從紅土鎳礦中提取金屬鎂

  金屬鎂是近幾十年才發(fā)展起來的新型輕質耐腐蝕金屬材料,鎂在許多領域都獲得了廣泛應用,成為重要的資源。我國云南元江紅土鎳礦含鎂高,儲量豐富,其MgO 含量為28%,而鎳平均含量0.83%,但在近年來的研究開發(fā)中,僅專注于金屬鎳的回收,而對礦中經濟價值約為金屬鎳價值2 倍的金屬鎂,卻在火法冶煉中,常被配入的CaO 造渣降熔點而除去。這樣,不僅浪費了資源,也給環(huán)境帶來較大負擔。如何實現(xiàn)從這種紅土鎳礦中提取出金屬鎂,顯然具有節(jié)能環(huán)保的重要意義。為此,云南錫業(yè)有限公司研究設計院,在分析了紅土鎳礦的原料成分的基礎上,開展了用碳熱還原法從紅土鎳礦中提取金屬鎂的熱力學研究,取得了一些值得注意的成果。

  經分析,云南元江紅土鎳礦成分如下(wt%):Ni:0.8~1.0,Co:0.04~0.08;Fe:12,MgO:28,SiO2:35,CaO:<0. 5,Al2O3:3,H2O:10.0~20.0。該研究院對紅土鎳礦的處理過程如下:對紅土鎳礦在1023K 進行恒溫60 min 焙燒預處理→將其與一定量的還原劑煤及添加劑混勻→在制球機壓力約為4MPa 下制備球團→將球團置于內熱式反應器內,在真空壓力約為10 ~ 20Pa,溫度為1473 K~1523K 下反應90min→在冷凝區(qū)域得到金屬產物。對所得冷凝物進行檢測分析,結果顯示,該冷凝物含金屬鎂的平均含量達98.5% 以上,此外還含少量氧及硅。據此可知,用熱還原法從紅土鎳礦中提取金屬鎂是可行的。

  研究表明,碳熱還原提取金屬鎂過程主要由Mg2SiO4、Fe2O3、MgSiO3、MgFe2O4及少量NiO 等參與反應。熱力學分析表明,常壓下Mg2SiO4與MgSiO3碳熱還原生成金屬鎂蒸汽與SiO 氣體的溫度均在2173K 以上,而Mg2SiO4與MgSiO3碳熱還原生成金屬鎂蒸汽與SiC 的溫度卻在2073K 左右,因此,鎂硅氧化合物碳熱還原過程提取金屬鎂優(yōu)先于生成SiC 的反應。在真空壓力為10Pa 的條件下,各反應初始溫度均顯著降低。Mg2SiO4與MgSiO3碳熱還原生成金屬鎂蒸汽與SiO 氣體的溫度均在1423K 以上,而Mg2SiO4與MgSiO3碳熱還原生成金屬鎂蒸汽與SiC 的溫度卻在1323K 左右。