粉料粒度对皮江法炼镁的影响情况本科论文.doc

北方民族大学学士学位论文

北方民族大学
学学生论文

论文题目: 粉料粒度对皮江法炼镁的影响

院(部)名 称: 材料科学与工程学院
学 生 姓 名: 袁兴余
专 业: 高分子专业 学 号: 20083194
指导教师姓名: 韩凤兰(教授)
论文开始时间: 2011年11月20日
论文结束时间: 2012年5月5日

北方民族大学教务处制

摘 要

本文通过皮江法炼镁实验中原材料粒度、压制压力、块团大小的研究，优化制样工艺。通过粗镁产量、结晶情况、ICP-AES法测量粗镁纯度、还原渣过筛（40目）的方法计算粉化程度等对皮江法炼镁进行分析。实验中分别改变煅白粒度、硅铁粒度、压制压力、块团大小进行实验。本实验条件下分析得出：压制强度较大（即1814.81 N/cm2）时，硅铁的粒度较大（78.64μm），粗镁产率越大皆为17.14%，结晶性能好，粉化程度低，对环境越有利。随压制强度1330.86N/cm2到2177.78 N/cm2，粗镁结晶先变好后变坏，还原渣粉化程度先由62%降低到34%最后又提高到52%。块团大小理论上来说对粗镁产都为15.71%，对结晶也没有影响，但是大块团还原渣粉化相对要少23%和26%。本文最后得出最佳实验方案:压制强度1814.81 N/cm2，块团大小20.0×17.0×20.0mm-20.0×24.0×24.0mm，煅白粒度10.57-12.81μm，硅铁粒度72.91-78.46μm。

关键词：皮江法炼镁，粒度，压制强度，粗镁结晶，还原渣粉化

目 录

第一章 前 言 1
1.1镁和镁合金性能与应用 1
1.2皮江法炼镁发展概况 1
1.3镁还原渣的处理概况 2
1.4皮江法炼镁的工艺基础 2
1.4.1煅白的吸湿的影响 4
1.4.2硅铁质量的影响 4
1.4.3萤石质量的影响 5
1.4.4配料比的影响 5
1.4.5物料粒度的影响 5
1.4.6块团质量的影响 6
1.5本文研究的内容 6
1.6本文研究的目的意义 7
第二章 实 验 8
2.1实验原材料与仪器 8
2.1.1原料 8
2.1.2仪器 8
2.2配方 8
2.3实验工艺流程 9
2.3.1制粉 9
2.3.2混合 10
2.3.3压样 10
2.3.4还原 10
2.3.5粗镁以及还原渣处理 10
2.3 炉料粒度的实验 10
2.4压制压力的实验 11
2.5 块团大小的实验 11
第三章 实验结果与讨论 12
3.1煅白粒度实验的分析 12
3.2硅铁粒度实验的分析 13
3.3压制压力实验的分析 14
3.4块团大小实验的分析 15
3.5实验不足与改进 17
第四章 结 论 18
致 谢 19
参考资料 20

III

第一章 前 言

1.1镁和镁合金性能与应用

镁是21世纪最具前景的轻金属，是化学性质最活泼的元素之一，银白色，原子序数12，原子量24.31，熔点为648.8℃-651℃，在1个大气压下沸点是1107；它的密度仅为密度1.74 g/cm3，是铁的1/4 ，甚至比目前应用最广泛的轻金属铝轻1/3。
镁物理性能的主要优点是：镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。比铝高30倍的减振性能；比塑料高200倍的导热性能；其热膨胀性能只有塑料的1/2。还具有较高的机械性能。镁的强度和刚度要明显好于塑料，延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。此外，镁有很好的加工性能，也就是有很好的铸造性能。和其它金属材料比，它的制造成本很低，值得重视的是，尽管每公斤镁锭的价格要比铝和铁贵一些，但镁密度小，单位体积的成品价格几乎是一样的。镁的物理化学特性使其比铝更适合压铸大型部件。镁单位体积的熔化潜热只有铝的2/3，比热只有铝的3/4，并且有非常低的溶铁性。这些特性使镁每公斤压铸件达到和铝几乎相同的生产成本。
镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
综上特点镁和镁合金，广泛应用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等）等，从而促进炼镁工业的较快发展。
1.2皮江法炼镁发展概况

