Обоснование технологии силикотермического получения магния из уральского доломитового сырья

• Автор: Белоусов, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Сравнительный анализ силикотермических способов производства магния

1.2 Доломит и области его применения

1.2.1 Характеристика Бойцовского и Чернореченского месторождений доломита

1.2.2 Требования, предъявляемые к доломиту и восстановителю в производстве магния

1.3 Основы производства магния способом Пиджена

1.4 Обоснование направления исследования, его цели и задачи

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ ДОЛОМИТА УРАЛЬСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

2.1 Методики исследования и характеристики образцов
2.2 Термодинамическое моделирование диссоциации доломита
2.3 Термическая диссоциация доломита
2.4 Кинетические параметры диссоциации доломита
2.5 Влияние температуры обжига на активность обожженного доломита
2.6 Выводы
3 ДРОБЛЕНИЕ, ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ, БРИКЕТИРОВАНИЕ ДОЛОМИТА И ФЕРРОСИЛИЦИЯ
3.1 Методики экспериментов
3.2 Определение прочностных характеристик доломита до и после обжига
3.3 Измельчение обожженного доломита и ферросилиция
3.4 Брикетирование обожженного доломита и ферросилиция
3.5 Выводы
4 Восстановление магния из обожженного доломита ферросилицием

4.1 Методики экспериментов
4.2 Термодинамическое моделирование процесса восстановления
4.3 Экспериментальное восстановление магния ферросилицием
4.4 Выводы
5 ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ
5.1 Рекуперация отходящих газов печи восстановления магния
5.2 Экологические аспекты в производстве магния
5.3 Технико-экономическое обоснование силикотермического производства магния
5.4 Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение А Предложение по производству магния из доломита от
ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»
Приложение Б Результаты расчетов материальных и тепловых балансов силикотермической технологии получения магния из уральских доломитов

Введение
Актуальность работы. К началу 90-х годов мировое производство магния достигло 200 тыс. тонн в год, из них 80% производили электролитическим (США, Россия, Норвегия и др.) и 20% - силикотермическим (Франция, Япония, Бразилия и др.) способами.
Развитие силикотермической технологии по способу Пиджена обеспечило рост производства магния до 833 тыс. т (2012 г.), 85% из которых вырабатывается в КНР.
В настоящее время в РФ первичный магний получают только электролитическим способом на Соликамском магниевом заводе и на Березниковском титано-магниевом комбинате, где в качестве сырья используют карналлит и оборотный хлорид магния титанового производства. Сложность и многостадийность технологической схемы, экологическая опасность производства (хлор, диоксины и др.), большое количество твердых отходов дорогостоящие системы улавливания и отчистки газов, а также высокий расход электроэнергии предопределяют переход на силикотермическую технологию переработки оксидно-карбонатного сырья.
Уральский регион располагает большими запасами магнийсодержащего сырья (доломит, магнезит и др.) развитым производством ферросплавов, что предопределяет перспективы развития силикотермической технологии. Повышение конкурентоспособности технологии предполагает выявление особенностей процессов при термической обработке сырья, параметров технологической схемы.
Степень разработанности темы. Известные научные и технологические сведения охватывают физико-химические основы силикотермического восстановления магния. Остается не выясненными прочностные свойства обожженного доломита, его измельчение и брикетирование, кинетика диссоциации доломитов отличающихся отношением MgO / CaO, примесями щелочных металлов и галогенидов, влияющих как на кинетику диссоциации

Продолжение таблицы 2.
Элемент Содержание, % масс. Элемент Содержание, % масс.
Черноре- ченское Бойцовское Черноре- ченское Бойцовское
Hf <0,0003 <0,0003 Те <0,0002 <0,
Hg <0,00007 <0,00007 Th <0,0006 <0,0
Но <0,00002 <0,00002 Ті 0,000324 <0,00
In <0,0002 <0,0002 TI <0,0002 <0,0
Ir <0,0008 <0,0008 Tm <0,00002 <0,00
К 0,00509 <0,005 и <0,002 <0,
La <0,00006 <0,00006 V 0,0003 0,000
Li 0,001032 0,000546 W 0,000168 0,00
Lu <0,0006 <0,0006 Y 0,0000 0,00
Mn 0,01997 0,01444 Yb <0,00006 <0,00
Mo <0,0007 <0,0007 Zn 0,00078 0,00
Na 0,03583 <0,02 Zr <0,0002 <0,0
Ca 23,6 22,2 Mg 11,3 12,
Соотношение оксидов магния и кальция (MgO:CaO) в доломитах Бойцовского и Чернореченского месторождений составляет 0,66 и 0,56 соответственно.
В доломите обоих месторождений присутствует некоторое количество поверхностно адсорбированной воды, что подтверждает в ИК-спектре (Рисунок 2.1) полоса поглощения при волновом числе 3439 см'1. Полосы поглощения 1440, 728 и 880 см'1 указывают на фазу карбонатов и близки по значению к полосам поглощения доломита [49, 50].
3500 3000 2500 2000 л 1500 10С0
волновое число, см
Рисунок 2.1 - ИК-спектр доломита Бойцовского месторождения