利用碳还原法生产镁与氧化铝的新工艺研究.do - - c

利用碳还原法生产镁与氧化铝的新工艺研究 李晓波

(山西丰喜肥业股份有限公司闻喜复肥分公司 闻喜礼元,043802)

还原法生产镁与氧化铝的新工艺的方法. 关键词:拜耳法 皮江法 一,镁业现状

2000年到今天, 中国金属镁企业均向万吨级转向,其总生产能力已超过80万吨/年，而全世界金属镁的使用量在60万吨/年以上，也就是说供大于求已是不争之实事，如何解决此矛盾，使企业走出困境，重点分析硅热法（皮江法）炼镁及碳热法炼镁.

硅热法（皮江法）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。皮江法炼镁的主要工艺流程是：白云石在回せ蛄⒁ぶ徐焉粘伸寻祝扑楹笥牍杼?5%）和萤石粉（含CaF2≥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、表面处理得到经过熔剂精制、铸锭、表面处理得到成品镁锭。皮江法炼镁缺点：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.

碳热法炼镁,上世纪20---30年代欧美建过一装置,其反应温度高达2000度以上,副产品CO与还原出镁存在可逆反应,当反映温度超过1250度时,可逆反应增加很快,反应温度每提高10度,反应速度增加2---3倍;反应出的镁粉与高温CO也易发生爆炸,同时如此高温气体分离.冷却设备太复杂,上世纪50年代碳热法炼镁企业均已停产,但从上世纪到现在碳还原炼镁的研究就没有停止,主要进展是用氧化镁和碳还原,还原温度均高于1300度以上,温度大于1250度皮江法炼镁不锈钢还原罐就软化而没强度,此类也只建了些实验装置而没有工业化.因硅铁作还原剂成本太高,不利于镁企业在社会生存,因此碳还原炼镁将还是今后研究重点.

在研究碳.煅白及催化剂真空炼镁工艺流程时,因联产氧化铝,用必要了解我国氧化铝的现状:为摆脱高品位铝矿产资源严重匮乏的困境,选矿拜耳法列为国家\九五\重点科技攻关项目,由于我国铝土矿属于一水硬铝石型的特性,致使氧化铝生产工艺复杂,生产流程较长,单位能耗较高,投资大,从而使得我国氧化铝缺口越来越大,到90年代中期,每年缺口量约占1/3.为解决氧化铝的缺口,原中国有色金属工业总公司于1996年与美国铝业公司达成协议,投资购买美铝100万吨/a氧化铝生产能力.氧化铝严重短缺,将是制约我国原铝工业发展的一个主要因素.

二, 利用碳还原法生产镁与氧化铝的新工艺(见图1) 煅白 ← 煤气← ↓ ↓ ↑

焦碳→ 配料制粉成型→ 真空还原→ 粗镁→ 精制→ 镁锭 ↑ 催化剂

白云石经1200度煅烧后产品为煅白 图1 碳还原法生产镁工艺流程图

生产炼镁催化剂与联产氧化铝工艺流程图(见图2)

化工原料A

↓

低品位铝土矿及煤矸石 → 煅烧溶解过滤→滤液 → 碳化过滤 →滤液二次碳化 ↑ ↓ ↓ ↓ 化工原料B

滤饼烘干→ 滤饼烘干 → 滤饼煅烧 ↓ ↓ ↓ 催化剂 电解氧化铝 原料B

图2 生产炼镁催化剂与联产氧化铝工艺流程图

从碳催化剂还原煅白真空炼镁工艺图和生产催化剂及氧化铝工艺流程,我们就可以看出二者结合就是\利用碳还原法生产镁与氧化铝的新工艺\ 三,利用碳还原法生产镁与氧化铝的新工艺重点及要点 3,1确定催化剂组成

在确定催化剂组成时,必须考虑其制造成本,各种物料的综合利用及投资总额. 3,2工艺参数优化

对原料的资源情况后,以目标管理为基础,确定工艺路线,在生产过程中,不采用高温高压,催化剂及氧化铝生产再常压就可进行;煅烧温度低于800度,其它过程不高于50度. 3,3晶性决定出镁率

