Ferrosilicium 75 bij magnesiumproductie: Pidgeon-proces

Hoe werkt ferrosilicium 75 bij de productie van magnesium?

Ferrosilicium 75 wordt gebruikt als reductiemiddel in dePidgeon-proces, een industriële methode voor de productie van primairemagnesiumuit dolomiet. Het proces is afhankelijk van het vermogen van silicium om zuurstof uit magnesiumoxide te verwijderen onder vacuümomstandigheden bij hoge temperaturen.

Magnesiumoxide is chemisch stabiel, dus het extraheren van metallisch magnesium vereist gecontroleerde reductieomstandigheden. In het Pidgeon-proces levert ferrosilicium 75 silicium voor de reductiereactie, terwijl gecalcineerd dolomiet magnesiumoxide en calciumoxide levert.

Hoofdstappen van het Pidgeon-proces

1. Dolomietcalcinatie:Natuurlijk dolomiet wordt verwarmd om de carbonaten af ​​te breken, waardoor een gecalcineerd materiaal ontstaat dat CaO en MgO bevat.
2. Voorbereiding van grondstoffen:Gecalcineerd dolomiet en ferrosilicium worden gemalen of gemalen tot de gewenste deeltjesgrootte en gemengd. Sommige procesformuleringen bevatten ook een gecontroleerde hoeveelheid fluoriet.
3. Briketteren:Het bereide mengsel wordt tot briketten geperst om geschikt materiaalcontact en hanteringseigenschappen te verkrijgen.
4. Vacuümreductie:Briketten worden in extern verwarmde retorten geladen. Reductie vindt doorgaans plaats bij temperaturen rond de 1.150–1.250 graden onder verminderde druk, afhankelijk van de apparatuur en het proces.
5. Magnesium condensatie:Magnesiumdamp verlaat de reactiezone en condenseert in het koelere gedeelte van de retort, waarbij ruwe magnesiumafzettingen worden gevormd die gewoonlijk magnesiumkronen worden genoemd.

Chemische reactie van ferrosilicium 75 bij magnesiumreductie

De totale reductiereactie kan worden weergegeven als:

Bij deze reactie verwijdert silicium zuurstof uit magnesiumoxide, waardoor magnesiumdamp ontstaat. Calciumoxide neemt deel aan de vorming van calciumsilicaat, wat de silicothermische reductie thermodynamisch haalbaar maakt onder de procesomstandigheden.

Silicium is de belangrijkste reducerende component van ferrosilicium 75.IJzer reduceert MgO niet direct in de totale reactie en blijft grotendeels achter in het vaste residu nadat magnesiumdamp vrijkomt.

De reactie is endotherm en vereist tijdens de reductie een continue externe warmtetoevoer. Vacuümomstandigheden helpen ook magnesiumdamp uit de reactiezone te verwijderen, waardoor de voortdurende magnesiumproductie wordt ondersteund.

Waarom Ferrosilicium 75 gebruiken in het Pidgeon-proces?

Ferrosilicium 75 wordt veel gebruikt omdat het een hoog siliciumgehalte combineert met een gevestigd industrieel aanbod en een praktische kostenstructuur.De geschiktheid ervan moet worden beoordeeld aan de hand van alternatieve reductiemiddelen en ferrosiliciumkwaliteiten met een lager siliciumgehalte, in plaats van aan te nemen dat het hoogst beschikbare siliciumgehalte altijd het beste economische resultaat oplevert.

1. Hoog siliciumgehalte vermindert de vraag naar legeringen

Silicium is de component die wordt verbruikt door de reductiereactie. Vergeleken met FeSi72 of FeSi65 levert ferrosilicium 75 meer silicium per ton legering wanneer de kwaliteiten worden vergeleken met hun nominale siliciumgehalte.

Voor dezelfde theoretische siliciumbehoefte vereist een legering met een hoger siliciumgehalte daarom minder totale legeringsmassa. Hierdoor kan de hoeveelheid ijzer en ander niet-reducerend materiaal dat in het briketterings- en reductiesysteem terechtkomt, worden verminderd.

Het siliciumgehalte alleen bepaalt echter niet de magnesiumopbrengst. Het daadwerkelijke resultaat hangt ook af van de briketbereiding, de reductietemperatuur, de vacuümomstandigheden, de samenstelling van de grondstoffen en de reactie-efficiëntie.

2. Praktisch evenwicht tussen siliciumgehalte en kosten

Zuiver siliciummetaal bevat meer silicium dan ferrosilicium 75, maar de hogere siliciumconcentratie maakt het niet automatisch zuiniger voor elke magnesiumfabriek.

De aankoopprijs, het gebruik van silicium, de verwerkingsvereisten en de terugwinning van magnesium moeten samen worden beschouwd. Ferrosilicium 75 biedt een gevestigde industriële optie voor installaties die zijn ontworpen rond reductie op basis van ferrosilicium.

