专利名称：一种防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法
技术领域：
本发明涉及有色冶金行业的金属镁冶炼的技术，具体涉及一种防止硅热法炼镁中 被还原成单质的钾和钠燃烧的方法。
背景技术：
硅热法炼镁是在真空高温条件下用硅铁还原煅烧白云石，反应生成镁蒸气并使其 在温度较低的地方冷凝形成结晶镁。在生产过程中，炼镁所用白云石通常还含有其他杂质， 这些杂质往往会影响炼镁生产效率和出镁率；其中，K、Na就是会对硅热法炼镁产生负面影 响的杂质元素，其常以氧化物等形式存在于白云石中，在硅热法炼镁的真空还原工序被还 原，以气态形式逸出、并在结晶区冷凝，当开罐时接触空气会产生剧烈的燃烧，产生大量的 烟尘、热量和耀眼的光，使生产现场环境恶化，更严重的是燃烧产生的热量容易使结晶镁达 到燃点，引发其燃烧、降低结晶镁的实收率。因此，在现有技术条件下，一般要求所使用的白 云石原料中K2CKNa2O的质量百分数均应小于0. 005%。然而，我国许多地区的白云石中K20、Na2O的含量均高于0. 005%，而除了该杂质偏 高外，其它杂质含量往往较低、符合现有的硅热法炼镁要求，如果弃之不用将是巨大的损 失。事实上，一些地方(如重庆)的镁厂一直在试图使用高K2CKNa2O含量的白云石进行炼镁， 但效果不佳。其关键在于如何减少或者消除被还原成单质的K、Na在开罐时发生燃烧的问 题。目前，解决该问题常用的方法是在镁结晶器冷端(即靠近还原罐罐口位置)放置钾钠 捕集器，让K、Na冷凝区与Mg的结晶区间隔开，在开罐时首先将钾钠捕集器迅速取出并投入 到冷水中，以减少K、Na燃烧时间。该方法可以在一定程度上缓解K、Na燃烧产生的危害，但 冷凝在钾钠捕集器上的单质K、Na依然会燃烧并产生烟尘、热和光，而且导致结晶镁燃烧潜 在风险依旧存在。重庆市重大科技攻关项目“清洁能源原镁冶炼技术及其产业化应用” (CSTC009AA4002)和重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目“提高重庆市白云岩利用 率的炼镁关键技术研究”项目就本发明课题提出立项，并提供相应的资金支持。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是通过化学置换的方法将易于燃烧 的单质K、Na转化为稳定的、不燃烧的氯化物，以彻底解决硅热法炼镁中被还原成单质的K、 Na燃烧及其带来的危害。本发明采用的技术方案是一种防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的 方法，其特征在于，包括如下步骤在硅热法炼镁中，将金属氯化物或氯化物混合物涂覆于钾钠捕集器表面，涂覆了氯化物的钾钠捕集器放置于进行硅热法炼镁的还原罐内，盖上罐 盖使物料进行真空热还原；待还原结束后，打开罐盖，将钾钠捕集器取出并进行清理。根据上述防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，所述金属氯化物 选自 MgCl2、CaCl2, MnCl2, CuCl、CuCl2, FeCl2, FeCl3 和 ZnCl2 的任一种或任意组合的混合 物。上述金属氯化物在硅热法炼镁的真空还原工艺条件下发生如下化学反应2K(Na) (g、 1)+MCl2 (s)=2KCl (NaCl) (s)+M(s)(反应式中的M表示上述金属氯化物中的金属元素)，实 现将单质的易燃的金属K、Na转化为稳定的、不燃烧的KCl、NaCl。进一步，根据防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，所述涂覆的方 法可以是以下两种方式的任意一种其一、将金属氯化物加热至熔化，然后将钾钠捕集器浸 于其中，待金属氯化物浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出，冷却后待用；其二、将热固性酚 醛树脂涂于钾钠捕集器表面，再将金属氯化物撒于其上，利用酚醛树脂的粘结性将金属氯 化物粘覆在钾钠捕集器上，等酚醛树脂凝固后待用。本发明的有益效果是通过化学反应使易于燃烧的K、Na单质转化为稳定、不燃烧 的物质，开罐时不会发生燃烧现象，彻底解决了被还原成单质的K、Na在开罐时发生燃烧的 问题，不仅消除了其带来的烟尘、热和光污染，改善了现场工作环境，而且有利于提高镁的 实收率。本发明较好地完成了重庆市重大科技攻关项目“清洁能源原镁冶炼技术及其产业 化应用”(CSTC009AA4002)和重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目“提高重庆市白 云岩利用率的炼镁关键技术研究”就本发明课题，解决了硅热法炼镁中被还原成单质的钾 和钠燃烧的问题，并将在实际生产中得到推广和运用。
具体实施例方式本发明优先选择常用的金属氯化物做置换物质，具体实施方式
