東城電弧熔爐生產電熔氧化鎂(電熔鎂砂)的生產流程
發(fa)布日期:2022-08-21 瀏覽次數:25542電(dian)弧熔(rong)爐生(sheng)產電(dian)熔(rong)氧化鎂的工(gong)藝流程主要包括(kuo):原料配料、電(dian)弧熔(rong)融、破碎、選(xuan)別、粉碎、篩別、磁選(xuan)、分類(lei)包裝等。
(1)原料
我國有豐富的優(you)質菱鎂礦石,氧(yang)化(hua)鎂含(han)量高,又易于(yu)開采,因此(ci),被(bei)廣泛用(yong)作(zuo)電熔氧(yang)化(hua)鎂的原(yuan)料。采用(yong)菱鎂石作(zuo)原(yuan)料,碳(tan)酸鎂分解產(chan)生CO2氣(qi)體,由于(yu)有大量氣(qi)體從爐內排出影響(xiang)著電熔過程的進行(xing):
MgCO3→MgO+CO2↑
對電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)的結(jie)晶帶的形成均有不利影響,由(you)于(yu)(yu)大量(liang)塵料(liao)飛損(sun),使物料(liao)損(sun)耗和能量(liang)消(xiao)耗增高,也惡化(hua)了車間生產環境。但由(you)于(yu)(yu)優質菱(ling)鎂(mei)礦石容易獲(huo)得,價格(ge)很(hen)低廉(lian),所以(yi),仍是我國電(dian)熔氧化(hua)鎂(mei)用得最多最廣泛(fan)的原料(liao)。
(2)配料
①菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)。菱鎂(mei)礦(kuang)(kuang)石中氧(yang)化鎂(mei)的(de)含量高低和(he)化學成(cheng)分直接影響到(dao)電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)質(zhi)量,同時(shi)在電熔(rong)(rong)過程(cheng)中也直接影響到(dao)電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)得(de)到(dao)的(de)品級(ji)比(bi)(bi)例(li),因(yin)此,為了保證電熔(rong)(rong)凝(ning)氧(yang)化鎂(mei)的(de)質(zhi)量和(he)品級(ji)比(bi)(bi)例(li),必須對各(ge)種(zhong)礦(kuang)(kuang)石進行(xing)適當的(de)配比(bi)(bi)后進行(xing)熔(rong)(rong)煉。
②水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)。我國的遼寧(ning)省水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的礦源非常豐(feng)富,水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)中氧化(hua)鎂(mei)含量高(gao)于菱鎂(mei)礦石(shi)(shi)。它(ta)也是一種制造電熔凝(ning)氧化(hua)鎂(mei)的原料,部(bu)分地區水(shui)鎂(mei)石(shi)(shi)的化(hua)學成分見表2。
表(biao)2水鎂石的化(hua)學(xue)成分/%
③輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)。以(yi)(yi)輕燒氧化(hua)(hua)鎂(mei)作為電熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)原(yuan)料,可以(yi)(yi)使生產環境(jing)得到改善,可以(yi)(yi)降低(di)運輸費用。由(you)于電熔(rong)(rong)時(shi)排出氣體少(shao),成分也較(jiao)均勻,對提(ti)高(gao)電熔(rong)(rong)氧化(hua)(hua)鎂(mei)質量有利。
我國有一些電(dian)(dian)(dian)熔(rong)凝(ning)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)以輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)制成球料(liao)入爐(lu)電(dian)(dian)(dian)熔(rong)。輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)含(han)量達到(dao)(dao)98%,以此料(liao)能生(sheng)產出白色大結晶電(dian)(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)。但由于(yu)成球費用高,影(ying)響(xiang)生(sheng)產成本。目前,有的廠家采用反射爐(lu)輕燒氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei),以一定的粒度(du)加(jia)入熔(rong)爐(lu)電(dian)(dian)(dian)熔(rong),電(dian)(dian)(dian)熔(rong)氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的質量比(bi)用菱(ling)鎂(mei)(mei)礦石好,成本又比(bi)用球料(liao)作原料(liao)時便宜,因而得到(dao)(dao)了(le)一定的推廣。
④燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)。為(wei)(wei)(wei)了某些(xie)電熔凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)特(te)殊要求,有時必(bi)須在(zai)電熔過(guo)程中(zhong)采用(yong)(yong)燒(shao)結鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)電熔原(yuan)料(liao),如采用(yong)(yong)海水(shui)鎂(mei)(mei)(mei)砂(sha)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)電熔原(yuan)料(liao),一般(ban)首先利用(yong)(yong)處理海水(shui)和(he)石(shi)灰(hui)乳作(zuo)用(yong)(yong)生產氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei),將氫氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)煅(duan)燒(shao)成(cheng)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。用(yong)(yong)其他方法也可以制得輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)(詳見工業(ye)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)的(de)制取方法),采用(yong)(yong)輕燒(shao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)原(yuan)料(liao)生產電熔凝氧(yang)(yang)(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)(mei)。奧絲脫(tuo)(AusT)和(he)拉特(te)爾(er)(Ruttere)等研(yan)究(jiu)認為(wei)(wei)(wei),極(ji)少量(liang)(liang)的(de)雜質(zhi)(zhi)氣體(ti)(相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))也屬于晶(jing)(jing)體(ti)的(de)雜質(zhi)(zhi),可明顯影響晶(jing)(jing)粒(li)的(de)長(chang)大。因(yin)為(wei)(wei)(wei)雜質(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)在(zai)于增(zeng)加晶(jing)(jing)界(jie)(jie)運(yun)(yun)動所需的(de)能量(liang)(liang)。當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時,晶(jing)(jing)體(ti)能量(liang)(liang)降低(di),其降低(di)量(liang)(liang)與(yu)(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積成(cheng)正比,所以必(bi)須提高晶(jing)(jing)界(jie)(jie)能,晶(jing)(jing)界(jie)(jie)才(cai)能離開(kai)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)繼續運(yun)(yun)動。并且當晶(jing)(jing)界(jie)(jie)與(yu)(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)遇時,與(yu)(yu)第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)橫截面積相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)必(bi)須變形,第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數量(liang)(liang)愈多(duo),晶(jing)(jing)粒(li)長(chang)大的(de)極(ji)限尺(chi)寸愈小。
另一方面(mian)為了降低電(dian)熔(rong)凝氧化(hua)鎂(mei)的顯氣(qi)孔率,也應盡量減(jian)少原料氧化(hua)鎂(mei)的氣(qi)體(ti)排出(chu),因此,采(cai)用(yong)燒結鎂(mei)砂(sha)電(dian)熔(rong)有(you)其顯著優點(dian)。
⑤電熔氧化鎂單(dan)晶的化學原料質量要求:
(3)電弧熔融
這些特性(xing)(xing)是同原子(zi)(zi)(zi)和(he)分(fen)子(zi)(zi)(zi)的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)力學(xue)本(ben)性(xing)(xing)如(ru)離子(zi)(zi)(zi)半徑的(de)尺寸(cun),離子(zi)(zi)(zi)的(de)電位(wei)數值,離子(zi)(zi)(zi)的(de)電子(zi)(zi)(zi)外層(ceng)結構等(deng)相(xiang)關聯。而氧化鎂的(de)離子(zi)(zi)(zi)尺寸(cun)、質量(liang)和(he)電荷、陽離子(zi)(zi)(zi)和(he)陰離子(zi)(zi)(zi)之間的(de)結合特性(xing)(xing)和(he)強(qiang)度、離子(zi)(zi)(zi)的(de)極(ji)化作用(yong)、結晶構造(zao)等(deng)決(jue)定它是一高熔點化合物(wu)。