Gepubliceerd magnesiummetallurgisch onderzoek geeft ook aan dat het verhogen van het siliciumgehalte boven ongeveer 75% niet noodzakelijkerwijs een proportionele toename van de magnesiumproductie oplevert. Het voordeel hangt af van de reductieomstandigheden en materiaaleigenschappen.

3. Kosten per kilogram silicium

Bij het vergelijken van ferrosilicium 75 met andere ferrosiliciumkwaliteiten is de aankoopprijs per ton legering slechts het uitgangspunt. Een nuttige eerste berekening zijn de kosten van het silicium dat in het materiaal zit.

Deze formule vergelijkt de kosten van ingeperkt silicium, niet de kosten van silicium dat daadwerkelijk bijdraagt ​​aan de reductie. Voor een vergelijking op productieniveau moeten kopers ook de verwerkingskosten, het gebruik van silicium en de terugwinning van magnesium evalueren.

Ferrosilicium 75 Verbruik per ton magnesium

De hoeveelheid ferrosilicium die per ton magnesium wordt verbruikt, is een belangrijke factor in de productiekosten van magnesium. Echter,theoretische consumptie en werkelijke industriële consumptie zijn verschillende metingenen mogen niet door elkaar worden gebruikt.

Theoretisch ferrosilicium 75 verbruik

Volgens de totale Pidgeon-procesreactie is één mol silicium nodig om twee mol magnesium te produceren.

Gebruikmakend van de atoommassa's van silicium (28.085) en magnesium (24.305), is de theoretische siliciumvereiste:

Voor ferrosilicium 75 dat precies 75% silicium bevat:

Dit is een stoichiometrisch minimum gebaseerd op ideale conversie. Het sluit onvolledige reductie, niet-gereageerd silicium, verwerkingsverliezen en verliezen tijdens magnesiumterugwinning of daaropvolgende verwerking uit.

Theoretisch verbruik: ferrosilicium 75 versus FeSi72

De volgende tabel vergelijkt de theoretische legeringsvereisten voor de productie van één ton magnesium bij verschillende nominale siliciumgehalten.

Opmerking:Waarden worden berekend op basis van stoichiometrie en nominaal siliciumgehalte. Dit zijn geen aanbevolen bedrijfsverbruikspercentages. Er moet rekening worden gehouden met de feitelijke batchchemie en procesprestaties. Lagere siliciumkwaliteiten zijn opgenomen voor wiskundige vergelijking, niet als gegarandeerde vervangers in een Pidgeon-procesfabriek.

Voor vergelijkingen op productniveau, zie onzeferrosilicium 75 klontjesEnFeSi72-specificaties.

Werkelijk ferrosilicium 75-verbruik bij de productie van magnesium

Bij de praktische magnesiumproductie is het ferrosiliciumverbruik hoger dan het theoretische minimum, omdat niet al het silicium bijdraagt ​​aan het teruggewonnen magnesium.

Een cijfer van ongeveer1,2 ton ferrosilicium 75 per ton magnesiumkomt voor in historische beschrijvingen van het Pidgeon-proces, waaronder een patentaanvraag uit 2012 waarin conventionele productie wordt vergeleken met een alternatieve silicothermische methode.

1,2 t/t Mg mag echter niet als universele bedrijfsnorm worden beschouwd. Het werkelijke verbruik varieert afhankelijk van de kwaliteit van de grondstoffen, de efficiëntie van de reductie, het gebruik van silicium, de terugwinning van magnesium en de basis die wordt gebruikt om de productie te rapporteren.

Voor een betrouwbare vergelijking moet u altijd vaststellen of het verbruik wordt gemeten per ton ruwe magnesiumkroon of afgewerkte magnesiumstaaf, en of het een enkele reductietoeslag of een langere productieperiode betreft.

Wat beïnvloedt het ferrosiliciumverbruik?

Deze factoren beïnvloeden de werkelijke ferrosiliciumbehoefte per ton teruggewonnen magnesium. Ze veranderen de ideale stoichiometrische verhouding van één siliciumatoom voor elke twee magnesiumatomen in de totale reactie niet.

Ferrosilicium 75 Specificaties voor magnesiumproductie

Bij aankoopferrosilicium 75 voor magnesiumproductie, is de soortnaam alleen niet voldoende om een ​​aanvaardbare zending te definiëren. Siliciumgehalte, onzuiverheidslimieten, deeltjesgrootte en batchconsistentie moeten worden overeengekomen voordat u bestelt.

Een commerciële ferrosilicium 75-aanduiding kan verschillende chemische opties omvatten, afhankelijk van de toepasselijke standaard en leveranciersspecificatie. Onze gepubliceerde productinformatie omvat verschillende silicium- en aluminiumlimieten voor specifieke ondergronden. Kopers moeten daarom het exacte contractuele siliciumassortiment en het bijbehorende batchcertificaat van analyse (COA) bevestigen.

De eisen inzake onzuiverheid moeten gebaseerd zijn op het daadwerkelijke productieproces van de magnesiumfabriek en de specificaties van het eindproduct. De aanwezigheid van een element in ferrosilicium betekent niet noodzakelijkerwijs dat dezelfde hoeveelheid het gecondenseerde magnesium binnendringt, omdat de overdracht van onzuiverheden afhangt van de reductie- en condensatieomstandigheden.