炼镁工艺是用电解法还是用热还原法（硅热还原法、碳热还原法以及碳化物还原法）,是根据使用的资源种类决定的。我国拥有电解法和热还法炼镁的所有种类的资源,并且储量巨大，皮江法使用的白云石储量高达70亿吨以上。我国在20纪70年代进行工业化试验，到80年代末才开始工业化生产。由于皮江法符合社会工业化初期经济发展的特点，皮江法炼镁粗镁纯度高、工艺简单等，规模可大可小、投资低、工艺简单，劳动力密集，以及当时对环保和能耗控制不严等因数，皮江法镁厂在有煤和白云石资源的地区迅猛发展，遍地开花，先后有数百家之多，皮江法炼镁成为炼镁工业中第二。在此环境下，众多的企业、科研机构、大专院校参与到皮江法工艺及设备的改良创新，从而大大推动了皮江法炼镁的技术进步，在降低能源和原料消耗以及减少排放方面取得了很大的成绩，提高了皮江法的竞争力，使我国跃升为世界上最大的原镁生产国，到2008年国内由单一的皮江法工艺生产的镁产能达一百多万吨，产量占全球80%以上。但与国外厂家比较，技术经济指标和装备水平均存在较大差距。其原因在很大程度上就是对原料制备过程重视不够，对各种原料质量要求控制不严，对煅白的物理性能掌握不够（首先在白云石的选择上就不甚严格，更谈不上白云石的物理结构对生产过程的影响）。炉料配比不经过严格计算，导致还原效率低，是很不经济的。
1.3镁还原渣的处理概况

皮江法每生产1.1kg镁，将有6kg左右的还原废渣排出，国外已将还原渣添加到水泥熟料、墙体材料、胶凝材料等中，而在我国，由于还原渣中镁的剩余量较多，不能添加到水泥熟料中，其他的用途尚待开发还原废渣的利用在我国还几乎是一个空白点。很多镁厂将镁渣当成废物排放掉，我国每年炼镁还原渣渣排放高达数百万吨，占用了很多土地资源，对农作物以及环境造成极大影响；镁渣随雨水进入江河湖波影响水资源；粉化程度70%-90%（40目筛下计算）间（镁治公司），镁渣的粉化细小部分还可以进入大气中形成大气污染，从而危害人类健康。
1.4皮江法炼镁的工艺基础

皮江法炼镁过程可分为白云石煅烧、原料制备、还原和精炼四个阶段（如：图1），而原料制备则是该法炼镁的关键环节之一，原料质量的好坏，直接影响到还原效率的高低及镁锭质量的好坏。原料制备过程是将煅烧白云石、硅铁细磨成粉后，按照一定的配料比将煅白粉、硅铁粉和萤石粉混合均匀，经压团机压制成球，称量，装袋缝口后运至还原工序，即完成整个原料制备过程。
因此，加强对煅白、硅铁、萤石质量的控制及粉磨后的粒度控制、配料比的准确性控制、团质量的控制，是为还原提供优质块团的先条件。
皮江法炼镁的还原过程,是固相反应过程。对于固相反应，炉料应有一定的细度、配料比，炉料还须要压形来增加物料之间的相互接触，以缩短硅原子还原MgO时的自由行程。所以炉料越细，一定范围内压形压力越大，物料相互接触越紧密，越有利于还原过程；压形压力过大后，还原时镁蒸气逸出空难，不利于生产。
皮江法炼镁过程为将白云石煅烧后与还原剂硅铁和矿化剂萤石粉按计算比例配料磨制成粉料，经压球机压制成团块后装入还原炉的还原罐中，在高温和高真空条件下，反应生成镁蒸汽并冷凝在还原罐端头的结晶器中形成结晶镁，再将结晶镁取出重熔精炼铸锭得金属镁锭（如图1-1）。

