Glavni postopek za proizvodnjokovinski magnezijje Pidgeonov proces.Fero silicij 75, zaradi visoke vsebnosti silicija in nizke vsebnosti nečistoč, je optimalna izbira redukcijskega sredstva. Osnovna utemeljitev njegove primernosti je naslednja:
Vsebnost silicija 72–80 % zagotavlja popolno redukcijsko reakcijo, njegova cena pa je nižja od višjih razredov silicija, kot je FeSi90, kar uravnoteži učinkovitost in ekonomičnost;
Pidgeon postopek zahteva težke pogoje 1150-1250 stopinj in vakuum 1-10 Pa. Kemijska stabilnost FeSi 75% preprečuje stranske reakcije, kar zagotavlja čistost magnezijevega izdelka;
V industrijski proizvodnji se porabi 1,2-1,3 tone 75FeSi za vsako tono proizvedene kovine magnezija, zaradi česar je "jedro stroškov in učinkovitosti" pri taljenju magnezija.
Vloga in reakcijski mehanizem FeSi75 pri taljenju magnezija
(1) Reakcija redukcije jedra
Silicij v FerroSilicon 75 deluje kot jedrni redukcijski element, ki je podvržen reakciji izpodrivanja s kalciniranim dolomitom (CaO・MgO), da nastane plinasti magnezij in kalcijev silikat. Enačba reakcije je naslednja:
Glavna reakcija:2MgO・CaO + Si (iz ferosilicija 75 %) → 2Mg↑ + Ca₂SiO₄ (temperatura 1150-1250 stopinj, vakuum 1-10Pa)
Termodinamična osnova:Standardna Gibbsova prosta energija (ΔG stopnja) te reakcije je -68kJ/mol pri 1200 stopinjah, kar izpolnjuje pogoje za spontano reakcijo; razlika v potencialu elektrode med silicijem in magnezijem (Si4⁺/Si=-0.86V, Mg²⁺/Mg=-2.37V) zagotavlja prednost redukcije.
(2) Analiza reakcijskega procesa po--korakih
Predobdelava surovine: dolomit (CaCO₃・MgCO3) je žgan pri 900-1000 stopinjah, da razpade v žgano belo (CaO・MgO);
Pakiranje materiala in stiskanje:Kalcinirano belo inPrah FeSi75(velikost manjša ali enaka 1 mm) se zmešajo v masnem razmerju 7:1 in doda se vezivo za stiskanje v pelete (premera 20-30 mm);
Zmanjšanje vakuuma:Peleti se naložijo v redukcijsko posodo in segrejejo na... Pri 1150-1250 stopinjah, pod vakuumom 1-10 Pa, silicij reducira MgO, da ustvari Mg hlape.
Kondenzacija in zbiranje:Hlapi Mg se ohladijo s kondenzatorjem na vrhu redukcijske posode, ki kondenzira v trden surovi magnezij (čistost večja ali enaka 99,5 %).
Rafiniranje in čiščenje:Surovi magnezij se rafinira s staljeno soljo (npr. sistem NaCl-KCl-MgCl₂), da se odstranijo sledovi nečistoč, pri čemer dobimo magnezij visoke -čistosti (večji ali enak 99,9 %).
Zahteve glede kakovosti FeSi75
Čistost in vsebnost nečistoč 75# FerroSilicija neposredno vplivata na stopnjo predelave in čistost magnezija.
| Vrsta indikatorja | Obseg zahteve | Vpliv prekoračitve standarda |
| Vsebnost silicija (Si). | 72%-80% | 72%: Incomplete reduction reaction, magnesium recovery rate decreases by 5%-8%; >80 %: Povečani stroški, brez dodatnega izboljšanja učinkovitosti. |
| Vsebnost aluminija (Al). | Manj ali enako 1,0 % (po možnosti manj kot ali enako 0,5 %) | >1,0 %: Poveča reaktivnost FeSi75, prekomerno porabi redukcijsko sredstvo in poveča porabo FeSi75 na tono magnezija za 5 %-10 %. |
| Vsebnost ogljika (C). | Manj ali enako 0,2 % | >0,2 %: nastane stranski produkt MgC₂, zaradi česar čistost magnezija pade pod 99 %, kar vpliva na kasnejšo učinkovitost obdelave. |
| Vsebnost žvepla (S). | Manj ali enako 0,05 % | >0,05 %: tvori vključke MgS z magnezijem, kar zmanjša plastičnost in odpornost magnezija proti koroziji. |
| Vsebnost fosforja (P). | Manj ali enako 0,04 % | >0,04 %: povzroča krhkost magnezijevih zlitin; neprimeren za-magnezijeve zlitine višjega cenovnega razreda (kot so magnezijeve zlitine za vesoljsko uporabo) |
| Velikost | Manj ali enako 1 mm (prah) | >1 mm: Nepopolno mešanje s kalciniranim belim prahom, kar ima za posledico nepopolno redukcijsko reakcijo na določenih območjih in nihanja učinkovitosti reakcije v posodi za ±10 %. |
Osnovni vplivi FeSi75 na proizvodnjo magnezija
(1) Vpliv na stopnjo izkoristka magnezija
Ko je vsebnost silicija 75 % FeSi 75 % in Al manjša ali enaka 0,5 %, lahko stopnja izkoristka magnezija doseže 85 %-90 %;
Ko vsebnost silicija pade na 70 %, stopnja predelave pade na 78 %-82 %; ko se vsebnost Al dvigne na 1,5 %, stopnja izkoristka nadalje pade na 75 %-78 %.
