專利名稱：一種真空熱還原制備有色金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空熱還原制備有色金屬的方法，屬于真空冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空冶金技術(shù)廣泛的應(yīng)用于有色金屬冶煉領(lǐng)域，包括有色金屬的熱還原提 取以及分離、精煉、富集等。涉及的有色金屬包括鎂、鋁、鍶、鋰等。
現(xiàn)有的真空熱還原技術(shù)的工藝一般過程為(1)煅燒含金屬元素的礦石， 制備金屬氧化物，(2)球磨細(xì)化金屬氧化物顆粒，(3)按還原反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量
配制金屬氧化物與還原劑、助劑，(4)混合并壓制成塊，(5)將塊狀物料放入 真空還原罐中進(jìn)行反應(yīng)，冷凝提取金屬。
現(xiàn)有的真空熱還原技術(shù)存在的主要問題有兩個(gè)， 一是反應(yīng)物為顆粒狀的無 機(jī)物，顆粒自身及顆粒間的熱量傳輸效率低，生產(chǎn)效率低；二是反應(yīng)過程中反 應(yīng)物及生成的渣相處于靜止?fàn)顟B(tài)，反應(yīng)物之間的接觸率低，甚至?xí)霈F(xiàn)渣相阻 礙反應(yīng)物間相互接觸進(jìn)行還原反應(yīng)的情況，質(zhì)量傳輸效率低，還原速度和還原 率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的真空熱還原技術(shù)中存在的熱量傳輸、質(zhì)量傳輸 效率低的問題，提供一種能顯著提高反應(yīng)效率和還原率的新方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為根據(jù)還原反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量配制反應(yīng)物，與反應(yīng)物質(zhì)
量0.1 - 20倍的磨球一同放入還原罐中進(jìn)行球磨下的真空熱還原反應(yīng)，獲得金
屬蒸汽并冷凝得到凝聚態(tài)金屬。其中，球磨可通過旋轉(zhuǎn)反應(yīng)罐或攪拌反應(yīng)物料 實(shí)現(xiàn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法能顯著提高真空熱還原過程的能源、
資源利用率，提高還原過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益
(1) 在反應(yīng)物料中加入了磨球，而且反應(yīng)過程中磨球與參與反應(yīng)的各種 材料、還原罐內(nèi)壁間處于相對運(yùn)動狀態(tài)，帶來的益處有磨球是熱量傳輸?shù)牧?好介質(zhì)，從還原罐獲取熱量后，快速、均勻地傳遞給所有反應(yīng)物，提高反應(yīng)過 程中的熱量傳輸效率；磨球能磨細(xì)并攪拌反應(yīng)體系，增強(qiáng)反應(yīng)物間接觸幾率，
3防止反應(yīng)生成的渣相阻礙反應(yīng)物間的相互接觸，提高反應(yīng)過程中的質(zhì)量傳輸效 率。
(2V省卻了壓塊工藝，可縮短了工藝流程、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例1:
(1) 備料，反應(yīng)原材料為MgO含量40n/。的煅燒白云石，碳粉和氟化鈣，
配料質(zhì)量比為MgO : C : CaF2= 100 : 54 : 16，磨球?yàn)檠趸X磨球，質(zhì)量為煅燒 白云石、碳粉和氟化鈣三者質(zhì)量之和的0.1倍；
(2) 將物料裝入真空還原罐，將反應(yīng)物溫度控制在1400士5(TC、真空度 控制在20-200Pa，同時(shí)旋轉(zhuǎn)真空還原罐，還原l小時(shí)；
(3) 收集還原生成的金屬蒸汽并冷凝為凝聚態(tài)金屬鎂。
實(shí)施例2:
(1) 備料，反應(yīng)原材料為MgO含量40。/。的煅燒白云石，工業(yè)一級SrO, 螢石和硅含量75。/。的硅鐵，配料質(zhì)量比為MgO : SrO : Si: CaF2= 100 : 140 : 50 : 10，磨球?yàn)檠趸X磨球，質(zhì)量為煅燒白云石、SrO、螢石和硅鐵四者質(zhì)量之和 的20倍；
(2) 將物料裝入真空還原罐，開啟攪拌裝置，攪拌反應(yīng)物料，將反應(yīng)體 系加熱為1200±50°C，真空度l-20Pa下還原1小時(shí)；
(3) 收集還原生成的金屬蒸汽并冷凝為凝聚態(tài)的Mg-Sr合金。
實(shí)施例3:
(1) 備料，反應(yīng)原材料為氧化鋰、鋁，配料質(zhì)量比為Li20 : Al= 100 :
80，磨球?yàn)檠趸X磨球，質(zhì)量為氧化鋰和鋁質(zhì)量之和的IO倍；
(2) 將物料裝入真空還原罐，開啟攪拌裝置，攪拌反應(yīng)物料，將反應(yīng)體 系加熱為1000±50°C，真空度0.1-10Pa下還原5小時(shí)；
(3) 收集還原生成的金屬蒸汽并冷凝為凝聚態(tài)金屬鋰。
權(quán)利要求
1.一種真空熱還原制備有色金屬的方法，工藝步驟為根據(jù)還原反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量配制反應(yīng)物，放入還原罐中進(jìn)行真空熱還原反應(yīng)，獲得金屬蒸汽并冷凝得到凝聚態(tài)金屬；其特征是，在還原罐中加入反應(yīng)物質(zhì)量0.1-20倍的磨球，進(jìn)行球磨下的真空熱還原反應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空熱還原制備有色金屬的方法，其特征是，旋 轉(zhuǎn)反應(yīng)罐實(shí)現(xiàn)球磨。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空熱還原制備有色金屬的方法，其特征是，反 應(yīng)過程中攪拌反應(yīng)物料實(shí)現(xiàn)球磨。
全文摘要
一種真空熱還原制備有色金屬的方法，屬于真空冶金領(lǐng)域，工藝過程包括先將還原的物料、還原劑、助劑根據(jù)還原反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量配制，混入磨球后加入到真空球磨罐中，加熱并球磨該反應(yīng)體系，進(jìn)行球磨下的真空熱還原反應(yīng)，獲得金屬蒸汽并冷凝為凝聚態(tài)金屬。該金屬制備工藝路線短，耗能低，產(chǎn)率高，是一種高效節(jié)能的金屬制備方法。
文檔編號C22B5/16GK101643850SQ20091010435
公開日2010年2月10日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者彭曉東, 燕 湯, 蘇中華, 謝衛(wèi)東, 趙凱陽, 魏國兵 申請人:重慶大學(xué)