镁生产工艺的改造

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1、镁生产工艺的改造摘要本文介绍了镁的工业性能以及发展方向，并具体介绍了工业制镁的方法——电解法和热还原法；在评述两种方法的优劣的同时，对传统工艺提出了改造意见。【关键词】镁生产电解法热还原法前言金属镁，其原料已知存储量大、质量轻，而镁合金在相对强度以及相对刚度方面、导热、导电方面性能优越，而且具有优异的减震、电磁屏蔽功能，再加上加工容易、废料回收方便等优异性能，在各个行业得到广泛的应用，被称作“21世纪的绿色工程材料”。随着镁合金物理性能以及化学性能的开发，以及各行业的合金需求越来越严格，镁的重要性越来越大，镁合金的优越性越来越突出，而起需求量也同步增长。上世

2、纪80年代，镁合金需求量的稳步扩大，造成原镁生产的需求也随之增大，到了90年代，我们国家的原镁生产需求也迅速增大，而镁生产的工艺要求也凸显其主要性，对于镁生产的工艺研究，对于镁工业的发展以及整个国民经济重金属行业的发展，乃至整个相关行业的发展，都有至关重要的作用。第一章镁工艺的发展概述在第二次世界大战之前，金属镁的生产办法只有电解法一种方法，而其生产的主要原料则是菱镁矿。但是，电解法制镁，其工艺难度大，成本高，镁的生产和应用受到很大的局限。而在二战期间，由于军事工业的需要，对于镁的需求越来越大，使得各国对于镁的重视程度越来越高，在1938年，奥地利和美国在镁

3、生产方法方面有了一定的突破，利用真空条件，碳为还原剂，在比较常见的白云石中提炼镁，英国在结合上述方法的基础上，通过改进还原剂，用碳化钙代替碳，进一步地促进了金属镁的生产。二战后，对于镁的加工方法依然是电解法，但是对于还原剂有了一定的深入研究，并有了一定的改进。到上世纪70年代，开发出了用硅镁合金、硅钙或者硅铝充当还原剂的硅热真空还原法，对于此工艺的开发，皮江教授（加）贡献显著，因此这种新的加工工艺又叫做皮江法。于是，对于镁的加工，就有了电解法以及热还原法两种方法。第二章镁加工方法2.1电解法电解法制镁，具有工艺简单、成本低等优势，是一种发展前景比较好的制镁方

4、法，现在，绝大部分国家的先进制镁方法都是电解法。电解法制镁，是利用高温环境下电解，分解氯化镁的原理制造原金属镁。但是，在高温环境下，水，会对熔盐造成致命的影响，因此，电解法制镁的关键在于氯化镁的脱水工作。因此MgCl2·6H2O晶体中结晶水脱水工作就成了制镁工艺的关键，简单、高效、经济地脱水工作，对于制镁工艺的效率，以及经济性有直接的影响。MgCl2·6H2O晶体的脱水方法如下：（T为反应所需温度）（1）MgCl2·6H2O——MgCl2·4H2O+2H2O（g）T=117℃（2）MgCl2·4H2O——MgCl2·2H2O+H2O（g）T=185℃（3）M

5、gCl2·2H2O——MgCl2·H2O+H2OT=242℃（4）MgCl2·H2O——MgCl2+H2OT=304℃（5）MgCl2·2H2O——MgOHCl+HCl（g）+H2O（此阶段完成部分脱水工作）T=182℃（6）MgCl2·H2O——MgOHCl+HCl（g）+H2O（此阶段完成全部水解）T=350℃（7）MgOHCl——MgO+HCl（g）T=554℃电解法的反应原理是通过电解熔融制造纯净的无水的氯化镁，并进一步使氯化镁分解为镁（MgO）和氯气（HCl）。根据原料不同以及原理处理方式的不同，具体的电解法还有以下四种主要的方法：道乌法、氧化镁氯

6、化法、光卤石法以及AMC法。下文将对这四种方法简单介绍。2.1.1道乌法道乌公司开发出了一种独特的电解镁生产工艺，利用海水以及石灰乳作原料。提取出Mg（OH）2，然后利用Mg（OH）2和盐酸反应，进一步制成氯化镁溶液，之后进一步提纯和浓缩氯化镁溶液，制成[MgCl2·（1-2）H2O]，并以其为电解的原料，电解制成金属镁，其电解反应温度需要750℃左右。相比上文所述的电解办法，道乌法通过省去MgCl2·6H2O的脱水过程，降低了工艺的难度，提高了金属镁加工的效率，有效的降低了成本，促进了金属镁的大规模生产。其生产流程如下图图1所示：图1道乌法生产工艺流程图2

7、.1.2氧化镁氯化法该方法使用天然菱镁矿作原材料，在高温下，一般要求700℃到800℃之间的高温环境下煅烧，提制活性好的轻烧氯化镁，这样的制作方法，要求80%的氯化镁粒子规格小于0.144mm，在此基础上，和碳素混合，制成团状，团状氯化镁在在竖式电炉中进一步氯化，电解得到无水氯化镁，然后将无水氯化镁放入电解槽，电解制成金属镁。其制作反应方程为：2MgO+2Cl2+C——2MgCl2+CO2↑其制作工艺流程如下图图2所示：图2氯化镁氯化法工艺流程图2.1.3光卤石法该方法通过将光卤石（MgCl2·KCL·6H2O）脱水，然后电解制造金属镁，相对冲突的电解法，光

8、卤法的原料脱水反应不叫和缓，但是也需要必要的氯化过程