[发明专利]一种白云石生产金属镁的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属镁的生产方法，特别指一种白云石生产金属镁的工艺方法。

背景技术

镁是一种轻质有延展性且非常活泼的金属，被广泛应用于汽车工业、3C行业、航空航天及军事等其他行业。目前金属镁的冶炼方法主要分为热还原法和熔融盐电解法，热还原法包括硅铁热还原法(皮江法)、铝热还原法和铝硅合金热还原法等；熔融盐电解是以氯化镁为原料，金属合金为阴、阳极，在氯化镁熔融下通入直流电进行电解，阴极得到金属镁沉积，阳极放出氯气，熔融盐电解法对环境污染严重，而且设备投资大，工艺技术落后，设备产能低，能耗高，直流电耗为14420KW·h/tMg。我国目前常用的工艺方法是热还原法，该方法是将菱镁矿在高温条件下锻烧，以硅铁合金、铝、铝硅合金或铝镁合金为还原剂，在一定真空度和温度下，将经过高温锻烧的菱镁矿还原成镁蒸气后再经过冷凝得到金属镁，该方法煅烧温度高，能耗高，镁回收率低，生产周期长，经济效益差，环境污染严重。为了解决金属镁的来源问题，采用含镁量相对较低的白云石矿，是一项不错的选择，因此，以白云石为原料生产金属镁的前景广阔。申请号201010126327.5公开了一种以白云石为原料制备金属镁的方法，包括了硅铁热还原法、铝热还原法和铝硅合金还原法，但是因白云石中含有较多的钙，如果不进行钙镁分离，则该工艺方法排除大量的含钙废渣，效率低下，同时也增加了高温能耗。为了克服硅铁还原、铝还原或铝硅合金还原法的缺点，降低能耗，减少排渣问题，申请号201010144074.4公开了一种以MgO/CaO摩尔比大于1的物料为原料真空还原制取金属镁的方法，其特征是以白云石、菱镁矿石、水镁石和石灰石为原料，分别进行缎烧，再配制成MgO/CaO摩尔比为1.5～18的原料，该工艺需要开采的原料多而杂，煅烧工艺复杂，而且其还原剂仍然采用价格昂贵的铝粉、铝硅合金粉或铝镁合金粉。因此，从还原剂、能耗和效率等方面分析，这类热还原法的推广困难，难以实现可持续的发展。

上世纪50年代，为了在金属镁的热还原法中采用廉价的碳还原剂，一些研究者探索了真空碳热还原法，进行了较系统的热力学分析，并取得了一些进展。其中最具有代表性的是R.Winand在1972～1976年所作的小实验和扩大实验，得到了金属镁粉。申请号008100058928.X公开了一种菱镁矿真空碳热还原制备金属镁的方法，其特征在于以菱镁矿为含镁原料，煤为还原剂及添加氟化钙作为催化剂，控制真空炉内压力为20Pa～700Pa、升温至500℃～700℃，保温20min～50min，完成物料热分解及焦结过程，再升温至1300℃～1500℃的条件下还原熔炼40min～60min，得到块状金属镁，该工艺要求采用MgO含量≥41％的菱镁矿作为原料，不适合于白云石作为原料。申请号200510011049.8公开了一种真空煤炭热还原氧化镁矿提取金属镁的方法，其特征在于采用氧化镁或其矿物白云石为原料，煤炭作还原剂，原料经混合、压制成团料后，在内热式真空炉内以真空度5Pa～45Pa，温度500℃～800℃，时间30min～60min，完成物料焦结，再在温度1300℃～1600℃进行还原反应45分钟～60分钟，最后在温度600℃～800℃冷凝，获得结晶金属镁块，但是，该工艺对于含镁原料的要求极高，必须采用MgO含量≥95％的氧化镁，或者采用MgO含量30％以上的高品位白云石经过煅烧得到MgO≥40％～45％的煅白氧化镁为原料，而实际我国天然白云石矿的MgO含量一般只有18％～22％，经过高温煅烧制备的煅白的MgO含量仅有32～39％，因而这种工艺实际上不能利用白云石作为原料来制备金属镁。

上述分析表明，采用白云石生产金属镁的技术关键在于白云石中的钙镁分离技术和使用廉价的碳还原剂技术，如何利用白云石作为含镁的原料，采用真空碳热还原法，低成本高效率地生产出金属镁，将制约白云石制备金属镁技术的较大规模推广与应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种白云石制备金属镁的工艺方法，这种方法采用白云石经过转化后的中间产品碱式碳酸镁为原料，运用真空碳热还原制得金属镁。本方法解决了白云石原料中的钙镁分离问题，降低了还原剂的成本，副产了高附加值的轻质碳酸钙，而且工艺流畅，效益比较显著，产品质量稳定，便于推广应用。

本发明要解决的技术问题由如下步骤来实现：

1、一种白云石生产金属镁的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)白云石破碎：将白云石进行机械破碎至1cm～10cm；

(2)白云石煅烧：将破碎的白云石在850℃～1100℃下煅烧0.5h～5h得到煅白；