A gyártás főáramú folyamatamagnézium féma Pidgeon folyamat.Ferro Silicon 75, magas szilíciumtartalma és alacsony szennyeződéstartalma miatt az optimális redukálószer választás. Alkalmasságának alapvető indoka a következő:
A 72%-80%-os szilíciumtartalom biztosítja a teljes redukciós reakciót, és költsége alacsonyabb, mint a magasabb minőségű szilíciumoknál, mint például a FeSi90, kiegyensúlyozási hatékonyság és gazdaságosság;
A Pidgeon eljárás zord körülményeket, 1150-1250 fokot és 1-10 Pa vákuumot igényel. A FeSi 75%-os kémiai stabilitása elkerüli a mellékreakciókat, így biztosítva a magnéziumtermék tisztaságát;
Az ipari termelésben 1,2-1,3 tonna 75FeSi-t fogyasztanak minden előállított magnézium-fém tonna után, így ez a magnéziumolvasztás "költség- és hatékonyságmagja".
A FeSi75 szerepe és reakciómechanizmusa a magnézium olvasztásában
(1) Magredukciós reakció
A FerroSilicon 75-ben lévő szilícium a mag redukáló elemeként működik, és kiszorítási reakción megy keresztül a kalcinált dolomittal (CaO・MgO), így gáznemű magnézium- és kalcium-szilikát keletkezik. A reakcióegyenlet a következő:
Fő reakció:2MgO・CaO + Si (a ferroszilíciumból 75%) → 2Mg↑ + Ca2SiO₄ (hőmérséklet 1150-1250 fok, vákuum 1-10 Pa)
Termodinamikai alap:Ennek a reakciónak a standard Gibbs-szabad energiája (ΔG fok) -68 kJ/mol 1200 fokon, ami kielégíti a spontán reakció feltételeit; a szilícium és a magnézium elektródpotenciáljának különbsége (Si⁴⁺/Si=-0.86V, Mg²⁺/Mg=-2.37V) biztosítja a redukciós prioritást.
(2) A reakciófolyamat lépésenkénti--elemzése
Nyersanyag előkezelés: A dolomitot (CaCO₃・MgCO3) 900-1000 fokon kalcinálják, hogy kalcinált fehérre bomlik (CaO・MgO);
Anyagcsomagolás és préselés:Kalcinált fehér ésFeSi75 por(1 mm-nél kisebb vagy azzal egyenlő méret) 7:1 tömegarányban összekeverjük, és kötőanyagot adunk hozzá, hogy pelletté préseljük (20-30 mm átmérőjű);
Vákuumcsökkentés:A pelleteket redukciós tartályba töltik, és... 1150-1250 fokon, 1-10 Pa vákuum alatt a szilícium redukálja a MgO-t, így Mg-gőz keletkezik.
Kondenzáció és összegyűjtés:A magnéziumgőzt a redukciós tartály tetején lévő kondenzátor hűti, szilárd nyers magnéziummá kondenzálva (tisztaság 99,5%-nál nagyobb vagy egyenlő).
Finomítás és tisztítás:A nyers magnéziumot olvadt sóval (pl. NaCl-KCl-MgCl2 rendszerrel) finomítják, hogy eltávolítsák a nyomokban lévő szennyeződéseket, így nagy-tisztaságú magnéziumot kapnak (99,9%-nál nagyobb vagy egyenlő).
A FeSi75 minőségi követelményei
A 75# FerroSilicon tisztasága és szennyezőanyag-tartalma közvetlenül befolyásolja a magnézium visszanyerési sebességét és tisztaságát.
| Kijelző típusa | Követelmény hatálya | A szabvány túllépésének hatása |
| Szilícium (Si) tartalom | 72%-80% | 72%: Incomplete reduction reaction, magnesium recovery rate decreases by 5%-8%; >80%: Megnövekedett költség, nincs további hatékonyságjavulás. |
| Alumínium (Al) tartalom | 1,0% vagy annál kisebb (lehetőleg 0,5% vagy annál kisebb) | >1,0%: Növeli a FeSi75 reakcióképességét, túlzottan fogyaszt redukálószert, és 5-10%-kal növeli a FeSi75 fogyasztást egy tonna magnéziumra vetítve. |
| Szén (C) tartalom | 0,2% vagy annál kisebb | ＞0,2%: MgC₂ melléktermék képződik, aminek következtében a magnézium tisztasága 99% alá csökken, ami befolyásolja a későbbi feldolgozási teljesítményt. |
| Kén (S) tartalom | 0,05% vagy annál kisebb | ＞0,05%: MgS zárványokat képez magnéziummal, csökkentve a magnézium plaszticitását és korrózióállóságát. |
| Foszfor (P) tartalom | 0,04% vagy annál kisebb | ＞0,04%: ridegséget okoz a magnéziumötvözetekben; nem alkalmas csúcsminőségű-magnéziumötvözetekhez (például repülőgép-magnéziumötvözetek) |
| Méret | 1 mm vagy annál kisebb (por) | ＞1mm: Hiányos keveredés kalcinált fehér porral, ami bizonyos területeken tökéletlen redukciós reakciót és a reakció hatékonyságának ±10%-os ingadozását eredményezi az edényben. |
A FeSi75 alapvető hatásai a magnéziumtermelésre
(1) A magnézium visszanyerési arányára gyakorolt hatás
Ha a 75%-os FeSi szilíciumtartalma 75%, az Al pedig kevesebb, mint 0,5%, a magnézium visszanyerési aránya elérheti a 85%-90%-ot;
Amikor a szilíciumtartalom 70%-ra csökken, a visszanyerési arány 78%-82%-ra csökken; amikor az Al-tartalom 1,5%-ra emelkedik, a visszanyerési arány tovább csökken 75-78%-ra.
