Galvenais ražošanas processmagnija metālsir baložu process.Dzelzs silīcijs 75, tā augstā silīcija satura un zemā piemaisījumu satura dēļ ir optimālā reducētāja izvēle. Tās piemērotības pamatojums ir šāds:
Silīcija saturs 72%-80% nodrošina pilnīgu reducēšanas reakciju, un tā izmaksas ir zemākas nekā augstākām silīcija kategorijām, piemēram, FeSi90, līdzsvarojot efektivitāti un ekonomiju;
Pidgeon Process prasa skarbus apstākļus 1150-1250 grādi un vakuumu 1-10 Pa. FeSi 75% ķīmiskā stabilitāte ļauj izvairīties no blakusreakcijām, nodrošinot magnija produkta tīrību;
Rūpnieciskajā ražošanā uz katru saražotā magnija metāla tonnu tiek patērētas 1,2–1,3 tonnas 75FeSi, padarot to par magnija kausēšanas "izmaksu un efektivitātes kodolu".
FeSi75 loma un reakcijas mehānisms magnija kausēšanā
(1) Serdes samazināšanas reakcija
Silīcijs FerroSilicon 75 darbojas kā kodola reducējošais elements, kas tiek pakļauts pārvietošanas reakcijai ar kalcinētu dolomītu (CaO・MgO), veidojot gāzveida magnija un kalcija silikātu. Reakcijas vienādojums ir šāds:
Galvenā reakcija:2MgO・CaO + Si (no FerroSilicon 75%) → 2Mg↑ + Ca₂SiO₄ (temperatūra 1150-1250 grādi, vakuums 1-10Pa)
Termodinamiskā bāze:Šīs reakcijas standarta Gibsa brīvā enerģija (ΔG pakāpe) ir -68kJ/mol pie 1200 grādiem, kas atbilst spontānas reakcijas nosacījumiem; elektrodu potenciāla atšķirība starp silīciju un magniju (Si⁴⁺/Si=-0.86V, Mg²⁺/Mg=-2.37V) nodrošina samazināšanas prioritāti.
(2) Reakcijas procesa soli{1}}pa-pa solim analīze
Izejvielu pirmapstrāde: dolomītu (CaCO₃・MgCO₃) kalcinē 900-1000 grādu temperatūrā, lai sadalītos kalcinētā baltā krāsā (CaO・MgO);
Materiālu iepakošana un presēšana:Kalcinēts balts unFeSi75 pulveris(izmērs Mazāks vai vienāds ar 1mm) sajauc ar masas attiecību 7:1 un pievieno saistvielu, lai presētu granulās (diametrs 20-30mm);
Vakuuma samazināšana:Granulas tiek ievietotas reducēšanas tvertnē un uzkarsētas līdz... Pie 1150-1250 grādiem, zem vakuuma 1-10 Pa, silīcijs samazina MgO, veidojot Mg tvaikus.
Kondensācija un savākšana:Mg tvaikus atdzesē ar kondensatoru reducēšanas tvertnes augšpusē, kondensējoties cietā neapstrādātā magnijā (tīrība ir lielāka vai vienāda ar 99,5%).
Rafinēšana un attīrīšana:Neapstrādāts magnijs tiek rafinēts ar izkausētu sāli (piemēram, ar NaCl-KCl-MgCl2 sistēmu), lai noņemtu piemaisījumu pēdas, iegūstot augstas-tīrības magniju (99,9% vai vairāk).
FeSi75 kvalitātes prasības
75# FerroSilicon tīrība un piemaisījumu saturs tieši ietekmē magnija atgūšanas ātrumu un tīrību.
| Indikatora veids | Prasību darbības joma | Standarta pārsniegšanas ietekme |
| Silīcija (Si) saturs | 72%-80% | 72%: Incomplete reduction reaction, magnesium recovery rate decreases by 5%-8%; >80%: palielinātas izmaksas, bez papildu efektivitātes uzlabojumiem. |
| Alumīnija (Al) saturs | Mazāks vai vienāds ar 1,0% (vēlams, mazāks vai vienāds ar 0,5%) | >1,0%: uzlabo FeSi75 reaktivitāti, pārmērīgi patērē reducētāju un palielina FeSi75 patēriņu uz tonnu magnija par 5%-10%. |
| Oglekļa (C) saturs | Mazāks vai vienāds ar 0,2% | ＞0,2%: veidojas MgC₂ blakusprodukts, izraisot magnija tīrības samazināšanos zem 99%, kas ietekmē turpmākās apstrādes veiktspēju. |
| Sēra (S) saturs | Mazāks vai vienāds ar 0,05% | ＞0,05%: ar magniju veido MgS ieslēgumus, samazinot magnija plastiskumu un izturību pret koroziju. |
| Fosfora (P) saturs | Mazāks vai vienāds ar 0,04% | ＞0,04%: izraisa magnija sakausējumu trauslumu; nav piemērots augstas klases magnija sakausējumiem (piemēram, kosmosa magnija sakausējumiem) |
| Izmērs | Mazāks vai vienāds ar 1 mm (pulveris) | ＞1mm: Nepilnīga sajaukšanās ar kalcinētu baltu pulveri, kā rezultātā dažos apgabalos notiek nepilnīga reducēšanās reakcija un reakcijas efektivitātes svārstības traukā ±10%. |
FeSi75 galvenā ietekme uz magnija ražošanu
(1) Ietekme uz magnija atgūšanas ātrumu
Ja silīcija saturs 75% FeSi ir 75% un Al mazāks vai vienāds ar 0,5%, magnija atgūšanas ātrums var sasniegt 85% -90%;
Kad silīcija saturs samazinās līdz 70%, atgūšanas ātrums samazinās līdz 78% -82%; kad Al saturs palielinās līdz 1,5%, reģenerācijas līmenis vēl vairāk samazinās līdz 75% -78%.