为将所选的金属 氯化物或氯化物混合物涂覆于钾钠捕集器上，涂覆方式按以下两种方法进行其一，将钾钠 捕集器浸于熔融金属氯化物中，待氯化物浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出冷却，使其凝 固并涂覆在钾钠捕集器上；其二，利用热固性酚醛树脂将氯化物粘结到钾钠捕集器表面，然 后使酚醛树脂固化从而将氯化物固结涂覆在钾钠捕集器上。涂覆了氯化物的钾钠捕集器按 常规方法放置于进行硅热法炼镁的还原罐内，盖上罐盖使物料进行真空热还原。待还原结 束后，打开罐盖，将钾钠捕集器取出，清理上面的物质，为下一轮的生产做准备。对比例1
使用硅热法炼镁生产所用钾钠捕集器，其上不涂覆任何物质，按照正常的工艺操作规 程装入还原罐并进行真空还原生产。还原结束后打开还原罐罐盖，钾钠捕集器表面产生剧 烈燃烧。实施例1:
选用MgCl2做置换物质。首先将MgCl2W热熔化；再将与对比例1相同的钾钠捕集器浸 于其中，待MgCl2浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出冷却，使MgCl2冷凝并粘覆在钾钠捕集 器上；然后将涂覆了 MgCl2的钾钠捕集器按照与对比例1相同的工艺操作规程装入还原罐 并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。
对比例1和实施例1的对比证实，选用本发明中的MgCl2并按照本发明的操作方 法可有效解决K、Na燃烧的问题。实施例2:
选用CaCl2做置换物质。首先将CaCl2加热熔化；再将与对比例1相同的钾钠捕集器浸 于其中，待CaCl2浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出冷却，使CaCl2冷凝并粘覆在钾钠捕集 器上；然后将涂覆了 CaCl2的钾钠捕集器按照与对比例1相同的工艺操作规程装入还原罐 并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1和实施例2的对比证实，选用本发明中的CaCl2并按照本发明的操作方 法可有效解决K、Na燃烧的问题。实施例3:
选用MnCl2做置换物质。首先将MnCl2W热熔化；再将与对比例1相同的钾钠捕集器浸 于其中，待MnCl2浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出冷却，使MnCl2冷凝并粘覆在钾钠捕集 器上；然后将涂覆了 MnCl2的钾钠捕集器按照与对比例1相同的工艺操作规程装入还原罐 并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1和实施例3的对比证实，选用本发明中的MnCl2并按照本发明的操作方 法可有效解决K、Na燃烧的问题。实施例4
选用CuCl做置换物质。首先将CuCl加热熔化；再将与对比例1相同的钾钠捕集器浸 于其中，待CuCl浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出冷却，使CuCl冷凝并粘覆在钾钠捕集器 上；然后将涂覆了 CuCl的钾钠捕集器按照与对比例1相同的工艺操作规程装入还原罐并进 行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1和实施例4的对比证实，选用本发明中的CuCl并按照本发明的操作方法 可有效解决K、Na燃烧的问题。实施例5
选用按1 1 1配比的MgCl2、CuCl2和FeCl2的混合物做置换物质。首先将该混合物加热 熔化；再将与对比例1相同的钾钠捕集器浸于其中，待氯化物混合物浸渍涂覆到钾钠捕集 器表面后取出冷却，使氯化物混合物冷凝并粘覆在钾钠捕集器上；然后将涂覆了氯化物混 合物的钾钠捕集器按照与对比例1相同的工艺操作规程装入还原罐并进行真空还原生产。 还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例1和实施例5的对比证实，选用本发明中的MgCl2、CuCl2和FeCl2的混合物 并按照本发明的操作方法可有效解决K、Na燃烧的问题。对比例2:
使用硅热法炼镁生产所用钾钠捕集器，其上涂覆热固性酚醛树脂，但不粘覆任何金属 氯化物，按照正常的工艺操作规程将该钾钠捕集器装入还原罐中并进行真空还原生产。还 原结束后打开还原罐罐盖，钾钠捕集器表面产生剧烈燃烧。实施例6
选用CuCl2做置换物质。首先将热固性酚醛树脂涂于与对比例2相同的钾钠捕集器表 面；再将CuCl2粉末撒于酚醛树脂表面并粘覆其上；将粘覆了 CuCl2的钾钠捕集器按照与对 比例2相同的工艺操作规程装入还原罐并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例2和实施例6的对比证实，选用本发明中的CuCl2及其操作方法可有效解 决K、Na燃烧的问题。实施例7
