镁冶炼工艺介绍：镁的冶炼方法和金属镁生产工艺

镁的冶炼方法和金属镁生产工艺

【金属镁冶炼方法——电解法】

• 目前镁冶炼的方法主要有两种：1、从尖晶石、卤水或海水中将含有氯化镁的溶液经脱水或焙融氯化镁熔体,之后进行电解，此法称为电解法；2、用硅铁对从碳酸盐矿石中经煅烧产生的氧化镁进行热还原，此法称为热还原法（皮江法）。

• 电解法炼镁的发展过程
• 1808年，科学家戴维以汞为阴极电解氧化镁,在人类历史上第一次制取了金属镁。18世纪30年代,法拉第第一次通过电解氯化镁得到了金属镁。第一次世界大战开始之前，法国、德国、英国和加拿大都实现了镁的工业生产,但产量有限,大约年产量几百吨,主要用于军事方面。
• 19世纪80年代,才由德国首先建立工业规模上的电解槽，电解无水光卤石生产金属镁,从此开创了电解法炼镁的工业化时代。后经不断在工艺和设备方面的改进,直到目前世界上采用的就是这种电解法。
• 以菱镁矿为原料，用熔盐电解法炼镁生产金属镁的方法。采用菱镁矿为原料不仅能为电解提供优质的炼镁原料，而且还能利用电解镁副产的******。
• 早在20世纪30年代西欧的一些国家曾利用希腊产的菱镁矿炼镁。中国有丰富的菱镁矿资源，自50年代起就采用菱镁矿炼镁法生产金属镁。菱镁矿炼镁主要由无水氯化镁熔体制取和无水氯化镁熔体电解两大步骤组成，现行的菱镁矿炼镁工艺流程如下图：

菱镁矿炼镁工艺流程

• 电解法炼镁的原理是在高温下电解熔融的无水氯化镁,使之分解成金属镁和******。高温情况下水对熔盐性质的影响是致命的，因此，高纯度的无水氯化镁是电解法制镁关键所在。依据所用原料及处理原料的方法不同,电解法炼镁又可细分为以下几种具体的方法：道乌法、光卤石法、氧化镁氯化法、AMC法、诺斯克法。
• 电解法因为其生产工艺先进,能耗较低的优点,是一种极具发展前景的炼镁方法。目前，发达国家80%以上的金属镁是通过电解法生产。

【海水提镁】

【金属镁冶炼方法——皮江法】

• 金属镁的生产有电解法、硅热法（皮江法Pidgeon）和碳热法。皮江法是我国生产金属镁的重要方法，因为皮江法炼镁工艺流程短、投资少、建厂快、成本较低，但是熔炼技术比较落后、生产过程中资源能源消耗比较大，污染比较严重。
• 皮江法炼镁的实质是在高温和真空条件下,有氧化钙存在时,通过硅(或铝)还原氧化镁生成镁蒸气,与反应生成的固体硅酸二钙(2CaO·SiO2)相互分离,并经冷凝得到结晶镁。该工艺过程可分为白云石煅烧、原料制备、还原和精炼四个阶段。

• 皮江法和电解法的优缺点及其发展
• 对于皮江法来说,其工艺流程和设备较简单,建厂投资少,生产规模灵活;成品镁的纯度高等特点;其炉体小,建造容易,技术难度小;并且可以直接利用资源丰富的白云石作为原料。主要缺点在于热利用率低、还原罐寿命短,还原炉所占的成本较大, 属于劳动密集型,生产过程不连续。
• 针对以上缺点,对其进行了一系列技术改造。改进还原罐结构、采用新型保温材料、切断热短路、提高内部介质的综合导热系数;改进炉型,比如采用水煤浆对还原罐底部加热,使其受热均匀。使用蓄热烧嘴等新型烧嘴,对排放的废气进行回收利用;采用现代化的控制技术,采用机械化装卸料设备等等。
• 与皮江法相比,电解法炼镁具有节能、产品均匀性好、易于大规模工业化生产、生产过程连续、生产成本比皮江法低等优点,属于能源密集型产业。但是,电解法也有以下不足之处:无水氯化镁制备的生产工艺较难控制;水氯镁石脱水需要较高温度和酸性气氛,使得能耗大,设备腐蚀严重;电解法生产过程排放的废水、废气和废渣,对环境造成污染,处理费用大。
• 针对上述缺点,也有一些相应的措施,通过将电解的原材料由粒状氯化镁经过无水氯化氢脱水转变为水球氯化镁,从而降低了能耗。

再生镁行业发展情况

【镁合金回收处理的意义】

• 近年来，随着镁合金应用领域越来越广，应用量越来越大（2012年国内镁消费量为31万吨，创历史最好水平，同比增长11.99%），废镁和废旧镁合金的回收与利用产生了巨大的需求空间，对镁合金的循环利用具有重要意义。因此，加速开发报废镁合金产品回收处理技术，对于减少环境污染、节约能源、降低成本、延长使用周期具有重要意义。

【镁合金废料的产生】

• 镁及其合金是易于回收的金属，目前使用的镁合金均可以回收。一方面是回收失效或报废的镁合金零部件，另一方面是回收镁在生产过程中的废料和切屑,在压铸过程中，仅有30%--50%的给料用于成型，剩下的都浪费在料柄和流道上了。
• 为了便于镁合金零件的回收利用，镁合金零件均在出厂前压铸模上的非主要大面上刻有“mg”标记，便于将镁合金与其他合金直观上进行区别，便于回收利用的筛选。回收方法是根据废镁的成分和形态以及所得产品的使用目的而定。在废镁回收中，最常用的方法有二种：真空升华法和重熔法。

【我国再生镁行业发展情况】

• 由于我国镁资源极其丰富，所以对再回收利用的重视程度还不够，目前我国国内还未建立全面有效的镁合金回收标准，但是随着镁合金产业的发展，建立废镁回收系统十分重要。各地大型镁加工企业也开始投入资金和技术开发回收技术，像重庆镁业股份有限公司为了开发镁资源专门成立了万盛镁厂，它的一个很重要的职能就是对压铸生产过程中的废件及毛边料和失效报废镁合金零部件进行回炉提炼，生产出合格的再生锭，其成本和质量远远优于镁矿产品。
• 2011年3月，工业和信息化部针对镁工业发展现状，为加快产业结构调整，促进镁工业健康发展，正式公告《镁行业准入条件》、《镁冶炼企业准入公告管理暂行办法》。这对我国镁工业来说是个巨大的前进，但是想要完善我国的镁业，再回收利用的发展很是紧迫。