Ферросилиций 75 в производстве магния: процесс Пиджена

Как ферросилиций 75 работает в производстве магния?

Ферросилиций 75 используется в качестве восстановителя вПроцесс Пиджена, промышленный метод получения первичногомагнийиз доломита. Процесс основан на способности кремния удалять кислород из оксида магния в условиях высокотемпературного вакуума.

Оксид магния химически стабилен, поэтому для извлечения металлического магния необходимы контролируемые условия восстановления. В процессе Пиджена ферросилиций 75 обеспечивает кремний для реакции восстановления, а обожженный доломит - оксид магния и оксид кальция.

Основные этапы процесса Пиджена

1. Обжиг доломита:Природный доломит нагревают для разложения его карбонатов, в результате чего образуется обожженный материал, содержащий CaO и MgO.
2. Подготовка сырья:Прокаленный доломит и ферросилиций измельчают или измельчают до необходимого размера частиц и смешивают. Некоторые технологические рецептуры также включают контролируемое количество флюорита.
3. Брикетирование:Приготовленную смесь прессуют в брикеты, чтобы обеспечить подходящий контакт с материалом и характеристики обработки.
4. Снижение вакуума:Брикеты загружаются в реторты с внешним обогревом. Восстановление обычно происходит при температуре около 1150–1250 градусов при пониженном давлении, в зависимости от оборудования и процесса.
5. Конденсация магния:Пары магния покидают зону реакции и конденсируются в более холодной части реторты, образуя отложения сырого магния, обычно называемые магниевыми коронками.

Химическая реакция ферросилиция 75 при восстановлении магния

Общую реакцию восстановления можно представить как:

В этой реакции кремний удаляет кислород из оксида магния, образуя пары магния. Оксид кальция участвует в образовании силиката кальция, что помогает сделать силикотермическое восстановление термодинамически осуществимым в условиях процесса.

Кремний является основным восстанавливающим компонентом ферросилиция 75.Железо не восстанавливает MgO напрямую в общей реакции и в основном остается в твердом остатке после выделения паров магния.

Реакция является эндотермической и требует непрерывного внешнего подвода тепла во время восстановления. Условия вакуума также помогают удалить пары магния из зоны реакции, поддерживая непрерывное производство магния.

Зачем использовать ферросилиций 75 в процессе Пиджена?

Ферросилиций 75 широко используется, поскольку он сочетает в себе высокое содержание кремния, налаженные промышленные поставки и практичную структуру затрат.Его пригодность следует оценивать по сравнению с альтернативными восстановителями и марками ферросилиция с низким содержанием кремния, а не предполагать, что максимальное доступное содержание кремния всегда дает наилучший экономический результат.

1. Высокое содержание кремния снижает потребность в сплавах.

Кремний — это компонент, потребляемый реакцией восстановления. По сравнению с FeSi72 или FeSi65, ферросилиций 75 обеспечивает больше кремния на тонну сплава при сравнении марок при их номинальном содержании кремния.

Следовательно, для того же теоретического требования к кремнию сплав с более высоким содержанием кремния требует меньшей общей массы сплава. Это может уменьшить количество железа и других невосстанавливающих материалов, попадающих в систему брикетирования и восстановления.

Однако само по себе содержание кремния не определяет выход магния. Фактический результат также зависит от приготовления брикетов, температуры восстановления, условий вакуума, состава сырья и эффективности реакции.

2. Практический баланс между содержанием кремния и стоимостью.

Чистый металлический кремний содержит больше кремния, чем ферросилиций 75, но более высокая концентрация кремния не делает его автоматически более экономичным для каждого завода по производству магния.

Закупочную цену, использование кремния, требования к переработке и извлечение магния следует рассматривать вместе. Ferrosilicon 75 представляет собой признанный промышленный вариант для установок, предназначенных для восстановления на основе ферросилиция.

Опубликованные исследования в области металлургии магния также показывают, что увеличение содержания кремния выше примерно 75% не обязательно приводит к пропорциональному увеличению производства магния. Выгода зависит от условий восстановления и свойств материала.