Voor meer informatie over chemische limieten, inspectie en COA-eisen, lees onzeferrosilicium 75 specificatiegids.

Ferrosiliciumdeeltjesgrootte voor magnesiumproductie

Bij de selectie van de deeltjesgrootte moet onderscheid worden gemaakt tussen degeleverd ferrosiliciumformaaten debereide voergrootte gebruikt bij verkleining. Deze zijn niet noodzakelijkerwijs hetzelfde.

Ferrosilicium 75 klompgrootte voor magnesiumplanten

Ferrosilicium kan worden geleverd als brokken of gemalen materiaal. Gangbare commerciële klompjesgroottes zijn 10–50 mm en 10–100 mm, maar de juiste maat hangt af van de maalapparatuur en de voedingsbehoeften van de plant.

Voor fabrieken die ferrosilicium malen vóór het mengen en briketteren, heeft de geleverde klompgrootte vooral invloed op de compatibiliteit van de molen, de doorvoer, de verwerking en het materiaalverlies.

Voorbereid ferrosiliciumformaat voor briketteren

Bij het Pidgeon-proces wordt ferrosilicium doorgaans gemalen voordat het wordt gemengd met gecalcineerd dolomiet. Fijne en voldoende uniforme deeltjes helpen het reductiemiddel door de briket te verdelen en zorgen voor contact tussen de reactanten.

Kleinere deeltjes zijn echter niet automatisch beter. Overmatig slijpen kan het energieverbruik, de stofontwikkeling en de hanteringsproblemen vergroten. Fijn materiaal kan ook gevoeliger zijn voor oxidatie onder ongeschikte opslag- of verwerkingsomstandigheden.

De beoogde poedergrootte moet daarom worden gedefinieerd op basis van het bestaande maal-, meng- en briketteringsproces van de fabriek, en niet op basis van een enkele universele aanbeveling voor de deeltjesgrootte.

Moeten magnesiumplanten klontjes of poeder kopen?

Planten met geschikte maalapparatuur kunnen de voorkeur geven aan klonten ferrosilicium 75 omdat zij tijdens de bereiding de uiteindelijke deeltjesgrootteverdeling kunnen controleren. De aankoop van voorgemalen of poedervormig ferrosilicium kan het malen ter plaatse verminderen, maar het introduceert andere vereisten voor stofbeheersing, opslag, verpakking en voeding.

Wanneer u een offerte aanvraagt, specificeert u zowel de binnenkomende materiaalgrootte als de voorbereide invoergrootte die vereist is voor uw proces.

Voor verdere richtlijnen, zie onzeGids voor deeltjesgrootte van ferrosilicium.

Hoe ferrosilicium 75 te evalueren voor het smelten van magnesium

Bij een leveranciersvergelijking moet rekening worden gehouden met meer dan de opgegeven prijs per ton. Het doel is om te bepalen of het materiaal aan uw specificaties voldoet en een consistente magnesiumproductie ondersteunt tegen acceptabele totale kosten.

Stap 1: Controleer de chemische samenstelling

Vraag een COA aan voor de daadwerkelijke batch ferrosilicium 75. Controleer het siliciumgehalte en alle gespecificeerde onzuiverheidslimieten op basis van uw aankoopvereisten. Vergelijk waar nodig de resultaten van de leverancier met onafhankelijk bemonsterd materiaal.

Stap 2: Bevestig de deeltjesgrootte en hantering

Controleer of het geleverde materiaal compatibel is met uw breek-, maal- en voerapparatuur. Controleer de grootteverdeling, de inhoud van de boetes, de verpakking en de verwerkingsvereisten.

Stap 3: Voer vergelijkbare reductieproeven uit

Houd bij het testen van een nieuwe leverancier of soort de belangrijkste procesomstandigheden zo consistent als praktisch mogelijk. Registreer de samenstelling van het gecalcineerde dolomiet, de vulverhouding, de maalomstandigheden, de bereiding van de briketten, de reductietemperatuur, het vacuümniveau en de reductietijd.

Meet de resulterende magnesiumproductie en het daadwerkelijke ferrosiliciumverbruik op dezelfde rapportagebasis als uw bestaande proces.

Stap 4: Vergelijk de kosten per ton magnesium

De laagste aankoopprijs van ferrosilicium 75 levert niet noodzakelijkerwijs de laagste magnesiumproductiekosten op. Vergelijk de hoeveelheid verbruikte legering, verwerkings- en handlingkosten, magnesiumterugwinning en materiaalgerelateerde verliezen.

Gebruik de proefresultaten om vast te stellen of het nieuwe materiaal een meetbaar voordeel biedt ten opzichte van uw huidige goedgekeurde ferrosiliciumvoorraad. Eén enkele succesvolle reductievergoeding is niet voldoende bewijs van consistente prestaties.

Ferrosilicium 75 voor magnesiumproductie: veelgestelde vragen