硅铁
白云石
萤石粉
煅烧
配料
球磨
制团
还原
精炼铸锭
金属镁锭

图1-1 一般工业皮江法流程图
皮江法炼镁的优缺点：工艺简单、产量以及纯度高、能源消耗大、还原罐使用寿命短。
皮江法炼镁的影响因素：配料比、物料粒度、压制压力、块团大小以及形状、物料中水含量等。合理的的工艺条件能有效减少物料在加工过程中的吸水量，适合的粒度、压力、块团能提高镁的产量以及忖纯度，降低还原渣的粉化程度，减少环境污染与破坏以及降低资源与能源的利用。
1.4.1煅白的吸湿的影响
白云石煅烧后所获得的煅白,是灼减量小、水化合性度较高的煅白。这种煅白易吸收空气中的H2O和CO2，其反应如下:
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
MgO+H2O=Mg(OH)2
Mg(OH)2+CO2=MgCO3+H2O
煅白的吸湿速度是很快的，吸湿后生成的Ca(OH)2和Mg(OH)2又以相当快的速度与CO2反应复原为CaCO3和MgCO3。料温越高，煅白越易吸湿。因此工业上应将出冷却机的煅白温度控制在150℃以内。另外，煅白在粉磨、运输、配料和压球过程中，很多厂是采用负压收尘的办法减少粉尘污染，但又给煅白吸湿创造了条件。因此，整个过程要严格密封，负压收尘应控制在5～10Pa以内。而在实验中还原罐小，如入料量少，加热时间长，Mg(OH)2和MgCO3加热后够会分解得MgO参加还原反应。因而少量的吸水理论上来说不会影响粗镁产量，但是Mg(OH)2和MgCO3的分解反应吸热，增大了能源的消耗；并且吸水会对还原渣有影响。水分分解出来会导致粉化程度增大，并与镁蒸气反应，影响了粗镁的纯度。
1.4.2硅铁质量的影响
硅铁是以焦炭、钢屑、石英（或硅石）为原料，用电炉冶炼制成的铁硅合金，参与还原反应生成SiO2时能释放热量，减少能源消耗。作为皮江法炼镁用的还原剂硅铁，其含硅量越高越好。这不仅因为其反应性好，而且硅的利用率也高。在工业生产中，通常要求硅含量在75%～78%。这是因为含硅量低于75%，其中反应性好的游离硅太低，还原反应效果差；而含硅量高于80%的硅铁，在细磨加工时产热和空气接触导致容易氧化，表面生成一层SiO2薄膜，阻碍了硅原子向氧化物表面扩散的速度，并且硅铁硅含量越高其价格越高，经济性不如含Si75%左右的硅铁。
1.4.3萤石质量的影响
萤石作为矿化剂，目的是增强反应能力，加速固相还原反应的进行。萤石能降低炉料的烧结温度，减少燃料消耗，通常要求其CaF2≥95%，另外要求杂质少量。
1.4.4配料比的影响
皮江法炼镁的炉料由煅白、硅铁和萤石三种原料组成。在工业生产中，这三种原料的化学成分经常发生变化。炉料的配料比与煅白中的MgO含量、硅铁中的含硅量有关。须按下述反应来配料:
2(MgO·CaO)+Si=2Mg+2CaO·SiO2
12CaO+7Al2O3=12CaO·7Al2O3
配硅比Si/2MgO=1。但在生产实践中，通常是根据既使镁的产出率高，又使硅的利用率大来确定其最佳的配硅比。实际配硅比总是超过理论量(Si/2MgO=1)，通常取Si/2MgO=1.1～1.2。这是因为在同等的还原条件下(还原温度、还原时间、制球压力、还原体系中的剩余压力)，镁的还原效率是随着配硅比的增加而增高，而硅的利用率却逐渐降低。最佳配硅比更需要从经济角度来考虑，即根据市场上硅铁与镁的比价来确定。
炉料的配料比是根据上述反应式用硅铁和萤石的化学成分与煅白的化学成分经计算而确定的，不是一个固定的配料比。当物料成分发生变化时，配料比要相应进行调整。
1.4.5物料粒度的影响
按皮江法炼镁的还原过程,属于固相反应过程。对固相反应来说，如果粒度过大，物料间接触不好，将影响反应速度；因而要求炉料有较细的粒度，并且有较大的比表面，也就是说炉料越细越好。但是，炉料太细，压形时压缩比小而难于成形，使压团复杂化；并且在实验时发现煅白的细小成分互相吸引成小块团，这是不利物料的均匀混合的，用过细粉料制得的块团很容易受热刺激而产生崩裂，硅利用率下降的可能性增大，造成还原后镁渣易于粉化程度提高对环境不利。故炉料的细度又必须控制在一定的范围内。
炉料的细度对镁的还原效率、硅的利用率有较大的影响。炉料的粒度比不恰当，不仅影响还原效率，还影响团块的抗压强度。所以炉料粒度及粒度比控制是极为重要的。为此，对煅白粉、硅铁粉和萤石粉的粒度应有较严格的要求（70年代以来，我国国内很多厂家均未作较详细的粒度分析，很不科学）。
1.4.6块团质量的影响
块团是由煅白粉、硅铁粉和萤石粉压制而成，存放在空气中会与煅白一样吸收空气中的H2O和CO2，除使团块中CaO和MgO转变为Ca(OH)2和Mg(OH)2外，块团因体积和重量的增大产生膨胀，破碎成小块或粉末。因此，应减少块团外露存放时间。一般情况下，块团外露存放时间不应超过10min。采用防潮纸袋包装后，存放时间不应超过2～3h。
在制块团时，在敲击时，部分物料粉化不能一次使用，必须二次压制。粉料在返回重新制球的过程中，增加了粉料与空气接触的时间和次数。降低了块团料的水化活性度，降低镁的产出率。煅白和块团料吸收的水分和CO2，将在还原过程重新分离，这无疑将使一部分还原剂氧化，并延长还原周期。并且二次或多次重复压制时，物料的粒度已发生变化，影响了块团的质量，必然使还原渣粉化程度增大。
合理的外形，在工业生产是可以提高还原罐的装料量，提高单罐产能。块团应有较大的的强度，没有菱角，不易碰撞，可减少运输或还原过程中物料的粉化，从而使还原渣粉化程度降低。
实验中块团较大，还原时可能造成镁蒸气逸出阻碍大，减小粗镁产量。块团过小，敲团难度增大，重复压制物料变多，影响实验。所以实验时应选择合适的大小，并与工业上使用的椭圆23.0×25.0mm差别不大。
1.5本文研究的内容

