云石皮江法炼镁实验
33
由图1可以看出,矿石矿物组成以白云石为主,
采用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察微
含有石英、方解石等矿物。经Xー射线衍射定量分观型貌;矿石大部分表面铁质浸染呈浅红色,少量呈
析,自云石含量约92.5%;石英含量约4.5%:方解灰色。图2为矿石在不同放大倍数下的微观结构。
石含量约2.5%。
n
图2矿石在不同放大倍数下的微观结构
从图2中可以看出,白云石呈自形、半自形,颗
萤石:研究结果表明CaF2的存在使还原剂的
粒大小较均匀,晶界清晰,晶粒在50~300gm之利用率提高了5%左右,而且还起到催化剂的作用,
生产中要求萤石中CaF2含量不小于95%粒度小于
2煅烧、热强度、压球实验
125m,成分见表3。
表2硅铁化学分析结果单位%(w/w)
采用粒度10~20mm的矿石进行煅烧实验。
Al
Ca
Si
F
煅烧目的是为了使白云石完全分解为氧化镁和
0,80
0.48
77,34
21,03
氧化钙,而又不发生氧化镁和氧化钙晶体的过分长
大和发生烧结,以使还原炉料具有较高的活性。煅
表3萤石化学分析结果单位%(w/w)
烧白云石的活性与白云石的烧损率、煅烧白云石(煅
Caco),
Sio.
Fe O
P
白)的灼减量及水化活性有关。煅白的活性通常是
98,64
0.62
0,7
0.06
0.00210.0063
测定其与水的反应能力来表示,其计算公式为:
a(%)=(W2-W1)/W1×100%
将煅烧白云石、硅铁、萤石按一定比例配比混合
式中a(%)一般烧白云石水化活性、单位质(传统的方法)用三维混料机混合均匀,然后在2.0
量百分比(%);
PaX10Pa压力下压制成球团。
W1一煅烧白云石试样重量,单位:克(g);
3还原实验(1)
W
煅烧白云石试样内加入足量水反应,再
烘去附着水后的重量,单位:克(g)。
皮江法炼镁是利用硅铁中的硅还原MgO,生成
该矿石水化活性度最大为32.79%
的SiO2与煅白中CaO造渣生成2CaO?SiO,还原
煅烧白云石:为粒度20~30mm的矿石煅烧后
发生的反应方程式为:
研磨,粒度小于150Pm。
2(MgO?CaO)+Si=2Mg+2CaO)?SiO2(2)
75硅铁:硅铁是皮江法炼镁的还原剂,其硅含
还原试验的目的是考察还原过程中球团反应速
量越高越好,在工业生产中,通常要求確含量在率、不同时间镁还原效率以及硅铁的利用率等。
75%~78%。硅含量低于75%,硅铁中反应性好的
在1200±5℃,真空度低于5Pa的条件下进行
游离硅低,还原反映效果差;硅含量高于80%,在细
还原实验,还原时间为60min和90min,测定两个
磨加工时容易氧化,在表面生成一层SiO薄膜,阻还原时间镁收率
碍了硅原子向氧化物表面扩散的速度心,并且其价
还原试验进行前将炉子加热到设定温度,加入
格较高,因此实验中采用75硅铁。配料前将块状硅
球团料,抽真空,约2min后,还原罐内真空达到5
铁研磨至粒度小于125m,成分见表2。
Pa以下。还原试验数据见表4