Het reguliere productieprocesmagnesium metaalis het Pidgeon-proces.Ferro Silicium 75Vanwege het hoge siliciumgehalte en het lage gehalte aan onzuiverheden is het de optimale keuze voor reductiemiddelen. De belangrijkste reden voor de geschiktheid ervan is als volgt:
Een siliciumgehalte van 72%-80% zorgt voor een volledige reductiereactie, en de kosten zijn lager dan die van hogere siliciumkwaliteiten zoals FeSi90, waardoor efficiëntie en zuinigheid in evenwicht zijn;
Het Pidgeon-proces vereist zware omstandigheden van 1150-1250 graden en een vacuüm van 1-10 Pa. De chemische stabiliteit van FeSi 75% vermijdt nevenreacties, waardoor de zuiverheid van het magnesiumproduct wordt gegarandeerd;
Bij de industriële productie wordt 1,2-1,3 ton 75FeSi verbruikt voor elke ton geproduceerd magnesiummetaal, waardoor dit de "kern van kosten en efficiëntie" is bij het smelten van magnesium.
De rol en het reactiemechanisme van FeSi75 bij het smelten van magnesium
(1) Kernreductiereactie
Silicium in FerroSilicon 75 fungeert als het kernreducerende element en ondergaat een verdringingsreactie met gecalcineerd dolomiet (CaO · MgO) om gasvormig magnesium en calciumsilicaat te genereren. De reactievergelijking is als volgt:
Belangrijkste reactie:2MgO・CaO + Si (van ferrosilicium 75%) → 2Mg↑ + Ca₂SiO₄ (temperatuur 1150-1250 graden, vacuüm 1-10Pa)
Thermodynamische basis:De standaard Gibbs-vrije energie (ΔG-graad) van deze reactie is -68 kJ/mol bij 1200 graden, wat voldoet aan de voorwaarden voor een spontane reactie; het verschil in elektrodepotentiaal tussen silicium en magnesium (Si⁴⁺/Si=-0.86V, Mg²⁺/Mg=-2.37V) zorgt voor de reductieprioriteit.
(2) Stap-voor-analyse van het reactieproces
Voorbehandeling van grondstoffen: Dolomiet (CaCO₃・MgCO₃) wordt gecalcineerd bij 900-1000 graden om te ontleden in gecalcineerd wit (CaO・MgO);
Materiaal verpakking en persing:Gecalcineerd wit enFeSi75-poeder(grootte kleiner dan of gelijk aan 1 mm) worden gemengd in een massaverhouding van 7:1, en er wordt een bindmiddel toegevoegd om er pellets van te persen (diameter 20-30 mm);
Vacuümreductie:De pellets worden in een reductietank geladen en verwarmd tot... Bij 1150-1250 graden, onder een vacuüm van 1-10 Pa, reduceert silicium MgO om Mg-damp te genereren.
Condensatie en verzameling:De Mg-damp wordt gekoeld door een condensor bovenaan de reductietank en condenseert tot vast ruw magnesium (zuiverheid groter dan of gelijk aan 99,5%).
Verfijning en zuivering:Het ruwe magnesium wordt geraffineerd met gesmolten zout (bijv. een NaCl-KCl-MgCl₂-systeem) om sporen van onzuiverheden te verwijderen, waardoor hoog-zuiver magnesium ontstaat (groter dan of gelijk aan 99,9%).
Kwaliteitseisen van FeSi75
Het zuiverheids- en onzuiverheidsgehalte van 75# FerroSilicon heeft rechtstreeks invloed op de terugwinningssnelheid en zuiverheid van magnesium.
| Indicatortype | Vereiste reikwijdte | Impact van het overschrijden van de norm |
| Silicium (Si) inhoud | 72%-80% | 72%: Incomplete reduction reaction, magnesium recovery rate decreases by 5%-8%; >80%: hogere kosten, geen extra efficiëntieverbetering. |
| Aluminium (Al)-gehalte | Minder dan of gelijk aan 1,0% (bij voorkeur minder dan of gelijk aan 0,5%) | >1,0%: Verbetert de reactiviteit van FeSi75, verbruikt overmatig reductiemiddel en verhoogt het FeSi75-verbruik per ton magnesium met 5% -10%. |
| Koolstof (C)-gehalte | Minder dan of gelijk aan 0,2% | >0,2%: er wordt een MgC₂-bijproduct gevormd, waardoor de zuiverheid van magnesium onder de 99% daalt, wat de daaropvolgende verwerkingsprestaties beïnvloedt. |
| Zwavelgehalte (S). | Minder dan of gelijk aan 0,05% | >0,05%: Vormt MgS-insluitsels met magnesium, waardoor de plasticiteit en corrosieweerstand van magnesium worden verminderd. |
| Fosfor (P)-gehalte | Minder dan of gelijk aan 0,04% | >0,04%: Veroorzaakt broosheid in magnesiumlegeringen; ongeschikt voor hoogwaardige magnesiumlegeringen- (zoals magnesiumlegeringen voor de ruimtevaart) |
| Maat | Kleiner dan of gelijk aan 1 mm (poeder) | >1 mm: onvolledige menging met gecalcineerd wit poeder, resulterend in een onvolledige reductiereactie in bepaalde gebieden en fluctuaties in de reactie-efficiëntie binnen het vat van ±10%. |
Kerneffecten van FeSi75 op de magnesiumproductie
(1) Impact op het magnesiumherstelpercentage
Wanneer het siliciumgehalte van 75% FeSi 75% is en Al minder dan of gelijk is aan 0,5%, kan het magnesiumterugwinningspercentage 85% -90% bereiken;
Wanneer het siliciumgehalte daalt tot 70%, daalt het herstelpercentage tot 78%-82%; wanneer het Al-gehalte stijgt tot 1,5%, daalt het terugwinningspercentage verder tot 75%-78%.
