钟晶晶,胡 磊,李荣斌,张少军,王 正,刘风琴

(1.北京科技大学 冶金与生态工程学院,北京 100083;2.郑州大学 河南省资源与材料工业技术研究院,河南 郑州 450001)

金属镁是国家战略金属,是最轻的结构金属材料,还具有比强度高、比刚度高、导热导电性好、电磁屏蔽性能优异、阻尼减振能力强等特点,是国防军工、航天航空、电子产品、交通运输、建筑民生等国家重要领域的基础关键原材料[1,3]。

我国在世界上属于产镁大国,原镁产量占全球产镁量80%以上。目前世界上普遍采用的炼镁方法是硅热法,硅热还原法炼镁根据冶炼炉型的不同,又有多种生产工艺,其中最具典型代表的是皮江法[4-5]、巴尔扎诺法[6-7]以及马格尼特法[8]。皮江法是我国原镁冶炼主要采用的生产工艺,生产过程如图1所示。其采用的原料为煅烧白云石(以下简称煅白)、硅铁(75 wt.% Si)和少量的萤石,煅白的主要成分为CaO·MgO,为还原物质,硅铁为还原剂、萤石为矿化剂。在还原阶段,将经过压制的原料球团放入还原罐中,并将还原罐置于还原炉内,对还原罐进行抽真空并加热至1100～1200 ℃,原料在罐内发生的还原反应,如式(1)所示。

(1)

镁被还原出来并以蒸气的形式进入结晶器中,随后冷凝形成结晶镁。由图1可知,还原罐内装有挡火板、镁结晶器及钾钠捕集器,分别用来防止热量从高温区向低温区辐射、确保镁蒸气的冷凝以及对钾、钠的捕集。

图1 还原装置及还原过程示意图[9]

皮江法工艺的主要原料煅白由白云石在回转窑内煅烧得到……