-粗镁精炼相关问题

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1、第三讲硅热法炼镁之粗镁精炼冶金科学与工程学院周向阳§1粗镁中杂质分布●粗镁中的杂质※粗镁中杂质——金属杂质和非金属杂质非金属杂质：Mg0、Ca0、Fe203、A1203、Si02、CaF2，来源：原料。有的是初期抽真空带入，也有的是后期破真空的结晶镁表面氧化烧损后的氧化物。非金属杂质：——Na、K、Fe、Zn、Mn、Si、Ni等，这些金属蒸气是部分氧化物被Si还原所产生的。●粗镁中的杂质分布（1）铁的分布原料中的Fe203；在还原温度下(1200℃)会被Mg、Si还原,其反应如下：Fe2O3+3Mg=2Fe+3MgO

2、;2Fe2O3+3Si=4Fe+3SiO2硅铁中的硅铁化合物，还原后以Fe的形态存在。Fe在结晶镁中的分布位置如右图所示。上图表明，在结晶镁中，在结晶镁的外周(如0、L部位)及两端处Fe含量最高，最高含量可达100PPm以上，中部最低，在10—20PPm之间，其原因是球团表面的粉尘及还原渣细粉被抽真空时抽人的。（2）硅的分布硅在结晶镁中的分布如右图所示。由图可知，结晶镁在外周部含硅量特别多，而且冷端部也高，这是由于球团表面粉尘引起的，还原初期镁蒸气量少，冷凝器温度受辐射热影响大，故随镁蒸气冷凝在冷端，其最高值可达10

3、0ppm以上。（3）锰的分布锰在结晶镁中的分布如右图所示。该图表明，锰在结晶镁的内周部及高温部含量高，低温部含量低，表明在还原时，锰的蒸气压比镁低，而且在还原反应后期的速度大，结晶镁中含锰量也可达40PPm。（4）铜的分布由于原料中含铜很低，所以结晶镁中铜含量也低，如下图所示，其含量一般<3ppm。（5）锌的分布原料中的锌为ZnO，在还原初期反应速度很大，锌的冷凝温度比镁低，所以锌冷凝在冷端，而且在结晶镁的外周部，如图所示。当白云石中含锌量高时，在结晶镁中含锌量也较高，最高量可达1000PPm，平均可达200-300

4、PPm。（6）铝的分布氧化铝的还原在还原的后期，故一般存在于结晶镁的内部，如图所示，其在结晶镁中的含量一般可达20-40ppm。小结：※结晶镁两端及外周杂质含量较高，而中间部分的杂质含量较少；※镁的冷凝温度控制在（560~580℃），可得到密实的纤维状结晶镁；※K、Na、Zn、Mn、Al分别在结晶镁的两端，当从结晶器中取出结晶镁时，少量杂质可自动与结晶镁分离。※将结晶镁中杂质含量较高的两端切除可减小后续精炼的负担。但是，结晶镁中杂质含量仍然较高，为了得到合格的精镁，还必须将结晶镁精炼。●结晶镁精炼对熔剂的要求结晶镁中

5、不仅含有金属杂质，还含有高达0.5-1．0％的非金属杂质，作为结晶镁的精炼熔剂应满足如下条件：(1)在工业生产中不具化学毒性和强腐蚀性。(2)具有一定的精炼性，即能和镁中杂质发生物理或化学反应并生成镁不溶性渣。(3)应比镁具有更低的熔点。(4)在熔融状态下，熔盐密度应比镁大，并有适当的密度差，熔盐和镁液能很好地分层。§2粗镁的精炼(5)在精炼和分离过程中熔剂熔盐应有较小的粘度，使镁液在精炼过程中能彻底澄清。(6)熔剂熔体在整个精炼过程中和镁液有适当的界面张力，在熔炼阶段，较小的界面张力能较好地保护镁不被燃烧或氧化；在

6、精炼静置阶段有较大的界面张力，能使镁更好地熔合并和熔剂分离。(7)熔剂中阳离子应不与熔融金属镁发生置换反应，以免被二次污染。能满足以上七个条件的熔体才能作为镁的精炼熔剂。由于这七个条件的限制，熔剂的选择范围就窄了，主体熔剂只能是部分碱金属或碱土金属卤化物。常用的氯化物和氟化物有MgCl2，KCl,BaCl2、CaCl2、NaCl、NaF、KF、MgF2和CaF2等，这些盐的熔点都高于镁。为了满足条件(3)，只有寻找低共熔熔盐的组成。下表为某些盐及氧化物的熔点。目前国内外关于镁精炼熔剂种类繁多。最具有典型性的熔剂见表：

7、在选择熔剂时除了考虑精炼性强外，还应该考虑它的经济性。下面推荐一种新型的熔剂，它是由中南大学镁研究小组研制而成的，该熔剂具有精炼效果显著，使用量小等优点，其主要组成为：MgCl247.67%,KCl37.33%,NaCl5%,BaCl27.5%,CaF22.5%熔剂熔盐的物理化学性质随许多因素的变化而变化，如温度、熔盐组成，杂质、添加剂量等。单体熔盐的物理化学性质如上页表所示。表中数值表明，氯化物的熔点与表面张力小于氟化盐。BaCl2在氯化盐中有较大的密度，KCl的粘度和表面张力都较小。※熔盐的精炼性，主要是指氯化物

8、的湿润吸附性。从浸渍氧化镁实验和被氯化镁吸收含量看，其湿润性顺序为KCl>NaCl＞MgCl2＞CaCl2＞BaCl2。有关资料也表明，MgCl2能有选择地和MgO发生化学吸附：MgCl2+MgO=MgO·MgCl2MgCl2+5MgO=5MgO·MgCl2因此从熔剂单体的物理化学性质来看，粗镁的精炼熔剂的主体体系应由MgCl2—KCl或MgC