根据宁夏惠冶镁业有限公司提供的生产配方，通过在皮江法炼镁制样工艺中，进行不同的原材料粒度、实验压力、块团大小实验，研究这些条件下对皮江法炼出镁的产量、纯度、结晶情况、还原渣粉化以及还原渣的镁含量等；从实验结果推测最佳粉料粒度、压制压力、块团大小制样条件下，粗镁中结晶最好、产量高、纯度好，而且还原渣对环境有利。
1.6本文研究的目的意义

目前,我国镁产产量达已占世界总产量的80%以上。国内镁行业存在严重的结构性矛盾,生产企业数量多,小而分散,技术落后,其中出口中80%以上作为初级原材料出口，并且环境污染严重。在节能、降耗、降低成本外，开发镁的高级材料出口，减少环境污染是炼镁工业的必然出路。
我国科技部已结合西部大开发,把镁资源综合利用和镁材料开发作为十五!期间高新技术及产业化发展的重要领域.政府对镁工业的可持续性发展提出了较高的要求,企业不达标者将退出市场。在此环境下，除我国皮江法炼镁的研究大多关于通过技术进步和强化管理,在节能、降耗、还原罐使用寿命、降低成本方面的研究外，同时提高镁纯度，加强还原废渣的综合利用工作或废渣处理避免过大污染环境，也是镁冶炼行业的当务之急。
本文从制样工艺出发，对原有理论(粒料越细，压形压力越大越又有利于反应等)进行补充，并从还原渣进行考虑，找出最有利的制样工艺，提高粗镁产量以及纯度，同时减小环境污染。

第二章 实 验

2.1实验原材料与仪器

2.1.1原料
表2-1原材料表
序号
材料名
出产地
1
煅白
宁夏惠冶镁业有限公司
2
硅铁
宁夏惠冶镁业有限公司
3
萤石
宁夏惠冶镁业有限公司
2.1.2仪器
表2-2仪器设备
序号
仪器名称
型号
产地
用途
1
鄂式破碎机
HFZY-EP100×60
南昌恒峰化验设备有限公司
破碎
2
密封式制样粉碎机
HFZY-B3
南昌恒峰化验设备有限公司
制粉
3
三维运动高效混合机
GH-60
上海振春粉体设备有限公司
混料
4
四柱式万能液压机
YA32-63
南通巨能锻压机床有限公司
压制块团
4
粒度仪
Microtrac×100
美国Microtrac公司
测量粒度
5
中式炉
--
--
还原
6
电感耦合等离子发射光谱仪
optima7000 DV
PE公司
粗镁等成分测试
7
电子天平
AL104
上海市桂平路
称取萤石
2.2配方

在实验室皮江法炼镁时，还原罐最大进料量约为8kg左右，按照宁夏惠冶镁业有限公司配方选择7kg做入罐量配料量。
表2-3实验配方
序号
原料名称
百分比（%）
质量（kg）
1
煅白
81.3
5.69
2
硅铁
16.7
1.17
3
萤石
0.25
0.175
2.3实验工艺流程