(2) Ietekme uz magnija tīrību
Augstas-kvalitātes FeSi75# (kopējais piemaisījumu daudzums ir mazāks vai vienāds ar 1,5%), var radīt 99,7–99,9% rafinēta magnija;
Ja FeSi75 oglekļa saturs pārsniedz standartu līdz 0,3%, magnija tīrība samazinās līdz 99,2% -99,5%, kas prasa papildu attīrīšanas izmaksas.
(3) Ietekme uz ražošanas izmaksām
FerroSilicon75 veido 60–70% no magnija kausēšanas izejvielu izmaksām. Cenu svārstības 1000 RMB/tonnā atbilst 1200–1300 RMB izmaiņām magnija tonnu izmaksās.
Lai gan zema-piemaisījuma 75 FerroSilicon sakausējuma (Al Mazāks vai vienāds ar 0,5%) iegādes cena ir par 5–8% augstāka, tā var samazināt reducētāja patēriņu un rafinēšanas izmaksas, kā rezultātā kopējās izmaksas par tonnu magnija samazinās par 3–5%.
Optimizācijas stratēģijas FeSi75 izmantošanai magnija kausēšanā
(1) Izejvielu atlase un kvalitātes kontrole
FeSi75-Al0,5pakāpe (Al mazāka vai vienāda ar 0,5%) ir jāpiešķir prioritātei, izvairoties no augstas -alumīnija oksīda un augstas -oglekļa pakāpes izmantošanas.
Ienākošā pārbaude:Spektrometrs tiek izmantots, lai ātri noteiktu galvenos indikatorus, piemēram, Si, Al un C. Katras partijas paraugiem tiek veikti neliela mēroga samazināšanas testi, lai pārbaudītu reakcijas aktivitāti.
(2) Procesa parametru pielāgošana
Izmērs:FeSi75 pulvera daļiņu izmērs tiek kontrolēts ar 0,1–1 mm, un sajaukšanas viendabīgums ar kalcinētu balto pulveri ir lielāks vai vienāds ar 95%, lai nodrošinātu pietiekamu reakcijas kontaktu;
Samazināšanas nosacījumi:Temperatūra tiek stabilizēta pie 1200±20 grādiem, un vakuuma pakāpe tiek uzturēta zem 5Pa, lai izvairītos no nepilnīgas FeSi75 reakcijas temperatūras svārstību dēļ.
(3) Piemaisījumu kontrole un sānu reakcijas slāpēšana
Oglekļa slāpēšana:Granulām pievieno 0,1–0,2% kaļķakmens (CaCO₃), lai nomāktu oglekļa reakciju ar MgO, veidojot MgC₂;
Rafinēšanas atbalsts:Lai noņemtu FeSi75 radītos piemaisījumus, tiek izmantots divkāršs process "vakuuma samazināšana + kausēta sāls rafinēšana", nodrošinot magnija tīrības atbilstību standartiem.
Nozares tendences: FeSi75 modernizācijas virzieni magnija kausēšanā
Zema hibridizācija:
Augstākās klases magnija sakausējumiem (aviācijai un elektronikai) ir stingrākas prasības attiecībā uz 75FeSi sakausējuma piemaisījumiem, kā rezultātā palielinās pieprasījums pēc īpaša FeSi sakausējuma 75 ar Al mazāku vai vienādu ar 0,3% un C mazāku vai vienādu ar 0,1%;
Apzaļumošana:
Izmantojot FeSi75 sakausējumu, kas ražots ar zaļo elektroenerģiju, var samazināt oglekļa emisijas no magnija kausēšanas par vairāk nekā 50%, kas atbilst globālajai oglekļa neitralitātes tendencei;
Augsta efektivitāte:
Izstrādājot "FeSi75 + retzemju metāliKompozītmateriālu reducētājs var pazemināt reducēšanas temperatūru par 50-80 grādiem un samazināt elektroenerģijas patēriņu uz tonnu magnija par 800-1000kWh, uzlabojot ražošanas efektivitāti.