(2) Impact op de zuiverheid van magnesium
FeSi75# van hoge- kwaliteit (totale onzuiverheden kleiner dan of gelijk aan 1,5%) kan 99,7%-99,9% geraffineerd magnesium produceren;
Als het koolstofgehalte van FeSi75 de norm overschrijdt tot 0,3%, daalt de magnesiumzuiverheid tot 99,2%-99,5%, waardoor extra raffinagekosten nodig zijn.
(3) Impact op de productiekosten
FerroSilicon75 is verantwoordelijk voor 60%-70% van de grondstofkosten bij het smelten van magnesium. Een prijsschommeling van 1000 RMB/ton komt overeen met een verandering van 1200-1300 RMB in de kosten per ton magnesium.
Hoewel de aankoopprijs van een 75 FerroSilicon-legering met een lage-onzuiverheid (Al kleiner dan of gelijk aan 0,5%) 5%-8% hoger is, kan dit het verbruik van reductiemiddel en de raffinagekosten verlagen, wat resulteert in een verlaging van de totale kosten per ton magnesium met 3%-5%.
Optimalisatiestrategieën voor de toepassing van FeSi75 bij het smelten van magnesium
(1) Grondstofselectie en kwaliteitscontrole
FeSi75-Al0,5kwaliteit (Al Minder dan of gelijk aan 0,5%) moet prioriteit krijgen, waarbij het gebruik van hoge-aluminiumoxide- en-koolstofkwaliteiten wordt vermeden.
Inkomende inspectie:Er wordt een spectrometer gebruikt voor snelle detectie van kernindicatoren zoals Si, Al en C. Er worden kleinschalige reductietests- uitgevoerd op monsters van elke batch om de reactieactiviteit te verifiëren.
(2) Aanpassing van procesparameters
Maat:De deeltjesgrootte van FeSi75-poeder wordt geregeld op 0,1-1 mm en de menguniformiteit met gecalcineerd wit poeder is groter dan of gelijk aan 95% om voldoende reactiecontact te garanderen;
Reductievoorwaarden:De temperatuur wordt gestabiliseerd op 1200 ± 20 graden en de vacuümgraad wordt onder 5 Pa gehouden om onvolledige reactie van FeSi75 als gevolg van temperatuurschommelingen te voorkomen.
(3) Controle van onzuiverheden en onderdrukking van nevenreacties
Koolstofonderdrukking:Aan de pellets wordt 0,1%-0,2% kalksteen (CaCO₃) toegevoegd om de reactie van koolstof met MgO tot MgC₂ te onderdrukken;
Ondersteuning verfijnen:Er wordt een dubbel proces van "vacuümreductie + raffinage van gesmolten zout" toegepast om sporen van onzuiverheden te verwijderen die door FeSi75 zijn geïntroduceerd, waardoor wordt gegarandeerd dat de zuiverheid van magnesium aan de normen voldoet.
Industrietrends: Verbetering van de richtingen van FeSi75 bij het smelten van magnesium
Lage hybridisatie:
Hoogwaardige magnesiumlegeringen (voor lucht- en ruimtevaart en elektronica) stellen strengere eisen aan de onzuiverheden in de 75FeSi-legering, wat leidt tot een grotere vraag naar de speciale FeSi-legering 75 met Al kleiner dan of gelijk aan 0,3% en C kleiner dan of gelijk aan 0,1%;
Vergroening:
Het gebruik van een FeSi75-legering geproduceerd met groene elektriciteit kan de CO2-uitstoot door het smelten van magnesium met meer dan 50% verminderen, wat aansluit bij de mondiale trend naar koolstofneutraliteit;
Hoog rendement:
Het ontwikkelen van een "FeSi75 + zeldzame aarde"Samengesteld reductiemiddel kan de reductietemperatuur met 50-80 graden verlagen en het elektriciteitsverbruik per ton magnesium met 800-1000 kWh verminderen, waardoor de productie-efficiëntie wordt verbeterd.