本实验主要做粒度、压力、块团大小对皮江法炼镁的影响，皮江法炼镁进行实验时，实验室设备并非工业生产设备，从而很多过程采用手工控制。根据一般工业流程（图1-1），制粉时物料煅白、硅铁、萤石分开制取，可得工艺流程如图2-1。

煅白
硅铁
萤石
破碎
破碎
破碎
粉碎
筛料
筛料
筛料
搅拌混合
5.69kg
1.17kg

0.175kg
压制成块
敲成细块
还原
粗镁
装入还原罐内
粉碎
粉碎

图2-1 本实验工艺流程图
2.3.1制粉
由于实验室条件的限制，制粉时采用颚式破碎机（HFZY-EP100×60，南昌横峰化验设备有限公司，2010年）破碎，再放入密封式制样粉碎机（HFZY-B3，南昌横峰化验设备有限公司，2010年）设定时间后震动磨粉，然后筛选细料。
2.3.2混合
配料后用三维运动高效混合机（GH-60，上海振春粉体设备有限公司，2007年）混料40分钟以上，转速750-800r/min使物料均匀混合。
2.3.3压样
实验室没有皮江法炼镁的压形设备压形机，从而采用四柱式万能液压机（YA32-63，南通巨能锻压机床有限公司）压样。压制时调节压力（一般15t），保压时间设定为3s。模具内形尺寸90.00×90.00mm，压制出来的块团很大，不利于还原，采取人工敲碎，敲碎后块团常规为11.0×11.0×20.0-22.0×24.0×25.0mm之间，要求在17.0×17.0×20.0-22.0×22.0×20.0mm之间占70%以上，并且尽量一次压制成功。后装入防潮袋保存，实验时由于条件的限制，存放时间应尽量相同（实验隔一天后必须用于还原反应，工业上一般不超过2-3h)。
2.3.4还原
把压制后的物料送入还原罐。封罐后，在1200oC高温下还原生产，抽真空一般为60-120Pa，6.5h-8h后出炉。
2.3.5粗镁以及还原渣处理
冷却后称取粗镁质量，计算粗镁产率（粗镁产率=粗镁产量/入料量×100%），还原渣过40目筛后计算筛上和筛下的百分比（计算公式：筛上%=筛上还原渣质量/还原渣总质量×100%，筛下%=筛下还原渣质量/还原渣总质量×100%），再对物料（煅白粉、硅铁粉、荧石粉、混合料）进行粒度测试（Microtrac×100，美国），最后粗镁纯度和还原渣镁含量用ICP-AES仪器测试分析。
2.3 炉料粒度的实验

煅白粒度的实验，在用密封式制样粉碎机（HFZY-B3，南昌横峰化验设备有限公司，2010年）震动磨粉环节，设置时间分别为1min、2min、3min、4min和5min，取40目筛下料。硅铁制粉时密封式制样粉碎机设定时间3min，取40目筛下料。还原后查看实验结果。对数据有疑问的再次做一组实验。如本实验增加3min的实验。
皮江法炼镁工艺中，硅铁与煅白质量与体积不同，它们的粉料粒度有一定的差值，应更有利于还原反应。实验时从粒度差上进行一定的考虑与分析。
硅铁粒度实验，煅白制粉密封式制样粉碎机时间设定为2min，取40目筛下料。硅铁制粉时时间长容易氧化，硅铁制粉时密封式制样粉碎机设定时间为3min，分别取40目和80目筛下料，进行了压柱机为15t两个实验。实验后为了查看是否是所有压力下都一样，选择13t下两个硅铁粒度不一样的实验进行分析。
2.4压制压力的实验

压制压力实验，制粉中碎机设定时间都为煅白粉2min，硅铁3min。在压制时，分别在四柱式万能液压机上改变压制的压力,分别为11t、13t、15t、17t、18t进行实验。观看结晶和还原渣粉化，在本实验中对13t下17t下的实验有疑问，为验证是否是实验过程出错，重新做其对应实验。
锻压机压力分别是11t、13t、15t、17t、18t转换为块团压制强度1330.86N/cm2、1572.84 N/cm2、1814.81 N/cm2、2056.79 N/cm2、2177.78 N/cm2。
2.5 块团大小的实验

