專利名稱：一種消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶煉行業(yè)中金屬鎂冶煉相關(guān)技術(shù)，具體涉及一種消除硅熱法 煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法。
背景技術(shù)：
硅熱法是當(dāng)前主要的煉鎂方法之一，其工藝過(guò)程如下將煉鎂原料白云石進(jìn)行煅 燒，獲得的煅白連同硅鐵、螢石按比例混合，進(jìn)行細(xì)磨、壓球，壓好的球團(tuán)放入還原罐中，接 著對(duì)還原罐密封抽真空并將其加熱到1200°C以上，使硅鐵在真空高溫條件下還原煅白產(chǎn)生 鎂蒸氣。在真空系統(tǒng)的作用下，產(chǎn)生的鎂蒸氣逸向罐口，罐口附近設(shè)有冷卻水套，鎂蒸氣到 達(dá)該處便冷凝下來(lái)形成結(jié)晶鎂。還原結(jié)束后將結(jié)晶鎂取出精煉，最后獲得金屬鎂。煉鎂生產(chǎn)過(guò)程中除金屬M(fèi)g被還原出來(lái)外，往往還會(huì)有其他物質(zhì)被還原出來(lái)，比較 明顯的是單質(zhì)K、Na。由于相同溫度下K、Na的蒸氣壓較Mg高，因而K、Na會(huì)在溫度更低的 罐口處冷凝。還原罐打開(kāi)時(shí)，K、Na接觸空氣便燃燒起來(lái)，產(chǎn)生大量煙塵、強(qiáng)光，并產(chǎn)生大量 熱量，造成還原車間環(huán)境惡化，而且燃燒產(chǎn)生的熱量容易引發(fā)結(jié)晶鎂燃燒，在控制不當(dāng)?shù)那?況下會(huì)造成結(jié)晶鎂大量損失。目前的解決思路是放置鉀鈉捕集器，使K、Na冷凝區(qū)與Mg結(jié) 晶區(qū)分離，并且開(kāi)罐后將鉀鈉捕集器迅速取出，以減少K、Na燃燒對(duì)結(jié)晶鎂的影響。在白云石礦石中K、Na含量較少的情況下，放置鉀鈉捕集器可有效避免K、Na燃燒 對(duì)Mg的影響；當(dāng)K、Na含量偏高時(shí)，使用上述方法仍舊會(huì)有大量結(jié)晶鎂損失。因而，目前在 選用煉鎂用白云石時(shí)要求礦物中K2CKNa2O的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)均應(yīng)小于0. 005%。我國(guó)具有豐富 的白云石資源，全國(guó)各地都有分布，符合煉鎂要求的白云石也較多。然而對(duì)于有些地區(qū)，如 重慶，當(dāng)?shù)氐陌自剖V資源豐富，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)較高，但其中K、Na含量偏高，雖然目前在進(jìn) 行硅熱法煉鎂生產(chǎn)，但是由于受各方面因素的影響，其中就包括K、Na含量偏高的影響，生 產(chǎn)現(xiàn)狀很不理想。要解決當(dāng)?shù)責(zé)掓V問(wèn)題，設(shè)法消除K、Na燃燒的影響是其中重要的一部分。重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“清潔能源原鎂冶煉技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng) 用”(CSTC009AA4002)和重慶市國(guó)土資源和房屋管理局科技計(jì)劃項(xiàng)目“提高重慶市白云巖利 用率的煉鎂關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目就本發(fā)明課題提出立項(xiàng)，并提供相應(yīng)的資金支持。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)當(dāng)前使用鉀鈉捕集器仍不能很好解決還原產(chǎn)生的單質(zhì)K、Na燃燒的問(wèn)題，本 發(fā)明提出一種消除還原過(guò)程中生成的單質(zhì)K、Na危害的方法利用元素與氧結(jié)合能力的強(qiáng) 弱規(guī)律，用金屬氧化物與還原產(chǎn)生的單質(zhì)K、Na發(fā)生反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為氧化物，并同時(shí)獲得 不易燃燒的金屬單質(zhì)，從而避免開(kāi)罐時(shí)發(fā)生的燃燒，以此來(lái)徹底消除硅熱法煉鎂中被還原 成單質(zhì)的K、Na燃燒及其帶來(lái)的危害。