选用FeCl2做置换物质。首先将热固性酚醛树脂涂于与对比例2相同的钾钠捕集器表 面；再将FeCl2粉末撒于酚醛树脂表面并粘覆其上；将粘覆了 FeCl2的钾钠捕集器按照与对 比例2相同的工艺操作规程装入还原罐并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐 盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例2和实施例7的对比证实，选用本发明中的FeCl2及其操作方法可有效解 决K、Na燃烧的问题。实施例8
选用FeCl3做置换物质。首先将热固性酚醛树脂涂于与对比例2相同的钾钠捕集器表 面；再将FeCl3粉末撒于酚醛树脂表面并粘覆其上；将粘覆了 FeCl3的钾钠捕集器按照与对 比例2相同的工艺操作规程装入还原罐并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐 盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例2和实施例8的对比证实，选用本发明中的FeCl3及其操作方法可有效解 决K、Na燃烧的问题。实施例9
选用ZnCl2做置换物质。首先将热固性酚醛树脂涂于与对比例2相同的钾钠捕集器表 面；再将ZnCl2粉末撒于酚醛树脂表面并粘覆其上；将粘覆了 ZnCl2的钾钠捕集器按照与对 比例2相同的工艺操作规程装入还原罐并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐 盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例2和实施例9的对比证实，选用本发明中的ZnCl2及其操作方法可有效解 决K、Na燃烧的问题。实施例10
选用按1:1:1配比的CaCl2、FeCl3和ZnCl2的混合物做置换物质。首先将热固性酚醛 树脂涂于与对比例2相同的钾钠捕集器表面；再将氯化物混合物粉末撒于酚醛树脂表面并 粘覆其上；将粘覆了氯化物混合物的钾钠捕集器按照与对比例2相同的工艺操作规程装入 还原罐并进行真空还原生产。还原结束后，打开还原罐罐盖，钾钠捕集器无明显燃烧现象。对比例2和实施例10的对比证实，选用本发明中的CaCl2、FeCl3和ZnCl2的混合 物及其操作方法可有效解决K、Na燃烧的问题。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术 方案进行修改或者等同替换，例如所述金属氯化物选自MgCl2、CaCl2, MnCl2, CuCl、CuCl2, FeCl2, FeCl3、ZnCl2中的一种或多种能够与K、Na发生置换反应的金属氯化物以及它们的 混合物，并不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明范围当中。
权利要求
一种防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，其特征在于包括如下步骤在硅热法炼镁中，将能够与K、Na发生置换反应的金属氯化物涂覆于钾钠捕集器表面，涂覆了氯化物的钾钠捕集器放置于炼镁还原罐内，盖上罐盖，使硅铁在真空高温条件下还原煅烧白云石；还原结束后，打开罐盖，将钾钠捕集器取出并进行清理。
2.根据权利要求1所述防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，其特征 在于，所述金属氯化物选自 MgCl2、CaCl2, MnCl2, CuCl、CuCl2, FeCl2, FeCl3 和 ZnCl2 的任一 种或任意组合的混合物。
3.根据权利要求1所述防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，其特征 在于，所述涂覆的方法是将金属氯化物加热至熔化，然后将钾钠捕集器浸于其中，待金属 氯化物浸渍涂覆到钾钠捕集器表面后取出，冷却后待用。
4.根据权利要求1所述防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，其特征 在于，所述涂覆的方法是将热固性酚醛树脂涂于钾钠捕集器表面，再将金属氯化物撒于其 上，利用酚醛树脂的粘结性将金属氯化物粘覆在钾钠捕集器上，酚醛树脂凝固后待用。
全文摘要
本发明提供一种防止硅热法炼镁中被还原成单质的钾、钠燃烧的方法，该方法是将能与钾、钠发生置换反应的金属氯化物涂覆于钾钠捕集器上，并将钾钠捕集器按顺序放置于炼镁还原罐内，使氯化物与硅热法炼镁中还原产生的钾、钠发生反应，生成稳定、不燃烧的K、Na氯化物和不易燃烧的金属单质，从而避免K、Na在开罐时发生燃烧。
文档编号C22B26/22GK101956082SQ20101052531
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月30日 优先权日2010年10月30日
发明者李爱听, 游国强, 窦韶旭, 郭云春, 龙思远 申请人:重庆大学