块团大小的实验，制粉中碎机设定时间都为煅白粉2min，硅铁3min。块团是人工敲出来的，不可控制的因素很多。为尽量避免一次压制失败物料过多，减少粉料与空气接触，因而做实验时进行大小上分段实验，尽量减少压制时间；实验块团尺寸规格为：
大：24.0×22.0×26.0mm-30.0×26.0×30.0mm
中：20.0×17.0×20.0mm-20.0×24.0×24.0mm
小：11.0×16.0×11.0mm-16.0×17.0×17.0mm

第三章 实验结果与讨论

3.1煅白粒度实验的分析

表3-1煅白粒度实验数据
编号
进料量(kg)
还原周期(h)
压制压力（t）
粒度（μm）
段白
硅铁
萤石
混合料
D1
7.0
8.00
18
7.801
203.3
32.70
9.851
D2
7.0
7.67
18
8.595
203.3
32.70
8.010
D3
7.0
7.67
18
10.57
203.3
32.70
-
D4
7.0
8.00
18
12.81
203.3
32.70
13.93
D5
7.0
7.50
18
13.62
203.3
32.70
13.62
D6
7.0
7.67
18
14.40
203.3
32.70
15.87
注：煅白粉碎机制粉D1-D6设置时间为1、2、3、3、4、5min，硅铁为同一批料，硅铁制粉一次制6个实验所需量。
表3-2煅白粒度实验数据
编号
粗镁

还原渣
产量(kg）
产率(%)
纯度(%)
结晶情况
筛上(%)
筛下(%)
镁含量(%)
D1
1.1
15.71
96.12
致密光亮冷端发黑

44
56
3.46
D2
1.1
15.71
95.45
致密光亮热端有黑点
48
52
4.04
D3
1.15
16.43
95.97
致密光亮冷端发黑
48
52
4.09
D4
1.2
17.71
95.87
光亮松散发白
48
52
2.42
D5
1.1
15.71
98.05
致密发白
49
51
4.41
D6
1.1
15.71
97.24
致密光亮
59
41
3.41

根据表3-1和3-2可以看出，煅白制粉时，粉碎机设置时间越长，煅白粒度越大，原因是该粉碎机制粉1min后，煅白小颗粒粒度变化不大，时间延长后大颗粒继续变小，造成时间越长稍大的粒度数逐渐变多，测量时结果变大。
从所有实验上看压制强度为2177.78 N/cm2（18t），煅白粒度对粗镁的产量影响不怎么明确都能达到15.71%，煅白粒度在10.57μm和12.81μm产量相对较大分别达16.43%和17.71%。该实验煅白粒度在7.801-14.40μm内粗镁产率在15.71%-17.71%之间。随着煅白粒度的增大，结晶越好，粉化程度从56.0%降低到41.0%；煅白粒度较大或较小粗镁产率都会降低。
煅白粒度在13.62μm和14.40μm时纯度高达98.05%和97.24%；但是镁实收质量为1.07kg和1.08kg，而10.57μm和12.81μm分别是1.10kg和1.15kg（镁实收质量=纯度×产量）；煅白颗粒较大的13.62μm和14.40μm比相对小的10.57μm和12.81μm镁实收质量少。
本实验选择煅白粒度时应该以提高产量为主，所以煅白粒度在10.57μm和12.81μm（粉碎机设置时间3min和4min）为最佳选择条件。
3.2硅铁粒度实验的分析
表3-3硅铁粒度实验数据
编号
进料量9kg)
还原周期
压制压力
粒度（μm）
段白
硅铁
粒度差
萤石
混合料
G1
7.0
7.83h
15t
14.79
78.46
63.67
32.70
-
G2
7.0
7.75h
15t
9.287
43.42
34.13
32.70
-
G3
7.0
6.17h
13t
10.99
54.62
43.63
32.70
11.65
G4
7.0
7.67h
13t
16.68
72.91
56.23
32.70
-
注：粒度差是硅铁与煅白的粒度差。
表3-4硅铁粒度实验数据
编号
粗镁

还原渣
产量(kg)
产率(%)
纯度(%)
结晶情况
筛上（%）
筛下（%）
镁含量(%)
G1
1.2
17.14
98.24
致密光亮

65.5
34.5
2.44
G2
1.2
17.14
97.55
致密光亮
34.5
65.5
2.01
G3
1.0
14.29
92.81
热端致密光亮，冷端松散