氧(yang)化鎂的熔點和結構參(can)數:陽離子(zi)半(ban)徑(jing)0.074mm;陰離子(zi)半(ban)徑(jing)0.53mm;結構類型NaCl;配位(wei)數6;有效配位(wei)數8.5;密度3.65g/cm3;熔點2800℃。
電熔(rong)(rong)凝(ning)氧化鎂(mei)制造的(de)最重要過程是由各(ge)種鎂(mei)質原(yuan)料(liao),通(tong)過各(ge)種形式的(de)加熱方法(fa)(fa)產生高(gao)溫使鎂(mei)質材料(liao)(MgO)熔(rong)(rong)化,變(bian)成(cheng)氧化鎂(mei)熔(rong)(rong)體(ti)。要使氧化鎂(mei)熔(rong)(rong)融,必須消(xiao)耗大(da)(da)量的(de)熱能,以(yi)克服離子間的(de)引力。通(tong)過強大(da)(da)電弧(hu)產生高(gao)溫而(er)熔(rong)(rong)化氧化鎂(mei)的(de)方法(fa)(fa)叫(jiao)做電弧(hu)熔(rong)(rong)融法(fa)(fa)。這個融化過程一般(ban)包(bao)括熱的(de)傳導、脫(tuo)水、脫(tuo)碳、熔(rong)(rong)化、析晶、晶體(ti)長大(da)(da)等一系列物理(li)化學變(bian)化的(de)過程。
①脫水(shui)過(guo)程(cheng)。用(yong)水(shui)鎂石作原(yuan)料有一脫水(shui)過(guo)程(cheng)。水(shui)鎂石的主要成分是(shi)氫氧化鎂Mg(OH)2。其脫水(shui)過(guo)程(cheng)是(shi):
Mg(OH)2→MgO+H2O
②脫碳過程(cheng)。用菱鎂(mei)礦(kuang)作為原料時有(you)一個(ge)脫碳過程(cheng),脫碳過程(cheng)包括兩個(ge)方面(mian)。一方面(mian)是(shi)菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的熱分解,菱鎂(mei)礦(kuang)石(shi)的主要成(cheng)分是(shi)碳酸鎂(mei)(MgCO3):
MgCO3→MgO+CO2
另一方面,由于在電(dian)(dian)熔過(guo)程(cheng)中往往在原料氧化鎂中加入石(shi)墨(mo)粉末(mo)添加物(助劑(ji)),在電(dian)(dian)熔爐(lu)起動(dong)過(guo)程(cheng)中需在三電(dian)(dian)極(石(shi)墨(mo)電(dian)(dian)極)的下端用石(shi)墨(mo)粉末(mo)鋪成三角形(xing)或(huo)星(xing)形(xing)導線路,在通電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中受熱(re)燒(shao)損(sun)或(huo)完全燃(ran)燒(shao)除(chu)去石(shi)墨(mo)。
C+O2→CO2↑
③熔(rong)(rong)化(hua)過程。熔(rong)(rong)化(hua)過程即氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)中鎂(mei)(mei)離子和氧(yang)離子在強電(dian)(dian)弧產生的(de)(de)(de)熱(re)能(neng)作用(yong)下,克服單晶(jing)體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)晶(jing)格能(neng)的(de)(de)(de)束(shu)縛,變(bian)成能(neng)自由運動的(de)(de)(de)過程。也就是說,氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)加熱(re)到一定溫度(熔(rong)(rong)點)就會由固體(ti)(ti)變(bian)成液體(ti)(ti),叫(jiao)熔(rong)(rong)化(hua)。在這(zhe)一過程中需消耗大(da)量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)。據電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)生產者對(dui)用(yong)水(shui)(shui)鎂(mei)(mei)石作原料生產電(dian)(dian)熔(rong)(rong)凝氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)的(de)(de)(de)熱(re)平衡的(de)(de)(de)衡算,熱(re)消耗的(de)(de)(de)比例如下:氧(yang)化(hua)鎂(mei)(mei)晶(jing)體(ti)(ti)生成熱(re)消耗值(zhi)(zhi)34.9%,渣皮消耗熱(re)值(zhi)(zhi)15.3%,散砂生成熱(re)耗值(zhi)(zhi)3.0%,冷卻水(shui)(shui)耗熱(re)值(zhi)(zhi)8.4%,冷卻爐(lu)殼的(de)(de)(de)水(shui)(shui)耗熱(re)值(zhi)(zhi)7.9%,爐(lu)子表面散熱(re)值(zhi)(zhi)6.4%,煙氣帶走熱(re)值(zhi)(zhi)28.8%。電(dian)(dian)能(neng)損失(shi)值(zhi)(zhi)3.2%,從這(zhe)些統計數據可以看出,在電(dian)(dian)熔(rong)(rong)