其中，本發(fā)明中提到的單質(zhì)K、Na與金屬氧化物所發(fā) 生的反應(yīng)如下2K(Na)+M0 = K20(Na20)+M(反應(yīng)式中的M表示上述金屬氧化物中的金屬元 素)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)將易燃的金屬單質(zhì)K、Na轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的、不燃燒的K20、Na20。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法，其特征在于包括如下步驟在硅熱法煉鎂中，將能與單質(zhì)K、Na發(fā)生置換反應(yīng)的金屬氧化物 粉末粘附于鉀鈉捕集器表面，將粘附了氧化物的鉀鈉捕集器按照常規(guī)工藝規(guī)程放置于煉鎂 還原罐內(nèi)并進(jìn)行真空硅熱還原生產(chǎn)；還原結(jié)束后，打開(kāi)罐蓋，取出鉀鈉捕集器并清理、待用。本發(fā)明提到的用于與單質(zhì)K、Na反應(yīng)的金屬氧化物選自Fe0、Fe304和Fe203的任一 種或任意組合的混合物。所述的粘附方法包括以下兩種方式其一先在鉀鈉捕集器表面 涂覆水玻璃液，再將金屬氧化物粉末均勻撒于其上，然后烘干，使金屬氧化物粉末粘附在鉀 鈉捕集器上；其二 先將金屬氧化物粉末與水玻璃液充分混合制成混合液，再將混合液均 勻涂覆到鉀鈉捕集器表面，然后烘干，使金屬氧化物粉末粘附在鉀鈉捕集器上。通過(guò)使用本發(fā)明，可以將硅熱法煉鎂還原過(guò)程中生成的單質(zhì)K、Na在開(kāi)罐之前就 轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的、不燃燒的K、Na氧化物，從而徹底消除K、Na燃燒帶來(lái)的煙塵、強(qiáng)光以及金屬 鎂損失等危害，改善了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，而且有利于提高鎂的實(shí)收率。本發(fā)明較好地完成了重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“清潔能源原鎂冶煉技術(shù)及其產(chǎn)業(yè) 化應(yīng)用”(CSTC009AA4002)和重慶市國(guó)土資源和房屋管理局科技計(jì)劃項(xiàng)目“提高重慶市白云 巖利用率的煉鎂關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目就本發(fā)明所提出的立項(xiàng)，有效消除了硅熱法煉鎂中還 原過(guò)程中產(chǎn)生的單質(zhì)鉀和鈉燃燒危害的問(wèn)題，并將在實(shí)際生產(chǎn)中得到推廣和運(yùn)用。


無(wú)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明優(yōu)先選擇常用的金屬氧化物做置換物質(zhì)，具體實(shí)施方式
為在硅熱法煉鎂 中，將能與單質(zhì)K、Na發(fā)生置換反應(yīng)的金屬氧化物粉末粘附于鉀鈉捕集器表面，將粘附了氧 化物的鉀鈉捕集器按照常規(guī)工藝規(guī)程放置于煉鎂還原罐內(nèi)并進(jìn)行真空硅熱還原生產(chǎn)；還原 結(jié)束后，打開(kāi)罐蓋，取出鉀鈉捕集器并清理、待用。對(duì)比例1 在常規(guī)的硅熱法煉鎂生產(chǎn)中，將未粘附任何物質(zhì)的鉀鈉捕集器按照常規(guī)的工藝操 作規(guī)程裝入還原罐中并進(jìn)行真空還原生產(chǎn)。還原結(jié)束后打開(kāi)還原罐罐蓋，鉀鈉捕集器表面 產(chǎn)生劇烈燃燒。對(duì)比例2:在常規(guī)的硅熱法煉鎂生產(chǎn)中，在鉀鈉捕集器表面只涂覆水玻璃液，不粘附金屬氧 化物，將其烘干，按照常規(guī)的工藝操作規(guī)程將該鉀鈉捕集器裝入還原罐中并進(jìn)行真空還原 生產(chǎn)。還原結(jié)束后打開(kāi)還原罐罐蓋，鉀鈉捕集器表面產(chǎn)生劇烈燃燒。實(shí)施例1:選用FeO作反應(yīng)物質(zhì)。選擇與對(duì)比例相同的設(shè)備和操作規(guī)程，不同之處在于在鉀 鈉捕集器上涂覆水玻璃后將金屬氧化物FeO粉末均勻撒于其上，并加熱固化，使FeO粘附到 鉀鈉捕集器上。還原結(jié)束后，打開(kāi)還原罐罐蓋，鉀鈉捕集器無(wú)明顯燃燒現(xiàn)象。對(duì)比例1、2和實(shí)施例1的對(duì)比證實(shí)，選用本發(fā)明中的FeO粉末及其操作方法可有 效解決K、Na燃燒的問(wèn)題。實(shí)施例2
