白云石中雜質(zhì)對(duì)硅熱法煉鎂影響機(jī)理及調(diào)控方法的研究.pdf

1、我國是世界金屬鎂生產(chǎn)大國，產(chǎn)量占全球的80％以上，主要用硅熱法生產(chǎn)。在目前技術(shù)條件下煉鎂用白云石的雜質(zhì)含量要求為：Fe2O3+Al2O3<0.5%，SiO2<0.5%，Na2O+K2O<0.01%，Mn<0.0005%，若雜質(zhì)含量大于以上數(shù)值，將會(huì)影響出鎂率，而我國南方的白云石中普遍存在Si、K、Na雜質(zhì)含量偏高。
　　本文基于重慶萬盛鎂廠煉鎂時(shí)，白云石礦中K、Na雜質(zhì)對(duì)煉鎂造成嚴(yán)重影響的現(xiàn)狀，采用X射線熒光分析（XRF）、同步熱

2、分析（DSC-TG）、X射線衍射法（XRD）、礦物顯微組織分析、掃描電鏡（SEM）技術(shù)對(duì)白云石中K、Na雜質(zhì)物相進(jìn)行表征，接著對(duì)K、Na的硅熱還原及燃燒熱力學(xué)深入分析，最后提出調(diào)控方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而獲得以下重要結(jié)果：
　　①礦石分析表明：萬盛白云石礦中95%以上為C、O、Ca、Mg，其它微量元素為Si、Al、K、Fe、Na等；確定存在的物相為白云石、石英、鉀長石，可能存在的有方解石、鎂黃長石、水碳鉀鈣石以及鈣鋁黃長石，應(yīng)該還

3、存在褐鐵礦、泥質(zhì)和其他微量伴生礦。其中，雜質(zhì)元素K主要以鉀長石（KAlSi3O8）形式存在，而Na應(yīng)該以硅鋁酸鹽形式存在。
　?、诟鶕?jù)吉布斯自由能原理，對(duì)含K、Na化合物在煉鎂過程中被還原的可能性和還原出的氣態(tài)K、Na的冷凝行為進(jìn)行分析，并對(duì)K、Na燃燒的危害方式進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：K、Na以硅酸鹽或碳酸鹽形式進(jìn)入還原工序后被Si還原；由于K、Na冷凝溫度比Mg低，冷凝區(qū)更靠近罐口，冷凝后形成液態(tài)；開罐時(shí)K、Na燃燒釋放大量熱量

4、，引發(fā)結(jié)晶Mg的燃燒，導(dǎo)致金屬鎂損失并惡化車間勞動(dòng)環(huán)境。
　?、蹮崃W(xué)分析表明：相對(duì)惰性的金屬氧化物或氯化物，硅熱還原的K、Na蒸氣在鉀鈉捕集器所處溫度下可通過置換反應(yīng)而被惰化，從而消除K、Na開罐燃燒的危害。具有技術(shù)上可用于惰化K、Na的氧化物有Cu2O、NiO、Fe3O4和Fe2O3等，氯化物有FeCl3、NiCl2、CrCl3、MnCl2、CaCl2等。
　?、躃、Na反應(yīng)惰化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明：氧化物法和氯化物法均可有

5、效惰化K、Na，消除其開罐引發(fā)燃燒的問題。其中，在200℃以上K與Fe2O3和Fe3O4反應(yīng)得到黑色固體，主要成分為KFeO2和Fe；在250℃以上Na與Fe2O3和Fe3O4反應(yīng)也得到黑色固體，主要成分為NaFeO2和Fe，K的活性高于Na導(dǎo)致反應(yīng)溫度比Na低；含水氯化物受熱釋放出的H2O會(huì)與K、Na發(fā)生反應(yīng)，但煉鎂時(shí)不允許有H2O的存在；在250℃時(shí)采用無水MnCl2、CaCl2可與K、Na反應(yīng)并將K、Na惰化成為KCl、NaCl，