26
74
1.97
G4
1.1
15.71
96.15
结晶不好看

37
64
3.53
从表3-3和表3-4显示，硅铁的粒度均匀，在15t压制压力（即1814.81 N/cm2）下使粗镁产量较高为稳定17.14%，而且结晶好。硅铁粒度与煅白粒度差63.67μm（G1)比34.13μm(G2)还原渣粉化程度低31.0%。
压制压力在13t（即压制强度1572.84 N/cm2）下，硅铁粒度与煅白粒度差56.23μm（G4)与43.63μm(G3)比，粗镁产率高1.52%，结晶都不好，产率有可能是G3还原时间比G4短造成的原因，结晶可能是压制压力低造成。此外还原渣粉化程度低10.0%。原因是粒度差大，煅白颗粒分布于硅铁颗粒周围，还原后以化学键连接，使渣料粉化少。
该实验条件下，硅铁粒度越大，还原渣粉化程度越低。实验从纯度上分析硅铁的粒度大，粗镁纯度较高。实验可知硅铁粒度相对较大对工艺生产有利。
3.3压制压力实验的分析

表3-5压制压力实验数据
编号
进料量(kg)
还原周期
压制压力
粒度（μm）
段白
硅铁
粒度差
萤石
混合料
Y1
7.0
7.33h
11t
9.216
84.06
74.84
32.70
14.78
Y2
7.0
7.67h
13t
16.68
72.91
56.23
32.70
-
Y3
7.0
6.17h
13t
10.99
54.62
43.63
32.70
11.65
Y4
7.0
6.50h
15t
10.02
56.90
52.88
32.70
10.71
Y5
7.0
6.83h
17t
6.317
54.62
48.303
32.70
9.591
Y6
7.0
7.67h
17t
12.32
72.91
60.59
32.70
-
Y7
7.0
7.67h
18t
8.010
203.3
195.29
32.70
-
注：Y7硅铁粒度过大和有可能是取样不均匀造成的，粒度差指硅铁粒度减去煅白粒度
表3-6压力对粗镁和镁渣的实验数据
编号
压制压力
粗镁

还原渣
产量（kg）
产率（%）
纯度（%）
结晶情况

筛上(%)
筛下(%)
镁含量(%)
Y1
11t
1.1
15.71
94.38
致密热端口处有黑点

39.0
61.0
2.07
Y2
13t
1.1
15.71
96.15
结晶不好看
37.0
64.0
3.53
Y3
13t
1.0
14.29
92.81
热端致密光亮，冷端松散
26.0
74.0
1.97
Y4
15t
1.1
15.71
96.26
致密光亮
66.0
34.0
1.37
Y5
17t
1.0
14.29
95.71
致密，热端处有黑点
60.0
40.0
2.30
Y6
17t
1.1
15.71
97.17
致密有花点
60.0
40.0
3.53
Y7
18t
1.1
15.71
96.12
致密有花黑
48.0
52.0
4.04

从表3-6显示皮江法炼镁中，压制压力对粗镁的产量影响较小，产率皆可达15.28%，结晶情况随压力增大，从变好到变坏。压制压力15t（即压制强度1814.81 N/cm2）时结晶最好，纯度高达96.26%；粉化程度也最低为34%，对环境最有利。由于压制压力11t（1330.86N/cm2）时硅铁与煅白粒度差大，造成压制压力13t（机压制强度1572.84 N/cm2）比压制压力11t实验下粉化程度高。
从表3-5和3-6还可得，实验Y3、Y4、Y5硅铁粒度大小几乎不变，与煅白粒度差相差不大，可得压制压力13t（Y3）比15t(Y4)产率低1.42%，压力较大物料相互接触越紧密，越有利于还原反应，产率大。压制压力15t(Y4)比17t(Y5)产率高1.42%，压制压力过大，块团强度大，还原时镁蒸气逸出相对困难。
实验中Y2、Y6、Y7粗镁纯度高达96.12%到97.17%。从还原渣中的镁含量相对其他实验高，可以看出煅白中镁含量是不相同的，这几组实验镁含量相对较高，是造成粗镁纯度高的原因。
该实验中压制强度较低，物料强度低易粉化高达64%到74%，强度过高过高，加热时块团易崩裂造成粉化高达52%。
综上分析，15t压制压力下对实验最有利。
3.4块团大小实验的分析

表3-7块团大小的实验数据
编号
进料量（kg）
还原周期
压制压力
粒度（μm）
段白
硅铁
粒度差
萤石
混合料
K1
7.0
6.67h
15t
19.86
89.72
69.86
32.70
-
K2
7.0
7.67h
15t
10.53
72.9
62.37
32.70
-
K3
7.0
6.33h
15t
7.338
58.10
50.762
32.70
14.37
注：粒度差是硅铁粒度与煅白粒度差值。
表3-8块团大小的实验数据
编号
块团大小
粗镁