3. Стоимость килограмма кремния

При сравнении ферросилиция 75 с другими марками ферросилиция закупочная цена за тонну сплава является лишь отправной точкой. Полезным первым расчетом является стоимость кремния, содержащегося в материале.

Эта формула сравнивает стоимость содержащегося в нем кремния, а не стоимость кремния, который фактически участвует в восстановлении. Для сравнения уровня производства покупатели также должны оценить затраты на обработку, использование кремния и извлечение магния.

Ферросилиций 75 Расход на тонну магния

Количество ферросилиция, потребляемого на тонну магния, является важным фактором себестоимости производства магния. Однако,теоретическое потребление и фактическое промышленное потребление — это разные измерения.и не должны использоваться взаимозаменяемо.

Теоретическое потребление ферросилиция 75

Согласно общей реакции Пиджена, для производства двух молей магния требуется один моль кремния.

Используя атомные массы кремния (28,085) и магния (24,305), теоретическая потребность в кремнии составляет:

Для ферросилиция 75, содержащего ровно 75% кремния:

Это стехиометрический минимум, основанный на идеальной конверсии. Это исключает неполное восстановление, непрореагировавший кремний, потери при транспортировке и потери при восстановлении магния или последующей переработке.

Теоретический расход: ферросилиций 75 против FeSi72

В следующей таблице сравниваются теоретические требования к сплавам для производства одной тонны магния при различном номинальном содержании кремния.

Примечание:Значения рассчитываются на основе стехиометрии и номинального содержания кремния. Они не являются рекомендуемыми нормами рабочего потребления. Необходимо учитывать фактический химический состав партии и производительность процесса. Марки с низким содержанием кремния включены для математического сравнения, а не в качестве гарантированной замены на заводе Пиджона.

Для сравнения на уровне продуктов см.ферросилиций 75 комковиТехнические характеристики FeSi72.

Фактическое потребление ферросилиция 75 при производстве магния

При практическом производстве магния потребление ферросилиция превышает теоретический минимум, поскольку не весь кремний способствует восстановлению магния.

Цифра примерно1,2 тонны ферросилиция 75 на тонну магнияпоявляется в исторических описаниях процесса Пиджена, включая заявку на патент 2012 года, сравнивающую традиционное производство с альтернативным силикотермическим методом.

Однако 1,2 т/т Mg не следует рассматривать как универсальный рабочий стандарт. Фактическое потребление зависит от качества сырья, эффективности восстановления, использования кремния, извлечения магния и основы, используемой для отчетности о производстве.

Для надежного сравнения всегда уточняйте, измеряется ли потребление на тонну сырого магниевого сырья или готового магниевого слитка, и охватывает ли оно одну восстановительную загрузку или более длительный период производства.

Что влияет на потребление ферросилиция?

Эти факторы влияют на фактическую потребность в ферросилиции на тонну извлеченного магния. Они не меняют идеальное стехиометрическое соотношение одного атома кремния на каждые два атома магния в общей реакции.

Технические условия на ферросилиций 75 для производства магния

При покупкеФерросилиций 75 для производства магния, одного только названия сорта недостаточно для определения приемлемой поставки. Содержание кремния, пределы примесей, размер частиц и консистенция партии должны быть согласованы перед заказом.

Коммерческое обозначение ферросилиция 75 может охватывать различные варианты химического состава в зависимости от применимого стандарта и спецификации поставщика. В нашей опубликованной информации о продуктах указаны различные пределы содержания кремния и алюминия для конкретных сортов основания. Поэтому покупатели должны подтвердить точный контрактный ассортимент кремния и сертификат анализа соответствующей партии (COA).

Требования к примесям должны основываться на фактическом производственном процессе магниевого завода и спецификациях конечной продукции. Наличие элемента в ферросилиции не обязательно означает, что такое же его количество попадет в конденсированный магний, поскольку перенос примеси зависит от условий восстановления и конденсации.