選用Fe3O4作反應(yīng)物質(zhì)。選擇與對(duì)比例相同的設(shè)備和操作規(guī)程，不同之處在于在 鉀鈉捕集器上涂覆水玻璃后將金屬氧化物Fe3O4粉末均勻撒于其上，并加熱固化，使Fe3O4粘 附到鉀鈉捕集器上。還原結(jié)束后，打開(kāi)還原罐罐蓋，鉀鈉捕集器無(wú)明顯燃燒現(xiàn)象。對(duì)比例1、2和實(shí)施例2的對(duì)比證實(shí)，選用本發(fā)明中的Fe3O4粉末及其操作方法可有 效解決K、Na燃燒的問(wèn)題。實(shí)施例3 選用Fe2O3作反應(yīng)物質(zhì)。選擇與對(duì)比例相同的設(shè)備和操作規(guī)程，不同之處在于在 鉀鈉捕集器上涂覆由金屬氧化物Fe2O3粉末與水玻璃充分混合制成的混合液，并加熱固化， 使Fe2O3粘附到鉀鈉捕集器上。還原結(jié)束后，打開(kāi)還原罐罐蓋，鉀鈉捕集器無(wú)明顯燃燒現(xiàn)象。對(duì)比例1、2和實(shí)施例3的對(duì)比證實(shí)，選用本發(fā)明中的Fe2O3粉末及其操作方法可有 效解決K、Na燃燒的問(wèn)題。實(shí)施例4 選用按1 1 1配比的FeO、Fe3O4和Fe2O3的混合物作反應(yīng)物質(zhì)。不同之處在 于在鉀鈉捕集器上涂覆由金屬氧化物FeCKFe3O4和Fe2O3的混合物粉末與水玻璃充分混合 制成的混合液，并加熱固化，使FeO、Fe3O4和Fe2O3的混合物粉末粘附到鉀鈉捕集器上。還 原結(jié)束后，打開(kāi)還原罐罐蓋，鉀鈉捕集器無(wú)明顯燃燒現(xiàn)象。對(duì)比例1、2和實(shí)施例4的對(duì)比證實(shí)，選用本發(fā)明中的FeCKFe3O4和Fe2O3的混合物 及其操作方法可有效解決K、Na燃燒的問(wèn)題。最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本技術(shù) 方案進(jìn)行修改或者等同替換，例如所述金屬氧化物選自FeCKFe3O4和Fe2O3的任一種或多種 能夠與K、Na發(fā)生反應(yīng)的金屬氧化物或任意組合的混合物，并不脫離本技術(shù)方案的宗旨和 范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法，其特征在于包括如下步驟在硅熱法煉鎂中，將能與單質(zhì)K、Na發(fā)生置換反應(yīng)的金屬氧化物粉末粘附于鉀鈉捕集器表面，然后將鉀鈉捕集器按照常規(guī)工藝規(guī)程放置于煉鎂還原罐內(nèi)并進(jìn)行真空硅熱還原生產(chǎn)；還原結(jié)束后，打開(kāi)罐蓋，取出鉀鈉捕集器并清理、待用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法，其特征在于， 所述金屬氧化物選自Fe0、Fe304和Fe203的任一種或任意組合的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法，其特征在于， 所述粘附方法是先在鉀鈉捕集器表面涂覆水玻璃液，再將金屬氧化物粉末均勻撒于其上， 然后烘干，使金屬氧化物粉末粘附在鉀鈉捕集器上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法，其特征在于， 所述粘附方法是先將金屬氧化物粉末與水玻璃液充分混合制成混合液，再將混合液均勻 涂覆到鉀鈉捕集器表面，然后烘干，使金屬氧化物粉末粘附在鉀鈉捕集器上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消除硅熱法煉鎂中生成的單質(zhì)鉀、鈉危害的方法，該方法通過(guò)將能與鉀、鈉發(fā)生反應(yīng)的金屬氧化物粉末預(yù)先粘附到鉀鈉捕集器上，并將鉀鈉捕集器按常規(guī)煉鎂流程放置于還原罐內(nèi)，使還原過(guò)程生成的單質(zhì)鉀、鈉在進(jìn)入捕集器后與金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镵2O、Na2O，避免開(kāi)罐時(shí)發(fā)生燃燒，從而消除煉鎂中單質(zhì)鉀、鈉燃燒帶來(lái)的危害。
文檔編號(hào)C22B26/22GK101984100SQ201010559978
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者左旭東, 李愛(ài)聽(tīng), 游國(guó)強(qiáng), 鄒鋼, 龍思遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)