Den vanlige prosessen for å produseremagnesium metaller Pidgeon-prosessen.Ferro Silicon 75, på grunn av sitt høye silisiuminnhold og lave urenhetsinnhold, er det optimale reduksjonsmiddelvalget. Kjernebegrunnelsen for dens egnethet er som følger:
Et silisiuminnhold på 72%-80% sikrer en fullstendig reduksjonsreaksjon, og kostnadene er lavere enn høyere silisiumkvaliteter som FeSi90, balanserer effektivitet og økonomi;
Pidgeon-prosessen krever tøffe forhold på 1150-1250 grader og et vakuum på 1-10 Pa. Den kjemiske stabiliteten til FeSi 75 % unngår sidereaksjoner, og sikrer renheten til magnesiumproduktet;
I industriell produksjon forbrukes 1,2-1,3 tonn 75FeSi for hvert tonn magnesiummetall som produseres, noe som gjør det til "kjernen for kostnad og effektivitet" i magnesiumsmelting.
Rollen og reaksjonsmekanismen til FeSi75 i magnesiumsmelting
(1) Kjernereduksjonsreaksjon
Silisium i FerroSilicon 75 fungerer som det kjernereduserende elementet, og gjennomgår en fortrengningsreaksjon med kalsinert dolomitt (CaO・MgO) for å generere gassformig magnesium og kalsiumsilikat. Reaksjonsligningen er som følger:
Hovedreaksjon:2MgO・CaO + Si (fra Ferrosilisium 75%) → 2Mg↑ + Ca₂SiO₄ (temperatur 1150-1250 grader, vakuum 1-10Pa)
Termodynamisk basis:Standard Gibbs fri energi (ΔG grad) for denne reaksjonen er -68kJ/mol ved 1200 grader, og tilfredsstiller betingelsene for en spontan reaksjon; forskjellen i elektrodepotensial mellom silisium og magnesium (Si⁴⁺/Si=-0.86V, Mg²⁺/Mg=-2.37V) sikrer reduksjonsprioritet.
(2) Trinn-for-analyse av reaksjonsprosessen
Råmateriale Forbehandling: Dolomitt (CaCO₃・MgCO₃) kalsineres ved 900-1000 grader for å dekomponere til kalsinert hvit (CaO・MgO);
Materialemballasje og pressing:Kalsinert hvit ogFeSi75 pulver(størrelse mindre enn eller lik 1 mm) blandes i et masseforhold på 7:1, og et bindemiddel tilsettes for å presse til pellets (diameter 20-30 mm);
Vakuumreduksjon:Pelletene fylles i en reduksjonstank og varmes opp til... Ved 1150-1250 grader, under vakuum på 1-10 Pa, reduserer silisium MgO for å generere Mg-damp.
Kondensering og oppsamling:Mg-dampen avkjøles av en kondensator på toppen av reduksjonstanken, og kondenserer til fast råmagnesium (renhet større enn eller lik 99,5%).
Raffinering og rensing:Råmagnesiumet raffineres med smeltet salt (f.eks. et NaCl-KCl-MgCl2-system) for å fjerne spor av urenheter, og gir magnesium med høy-renhet (større enn eller lik 99,9 %).
Kvalitetskrav til FeSi75
Renheten og urenhetsinnholdet til 75# FerroSilicon påvirker direkte utvinningsgraden og renheten til magnesium.
| Indikatortype | Krav Omfang | Virkningen av å overskride standarden |
| Innhold av silisium (Si). | 72%-80% | 72%: Incomplete reduction reaction, magnesium recovery rate decreases by 5%-8%; >80 %: Økt kostnad, ingen ekstra effektivitetsforbedring. |
| Innhold av aluminium (Al). | Mindre enn eller lik 1,0 % (fortrinnsvis Mindre enn eller lik 0,5 %) | >1,0 %: Forbedrer reaktiviteten til FeSi75, bruker for mye reduksjonsmiddel og øker FeSi75-forbruket per tonn magnesium med 5 %-10 %. |
| Karbon (C) innhold | Mindre enn eller lik 0,2 % | ＞0,2 %: MgC₂-biprodukt dannes, noe som får magnesiumrenheten til å falle under 99 %, noe som påvirker etterfølgende prosessytelse. |
| Svovel (S) innhold | Mindre enn eller lik 0,05 % | ＞0,05 %: Danner MgS-inneslutninger med magnesium, og reduserer plastisiteten og korrosjonsbestandigheten til magnesium. |
| Fosfor (P) innhold | Mindre enn eller lik 0,04 % | ＞0,04 %: Induserer sprøhet i magnesiumlegeringer; uegnet for high-magnesiumlegeringer (som for eksempel magnesiumlegeringer for romfart) |
| Størrelse | Mindre enn eller lik 1 mm (pulver) | ＞1 mm: Ufullstendig blanding med kalsinert hvitt pulver, noe som resulterer i ufullstendig reduksjonsreaksjon i visse områder og fluktuasjoner i reaksjonseffektivitet i karet på ±10 %. |
Kjernevirkninger av FeSi75 på magnesiumproduksjon
(1) Innvirkning på utvinningsgraden for magnesium
Når silisiuminnholdet på 75 % FeSi er 75 % og Al mindre enn eller lik 0,5 %, kan magnesiumutvinningsgraden nå 85 %-90 %;
Når silisiuminnholdet synker til 70 %, synker utvinningsgraden til 78 %-82 %; når Al-innholdet stiger til 1,5 %, synker utvinningsgraden ytterligere til 75 %-78 %.