在生产炼镁催化剂过程中,在不同温度条件下,就是生成同一类组分,其出镁率相差级大:有的

就不起作用,有的出镁率达95%以上,通过多年实验发现:是因为催化剂组分在一定温度条件下存在晶性转变而引起的(催化剂组分及A,B关键原料因保密仅用符号代替,诚请同仁理解). 3，4成本核算比较（不含税） 3，4，1皮江法炼镁生产成本（还原周期12小时，还原温度1250度） 名称 规格型号 单耗（吨/吨） 白云石 MgO21% 硅铁 罐耗 Si》72% 1．2 每天50元 工资 煤 电耗 2号熔剂 包装费 合计 C》65% 优质产品 8 1400度 0．15 300 0．5 1500 1200 2400 700 225 200 11715 4400 5280 1350 》12 单价（元/吨） 30 360 金额（元） 3，4．2碳热法炼镁生产成本（还原周期8小时，还原温度1230度） 名称 规格型号 单耗（吨/吨） 白云石 MgO21% 焦碳 专用催化剂 罐耗 每天50元 煤 工资 电耗 2号熔剂 包装费 合计 C》65% 优质产品 5 1000度 0．15 300 0．5 1500 1500 1200 700 225 200 7265 950 C》90% 0．5 1．2 1000 1600 500 1920 》9 单价（元/吨） 30 270 金额（元） 副产品氧化铝利润不计，如计其利润，专用催化剂就无成本，冶炼镁成本降低于7000元/吨镁 四,利用碳还原法生产镁与氧化铝的新工艺优点 4,1此工艺对中国镁业是一次飞跃,其优点如下（以生产60万吨镁计）：:

4,1,1用碳代替高能耗的硅铁炼镁，每年可节约硅铁40万吨，约合人民币20亿元。 4,1,2料球导热性比皮江法好，副产煤气可作还原燃料，可降低煤耗在30%，每年可节约燃煤100万吨以上，约合人民币2.5亿元。

4,1,3生产周期降至8小时，生产能力提高30%以上。 4,1,4出镁率由原来75%提高到90%以上。

4,1,5 综合成本可控制在1万元以下,在催化剂生产过程中，可副产电解氧化铝24万吨，某化工产品90万吨，这两项销售利润26亿元以上

4,2此工艺 对中国氧化铝生产是一次革命,其优点如下（以生产60万吨镁计）：:

4,2.1.该工艺将生产氧化铝和冶炼金属镁归于一体,整体体现了整体观念,整体利益,整体效益,整体优势.

4,2.2.我国是产镁大国,也是出口镁大国,将向镁基合金大国发展,摆脱西方以初级产品镁锭出口为主的反倾销.在生产镁基合金时需求大量镁锭和铝锭,而生产镁锭和铝锭分属不同企业集团,使企业很难得到最佳经济效益,却使运输业繁荣昌盛,这与节能型社会相矛盾.

4,2.3.该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体,是对我国拜耳法生产氧化工艺流程一场革命:可摆脱我国高品位铝矿资源严重匮乏的困境,能解决我国氧化铝短缺向国外市场进口的现实问题,也是对我国本土资源最科学,最合理的开发利用.

4,2.4该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体,是对我国皮江法炼镁一次创新,用焦炭作还原剂代替高能耗的硅铁,既节能又环保.

4,2.5.该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体,其氧化铝生产工艺流程比拜耳法工艺流程生产氧化铝,工艺流程简单,设备投资规模少,耗能也低的多.

4,2.6.该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体 ,可为国家节约很多宝贵财富---有限的耕地面积.

4,2.7.该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体 ,能将各种不可再生资源实现循环利用,使节能与环保归于一体.

4,2.8.,该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体,能使企业做强做大,实现企业利益的最大化,可提高企业在市场化浪潮中的竞争能力.

4,2.9.该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体,能使工艺和设备达到最科学配置,使一套工艺和一台设备实现多效的功能.

4,2.10.,该工艺将冶炼金属镁和生产氧化铝归于一体,使企业管理水平能上一个台阶,也可实现人力资源最佳配置.

结论：现在此工艺已小试及中试,效果显著，愿与同仁共同合作。 参考资料

1.有色金属冶金编辑委员会编.<<中国冶金百科全书>>.第1版.冶金工业出版社,1999年 2.吴秀铭.中国铝工业五十年 世界有色金属,1999 总第246期 3.吴秀铭.中国镁工业五十年 世界有色金属,1999 总第246期 4.李晓波.中国镁业工艺发展趋势 中国金属通报,2005

5.戴永年编著.<<有色金属材料的真空冶炼>>.第1版.冶金工业出版社,2003年 致 礼！

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