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微波加热白云石与金属镁制备的实验研究

梁莉  
【摘要】: 镁及镁合金作为一种新型的应用材料,近年来己广泛应用于军用、民用领域的许多方面。我国镁工业在近年来得到迅速的发展,而皮江法炼镁工艺是我国现行生产镁的主要方式。尽管皮江法炼镁工艺是一项比较成熟的工艺,但从发展循环经济和可持续发展的角度看,仍然存在着一些问题,制约着该工艺的进一步发展。主要表现在三个方面:环境污染、破坏资源和劳动强度大。这同目前“清洁生产”、“优化生产”的理念相悖,因此有必要就传统工艺的上述问题研究相应的改进措施。本文通过将微波工艺及对传统工艺相关参数的控制相结合的办法,探求改进皮江法的新途径,以达到节能降耗的目的。 本文通过对微波加热白云石生产煅白和还原过程的热力学、动力学的分析,找出微波加热白云石的限制性环节以及影响还原过程的相关因素,设计了具体的实验方案。并通过还原炉的热平衡计算结果分析,采用微波加热与传统加热还原相比,可节能30-35%。 在微波加热白云石实验中,实验所用的设备为M W-L0316V隆泰微波炉,采用Ravtek高精度红外测温仪测温。通过与传统加热方式的对比,对微波加热白云石后的烧损率和水化活性度进行了研究。研究结果表明:为达到工艺所需的较好的煅白质量,即白云石烧损率46.5-47.5%,水化活性度应为36%左右。传统加热的温度范围为1250-1300℃,加热时间为140-180min;微波加热所需的温度范围是1200-1240℃,加热时间为100-130min。微波加热所需的加热温度比传统加热方式的低了50-60℃,加热所需的时间少40-50min。 在镁还原实验中,将煅白、硅铁和萤石按比例配合、混料压块后放入真空还原炉中在一定条件下还原,通过对还原温度、还原时间、炉料细度与制球压力、炉料中的配硅比与镁价、硅铁价比值关系的控制,得出这些参数与镁的还原效率和硅利用率的关系,并确定最佳的参数值。实验表明:为了提高镁的还原效率、硅的利用率、降低原材料的消耗和降低生产成本,最佳的工艺条件与控制的梯度范围为:还原温度为1175-1200℃;还原时间为7-8h,增加装球量可适当延长时间;制球压力为:150-160kg/cm2(指炉料细度100%通过100目筛);配硅比为:M= 1.1-1.15。当镁价:硅铁价3.0时,M值向1.2靠近;当镁价:硅铁价3.0时,M值向1.0靠近。在此工艺条件下所生产出的粗镁可达到我国三级镁锭的标准。


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