(2) Vpliv na čistost magnezija
Visoko{0}}kakovosten FeSi75# (skupne nečistoče manjše ali enake 1,5 %) lahko proizvede 99,7 %–99,9 % rafiniranega magnezija;
Če vsebnost ogljika v FeSi75 preseže standard na 0,3 %, čistost magnezija pade na 99,2 %-99,5 %, kar zahteva dodatne stroške rafiniranja.
(3) Vpliv na proizvodne stroške
FerroSilicon75 predstavlja 60-70 % stroškov surovin pri taljenju magnezija. Nihanje cene za 1000 RMB/tono ustreza spremembi 1200-1300 RMB v ceni na tono magnezija.
Čeprav je nakupna cena zlitine 75 FeroSilicon z nizko-nečistoto (Al manj kot ali enaka 0,5 %) višja za 5 %–8 %, lahko zmanjša porabo redukcijskega sredstva in stroške rafiniranja, kar ima za posledico 3 %–5 % znižanje skupnih stroškov na tono magnezija.
Optimizacijske strategije za uporabo FeSi75 pri taljenju magnezija
(1) Izbira surovin in nadzor kakovosti
FeSi75-Al0,5(Al manj kot ali enako 0,5 %) je treba dati prednost, pri čemer se izogibajte uporabi visoko-aluminijevega oksida in visoko-ogljika.
Dohodni pregled:Spektrometer se uporablja za hitro odkrivanje ključnih indikatorjev, kot so Si, Al in C. Na vzorcih iz vsake serije se izvedejo-zmanjšajoči testi v majhnem obsegu, da se preveri aktivnost reakcije.
(2) Prilagoditev parametrov procesa
Velikost:Velikost delcev prahu FeSi75 je nadzorovana na 0,1-1 mm, enakomernost mešanja s kalciniranim belim prahom pa je večja ali enaka 95 %, da se zagotovi zadosten reakcijski stik;
Pogoji znižanja:Temperatura se stabilizira pri 1200±20 stopinjah, stopnja vakuuma pa se vzdržuje pod 5Pa, da se prepreči nepopolna reakcija FeSi75 zaradi temperaturnih nihanj.
(3) Nadzor nečistoč in zatiranje stranskih reakcij
Zatiranje ogljika:Peletom dodamo 0,1 %-0,2 % apnenca (CaCO₃), da preprečimo reakcijo ogljika z MgO, da nastane MgC₂;
Podpora za rafiniranje:Za odstranitev sledi nečistoč, ki jih vnese FeSi75, je sprejet dvojni postopek "vakuumske redukcije + rafiniranja staljene soli", kar zagotavlja, da čistost magnezija ustreza standardom.
Industrijski trendi: Nadgradnja smeri FeSi75 pri taljenju magnezija
Nizka hibridizacija:
Visok{0}}magnezijeve zlitine (za vesoljsko in elektroniko) imajo strožje zahteve za nečistoče v zlitini 75FeSi, kar vodi do povečanega povpraševanja po posebni zlitini FeSi 75 z Al manj kot ali enako 0,3 % in C manj kot ali enako 0,1 %;
Ozelenitev:
Uporaba zlitine FeSi75, proizvedene z zeleno elektriko, lahko zmanjša emisije ogljika pri taljenju magnezija za več kot 50 %, kar je v skladu s svetovnim trendom k ogljični nevtralnosti;
Visoka učinkovitost:
Razvijanje "FeSi75 + redka zemlja"Kompozitni redukcijski agent lahko zniža redukcijsko temperaturo za 50-80 stopinj in zmanjša porabo električne energije na tono magnezija za 800-1000 kWh, kar izboljša učinkovitost proizvodnje.