Для получения дополнительной информации о химических ограничениях, проверках и требованиях сертификата подлинности прочитайте нашуРуководство по техническим характеристикам ферросилиция 75.

Размер частиц ферросилиция для производства магния

При выборе размера частиц следует различатьразмер поставляемого ферросилицияиразмер приготовленного корма, используемый для снижения. Это не обязательно одно и то же.

Размер кусков ферросилиция 75 для магниевых заводов

Ферросилиций может поставляться в виде кусков или измельченного материала. Обычные коммерческие размеры кусков включают 10–50 мм и 10–100 мм, но подходящий размер зависит от помольного оборудования завода и требований к кормлению.

На заводах, которые измельчают ферросилиций перед смешиванием и брикетированием, размер подаваемого куска в основном влияет на совместимость мельниц, производительность, транспортировку и потери материала.

Подготовленный размер ферросилиция для брикетирования

В процессе Пиджена ферросилиций обычно измельчают перед смешиванием с обожженным доломитом. Мелкие и достаточно однородные частицы способствуют распределению восстановителя по брикету и обеспечивают контакт между реагентами.

Однако более мелкие частицы не являются автоматически лучшими. Чрезмерное измельчение может увеличить потребление энергии, образование пыли и трудности с обращением. Мелкий материал также может быть более восприимчив к окислению при неподходящих условиях хранения или обработки.

Поэтому целевой размер порошка должен определяться установленным на предприятии процессом измельчения, смешивания и брикетирования, а не единой универсальной рекомендацией по размеру частиц.

Должны ли магниевые заводы покупать куски или порошок?

Заводы с подходящим помольным оборудованием могут предпочесть куски ферросилиция 75, поскольку они могут контролировать конечное распределение частиц по размерам во время приготовления. Покупка предварительно измельченного или порошкообразного ферросилиция может сократить необходимость измельчения на месте, но предъявляет другие требования к контролю за пылью, хранению, упаковке и подаче.

При запросе предложения укажите размер входящего материала и размер подготовленного сырья, необходимые для вашего процесса.

Дополнительные рекомендации см. в нашемРуководство по размеру частиц ферросилиция.

Как оценить ферросилиций 75 для выплавки магния

При сравнении поставщиков следует учитывать больше, чем заявленную цену за тонну. Цель состоит в том, чтобы определить, соответствует ли материал вашим спецификациям и обеспечивает ли стабильное производство магния при приемлемой общей стоимости.

Шаг 1. Проверьте химический состав

Запросите сертификат подлинности для фактической партии ферросилиция 75. Подтвердите содержание кремния и все указанные пределы примесей в соответствии с требованиями к покупке. При необходимости сравните результаты поставщика с материалом, отобранным независимо.

Шаг 2. Подтвердите размер частиц и правила обращения с ними.

Проверьте, совместим ли доставленный материал с вашим оборудованием для дробления, измельчения и подачи. Изучите распределение по размерам, содержание мелких частиц, требования к упаковке и обращению.

Шаг 3: Проведите сопоставимые испытания по снижению

При тестировании нового поставщика или марки следите за тем, чтобы ключевые условия процесса были как можно более последовательными. Запишите состав обожженного доломита, соотношение загрузки, условия измельчения, подготовку брикета, температуру восстановления, уровень вакуума и время восстановления.

Измерьте полученное производство магния и фактическое потребление ферросилиция, используя ту же основу отчетности, что и существующий процесс.

Шаг 4: Сравните стоимость тонны магния

Самая низкая закупочная цена ферросилиция 75 не обязательно обеспечивает самую низкую себестоимость производства магния. Сравните количество потребляемого сплава, затраты на обработку и транспортировку, извлечение магния и потери, связанные с материалом.

Используйте результаты испытаний, чтобы определить, обеспечивает ли новый материал измеримые преимущества по сравнению с утвержденным вами в настоящее время запасом ферросилиция. Одно только успешное сокращение расходов не является достаточным доказательством стабильной работы.

Ферросилиций 75 для производства магния: часто задаваемые вопросы