(2) Hatás a magnézium tisztaságára
Kiváló-minőségű FeSi75# (összes szennyeződés legfeljebb 1,5%) 99,7–99,9% finomított magnéziumot képes előállítani;
Ha a FeSi75 széntartalma meghaladja a szabványt 0,3%-ra, a magnézium tisztasága 99,2%-99,5%-ra csökken, ami további finomítási költségeket igényel.
(3) A termelési költségekre gyakorolt hatás
A FerroSilicon75 a magnéziumolvasztás nyersanyagköltségének 60-70%-át teszi ki. Az 1000 RMB/tonna áringadozás a magnézium tonnánkénti költségének 1200-1300 RMB változásának felel meg.
Bár az alacsony -szennyeződésű, 75-ös ferroszilícium ötvözet (Al Less vagy egyenlő 0,5%) vételára 5-8%-kal magasabb, csökkentheti a redukálószer-felhasználást és a finomítási költségeket, ami 3-5%-kal csökkenti a magnézium tonnánkénti összköltségét.
Optimalizációs stratégiák a FeSi75 alkalmazásához a magnézium olvasztására
(1) Nyersanyag kiválasztása és minőségellenőrzése
FeSi75-Al0,5minőséget (Al kisebb vagy egyenlő, mint 0,5%) előnyben kell részesíteni, elkerülve a magas-timföld és a magas{2}}széntartalmú anyagok használatát.
Beérkező ellenőrzés:Spektrométert használnak a magindikátorok, például Si, Al és C gyors kimutatására. Kis{1}}léptékű redukciós teszteket végeznek minden egyes tételből származó mintákon a reakcióaktivitás ellenőrzésére.
(2) Folyamatparaméter-adaptáció
Méret:A FeSi75 por részecskeméretét 0,1-1 mm-re szabályozzák, és a keverés egyenletessége a kalcinált fehér porral nagyobb vagy egyenlő, mint 95%, hogy biztosítsa a megfelelő reakciókontaktust;
Csökkentési feltételek:A hőmérsékletet 1200±20 fokon stabilizáljuk, és a vákuum fokát 5 Pa alatt tartjuk, hogy elkerüljük a FeSi75 hőmérséklet-ingadozások miatti nem teljes reakcióját.
(3) Szennyeződés-szabályozás és oldalreakció-elnyomás
Szén-elnyomás:0,1-0,2% mészkövet (CaCO3) adunk a pelletekhez, hogy elnyomjuk a szén és MgO reakcióját, és így MgC2 képződik;
Finomítási támogatás:A „vákuumcsökkentés + olvadt sófinomítás” kettős eljárást alkalmazzák a FeSi75 által bevitt nyomokban lévő szennyeződések eltávolítására, biztosítva, hogy a magnézium tisztasága megfeleljen a szabványoknak.
Iparági trendek: A FeSi75 korszerűsítése a magnézium olvasztásakor
Alacsony hibridizáció:
A csúcskategóriás magnéziumötvözetek (repülési és elektronikai célokra) szigorúbb követelményeket támasztanak a 75FeSi ötvözet szennyeződéseivel szemben, ami megnövekedett keresletet jelent a speciális FeSi 75 ötvözet iránt, amelynek Al-tartalma legfeljebb 0,3%, C-tartalom pedig legfeljebb 0,1%.
Zöldítés:
A zöld árammal előállított FeSi75 ötvözet használata több mint 50%-kal csökkentheti a magnézium olvasztásából származó szén-dioxid-kibocsátást, ami igazodik a szénsemlegesség irányába mutató globális trendhez;
Nagy hatékonyság:
Egy "FeSi75 + ritkaföldfémA kompozit redukálószer 50-80 fokkal csökkentheti a redukciós hőmérsékletet, és 800-1000 kWh-val csökkentheti a magnéziumra vetített villamosenergia-fogyasztást, javítva a termelés hatékonyságát.