(2) Innvirkning på magnesiumrenhet
FeSi75# av høy-kvalitet (totalt urenheter Mindre enn eller lik 1,5 %) kan produsere 99,7 %–99,9 % raffinert magnesium;
Hvis karboninnholdet i FeSi75 overstiger standarden til 0,3 %, synker magnesiumrenheten til 99,2 %-99,5 %, noe som krever ekstra raffineringskostnader.
(3) Påvirkning på produksjonskostnader
FerroSilicon75 står for 60%-70% av råvarekostnadene ved magnesiumsmelting. En prisfluktuasjon på 1000 RMB/tonn tilsvarer en endring på 1200-1300 RMB i kostnaden per tonn magnesium.
Selv om kjøpsprisen for lav-urenhet 75 Ferrosilisiumlegering (Al mindre enn eller lik 0,5 %) er 5 %–8 % høyere, kan det redusere forbruket av reduksjonsmiddel og raffineringskostnader, noe som resulterer i en reduksjon på 3 %–5 % i den totale kostnaden per tonn magnesium.
Optimaliseringsstrategier for anvendelse av FeSi75 i magnesiumsmelting
(1) Råvarevalg og kvalitetskontroll
FeSi75-Al0,5klasse (Al Mindre enn eller lik 0,5 %) bør prioriteres, og unngå bruk av høy-aluminiumoksyd og høy-karbonkvalitet.
Innkommende inspeksjon:Et spektrometer brukes for rask påvisning av kjerneindikatorer som Si, Al og C. Små-reduksjonstester utføres på prøver fra hver batch for å bekrefte reaksjonsaktiviteten.
(2) Tilpasning av prosessparameter
Størrelse:Partikkelstørrelsen til FeSi75-pulver er kontrollert til 0,1-1 mm, og blandingsuniformiteten med kalsinert hvitt pulver er større enn eller lik 95 % for å sikre tilstrekkelig reaksjonskontakt;
Reduksjonsbetingelser:Temperaturen stabiliseres på 1200±20 grader, og vakuumgraden holdes under 5Pa for å unngå ufullstendig reaksjon av FeSi75 på grunn av temperatursvingninger.
(3) Urenhetskontroll og sidereaksjonsundertrykkelse
Karbonundertrykkelse:0,1%-0,2% kalkstein (CaCO3) tilsettes til pellets for å undertrykke reaksjonen av karbon med MgO for å danne MgC2;
Avgrensningsstøtte:En dobbel prosess med "vakuumreduksjon + smeltet saltraffinering" er tatt i bruk for å fjerne spor urenheter introdusert av FeSi75, for å sikre at magnesiumrenheten oppfyller standardene.
Bransjetrender: Oppgraderingsretninger for FeSi75 i magnesiumsmelting
Lav hybridisering:
Høy-magnesiumlegeringer (for romfart og elektronikk) har strengere krav til urenhetene i 75FeSi-legering, noe som fører til økt etterspørsel etter spesiell FeSi-legering 75 med Al mindre enn eller lik 0,3 % og C mindre enn eller lik 0,1 %;
Grønning:
Bruk av FeSi75-legering produsert med grønn elektrisitet kan redusere karbonutslipp fra magnesiumsmelting med mer enn 50 %, i tråd med den globale trenden mot karbonnøytralitet;
Høy effektivitet:
Utvikler en "FeSi75 + sjeldne jordarter"Kompositt reduksjonsmiddel kan senke reduksjonstemperaturen med 50-80 grader og redusere strømforbruket per tonn magnesium med 800-1000kWh, og forbedre produksjonseffektiviteten.