还原渣
产量（kg）
产率（%）
纯度（%）
结晶情况
筛上(%)
筛下(%)
镁含量(%)
K1
小
1.1
15.71
97.51
致密光亮

43
57
1.92
K2
中
1.1
15.71
98.15
致密发黑
40
60
1.15
K3
大
1.1
15.71
95.93
致密光亮
66
34
1.64
注：中、小块团时物料一次压制失败多，二次压制的90.0×90.0mm块团还有分层现象，明显降低了块团质量。

从表3-7和3-8可以看出，块团大小对粗镁产量影响较小，产率都为15.71%，但对还原渣的粉化有影响。产量与进料料有直接关系，在实验中进入还原罐的物料始终是7.0kg，所以块团大小在实验中对产量没有影响。
块团越大粉化程度越小，是小的块团体积小，从而同样重量物料下数目多，互相碰撞次数多，也造成粉化程度增大。表3-8中Y2实验中结晶情况有发黑，还原渣粉化程度高达60%，原因可能是压制易失败，时间长吸水量大，二次压制或多次压制容易出现等，此外K2与K1比煅白与硅铁粒度差小7.49μm，也造成粉化程度最大达60%。
表3-8看出中块团纯度最大，生产上在产率不变的情况下，应追求纯度最高化。
综上分析，实验应取块团大小为20.0×17.0×20.0mm-20.0×24.0×24.0mm。
3.5实验不足与改进

每次实验的块团大小因为是人工操作，块团大小变化不定，若要更精确的实验数据，最好使用工业上的压球机。
实验中很多条件没法看出粗镁产量的变化，因而要在这些实验中缩短还原周期和设定还原时间相同，才能看出还原速率的快慢，达到粗镁产量变化的目的。
块团大小的实验是为了寻找合理的大小增大还原罐的入料量，而本次实验中入料量都为7.0kg，很难看出单罐装入量的变化。解决办法：配料时，物料总质量应为10kg左右，入罐后“进料量=10kg-剩余量”从而看出单罐入料量，才能看出单罐产能的变化。
物料取样容易造成样品不能体现实验物料的粒度以及分布，粒度测试结果出现过大或过小，应该先把物料混合均匀后再取样，避免如D1-D6实验中硅铁粒度测试出现203.3μm过大的情况。
制粉机所制取的粉末粒度很难控制（如：振动磨具内加入的物料每次不一等)，容易造成每次粒度都不一样，实验后数据部科学，达不到实验要求。如煅白粒度实验硅铁粒度不一，硅铁粒度实验煅白粒度每次都不一样，压制压力、块团大小实验硅铁和煅白粒度一直变化。解决办法使用更精确的制样机；或保证煅白粉料不吸水分，硅铁粉末不氧化，一次制取多次实验的粉料，各物料混合均匀后保存，实验时在按照需要取出物料。
每一次实验中煅白中的镁含量不是相同的，煅白镁含量得高低也可能是影响实验的重要因素。因此应该对每次实验的煅白进行镁含量测试，实验后计算镁的实收率，进一步准确的分析实验。
另外在实验过程中制粉、混合、压样、块团放置时间的不同，导致物料的吸水量的变化。实验过程中每个环节的时间应进行记录，方便实验分析。

第四章 结 论

1.本实验条件下煅白粒度在7.801-14.40μm之间，12.81μm产量最高，随煅白粒度增大还原渣粉化程度降低。硅铁粒度大，还原渣粉化程度低。
2.本实验条件下压制强度对粗镁产量影响不明显。压制压强在1572.84 N/cm2-2056.79 N/cm2间，硅铁与煅白粒度差变化不大时，压力较小或较大粗镁的产量都将减少，还原渣粉化也将增大。压制压强从1330.86N/cm2到2177.78 N/cm2，压制压强1814.81 N/cm2时产量相对较好，还原渣粉化程度最低。
3.实验最佳条件，压制强度1814.81 N/cm2在下，块团大小20.0×17.0×20.0mm-20.0×24.0×24.0mm，煅白粒度10.57-12.81μm之间，硅铁粒度达到72.91.00-78.46μm之间最好。

致 谢

经过两个多月的毕业设计实验部分终于将要告一段落，在此向在此次毕业设计过程中所有帮助过我的老师和同学们表示深切的谢意，以及对学校提供条件以真诚感谢！
首先，我要