硅熱法煉鎂用白云石球團制備及煅燒工藝研究

　　為改變硅熱法煉鎂工藝存在資源利用率低、能耗高等缺陷，本文提出了造球→煅燒→還原硅熱法煉鎂新工藝，并對其造球關(guān)鍵步驟進行研究�？疾炝遂褵郎囟取⒅贫鹊葘�煅燒效果的影響規(guī)律，結(jié)果表明: 白云石球團煅燒過程是分步進行的，首先是低溫階段MgCO3的煅燒分解過程，然后是高溫階段CaCO3的煅燒分解過程。分階段煅燒可有效縮短煅燒分解過程，低溫煅燒分解過程球團燒損率為18.43%，高溫煅燒分解過程球團燒損率為21.06%，總燒損率為39.49%。

　　金屬Mg 及其合金具有比強度高、導熱和電導性能好、阻尼減震、電磁外屏蔽、易于機械加工和容易回收等優(yōu)點，應用十分廣泛，已成為僅次于鋼鐵和鋁的第三大金屬工程材料。目前，中國90% 以上的金屬Mg 均采用硅熱還原法生產(chǎn)。硅熱還原法煉鎂基本流程: 先將白云石煅燒得到煅白，然后將煅白和還原劑按比例壓制成球團，最后將球團進行真空還原得到金屬Mg。白云石煅燒過程中會產(chǎn)生5%的超細粉料無法利用，煅燒所得的煅白由于具有很強的吸水性，通常存放時間不能超過24 h。因此，現(xiàn)有煉鎂工藝存在資源利用率低、能耗高等缺陷。因此，改變硅熱法煉鎂工藝，實現(xiàn)其資源高效利用和節(jié)能降耗是實現(xiàn)硅熱法煉鎂的關(guān)鍵。

　　本文根據(jù)白云石礦的物性特點，提出將白云石礦先造球，后煅燒，最后進行熱還原得到金屬Mg。即，將白云石、還原劑按一定的比例混料，然后添加一定的粘結(jié)劑造球得到生球團，然后將生球團煅燒得到具有一定孔隙度的熟球團，最后將熟球團進行熱還原得到金屬Mg。本文主要考察了煅燒溫度、制度等對煅燒效果的影響規(guī)律，為制備高反應活性和穩(wěn)定性的硅熱法煉鎂用球團提供了理論和試驗依據(jù)。

1、試驗

　　1.1、白云石球團原料

　　試驗選用的白云石物相組成為CaMg( CO3)2，化學組成( 質(zhì)量比) 為: MgO，21.73%；CaO，31.05%;Al2O3，0.16%；SiO2， 0.44%；Na，0.02%；Fe， 0.07%;K，0.005%。還原劑選用75 硅鐵，化學組成為: Si，75.6%；Al，1.24%；S，0.091%；C，0.015%。粘結(jié)劑為復合粘結(jié)劑，主要是由有機粘結(jié)劑和無機粘結(jié)劑按比例混合而成的。其中球團是按照白云石燒制為段白中M(MgO) /M(CaO) = 1(MgO/CaO 的摩爾比接近1) 時，進行計算成分配比，即段白/硅鐵/螢石摩爾比為79.83%:17.08%:3.09%，所以球團中成分配比為白云石/硅鐵/螢石摩爾比為87.47% :10.61%:1.92%。配入球團總物料質(zhì)量的3%的復合粘結(jié)劑，輔助球團的成形。物料混合后在圓盤造球機上進行制團，實驗所用球團為直徑10 mm 的球團。

　　1.2、樣品的性能及表征

　　球團的燒損率是指預制球團在煅燒過程可以燒去的質(zhì)量分數(shù)( 如預制球團中的水分、CO2及有機物等) 。球團的燒損率可用下列公式來計算

　　式中: A 為球團的損失率；W1為球團的初始質(zhì)量，g;W2為煅燒后球團的質(zhì)量，g。

3、結(jié)論

　　(1) 白云石球團燒損率隨溫度的升高、保溫時間的延長而增大，球團內(nèi)的白云石中的CaCO3·MgCO3是分兩個階段進行的，第一階段是MgCO3的分解，第二階段是CaCO3的分解。

　　(2) 為了降低球團煅燒能耗，提高濟源利用率，避免球團中CO2溢出過快導致球團破裂，可以制定新的球團煅燒制度，即白云石球團煅燒在載氣條件下可分為兩個階段，第一階段為1073 K 的低溫段，保溫時間為30 min；第二階段為1273 K 的高溫段，保溫時間為30 min。

　　(3) 白云石球團采用新的煅燒工藝后，其中低溫煅燒分解過程球團燒損率為18.43%，高溫煅燒分解過程球團燒損率為21.06%，球團燒損率為39.49%，滿足硅熱法白云石燒損要求。