皮江法炼镁(production of magnesium by Pidgeon process)

在还原罐内加料，罐外加热的还原炉中，用硅铁还原剂将煅烧白云石还原成金属镁的热还原法炼镁的方法。以发明者皮江(L_M．Pidgeon)命名的这种方法应用时间较长，可称是硅热法炼镁的经典方法。与其他方法相比，此法具有建厂快、投资省、可利用多种热源、产品质量好等优点，但由于间歇作业、单台生产能力低、能耗较高等问题，而影响它的发展。

加拿大蒂尼柯(Timminco)公司的哈雷(taley)镁厂于1941年最先采用皮江法炼镁生产金属镁。随后，日本古河镁厂和字部兴产镁厂也先后采用这种炼镁方法。70年代以后，这些炼镁厂对皮江法炼镁的工艺和设备进行了改进，并逐步实现机械化、自动化操作后，进一步改善了作业条件和提高了劳动生产率。

皮江法炼镁包括白云石煅烧、粉磨与压球、真空热还原等过程(图1)。

白云石煅烧天然白云石是一种分布很广的矿物，其分子式为MgCO₃•CaCO₃。用于皮江法炼镁的白云石一般含MgO19％～21％、CaO30％～33％、(SiO₂+A1₂O₃+Fe₂O₃)<0．5％、(Na₂O+K₂O)<0．05％，粒度10～30mm。白云石要先进行煅烧。国际上主要的皮江法炼镁厂均采用回转窑煅烧法，使用的燃料有天然气、重油、重油焦粉(或煤粉)、半水煤气、焦炉煤气、发生炉煤气等。白云石在1423～1473K温度下煅烧，分解成Mg()•CaO。经煅烧的白云石称煅烧白云石，含MgO37％～39％，灼减1％以下(最好0．5％以下)，活度超过30％。

粉磨与压球煅烧白云石与破碎过的硅铁(Si>75％、Al<1．5％。Mn<0．05％)按摩尔比Si：MgO=1．2～1．3配料，并加入总料质量3％的萤石粉((2aF₂>95％)。将配好的物料磨细至O．1mm粒级以下的煅烧白云石占60％，0．075mm粒级以下的硅铁占70％～80％。磨细的物料经混合后，用对辊式压球机在大于

150MPa的压力下压制成球团。压制好的球团装入防潮的纸袋中备用。

煅烧白云石的粉磨、配料、压团至球团料装炉过程要尽量快(一般不超过4h)，球团料要放在密封的纸袋内，以防止因吸潮导致物料活性降低而影响还原镁的收率。

真空热还原球团料装入还原炉的还原罐中于真空下被硅铁中的硅还原成金属镁的过程。还原罐的高温段用耐热钢制造，伸出炉外部分的冷凝段为普通无缝钢管相互焊接而成卧放在还原炉中，构成了一炉多罐式的还原炉结构。

还原过程为间歇性作业，各厂所用的还原罐规格不同，装料量、镁产量、还原周期也各异，一般周期为8～12h。也有使用大罐的，大罐的还原周期为24h。一个还原周期开始时，先将球团料加入还原罐内，此部位即为还原反应区。然后依次放入阻挡球团料热辐射的隔热屏、镁结晶器和碱金属捕集器，再盖好端盖抽真空。为获得致密的结晶镁，还原是在低于10Pa的真空条件下进行的。还原反应区温度控制在1473K。在此温度下，球团料中的Mg()•Ca0被硅铁中的硅还原成金属镁：

皮江法炼镁还原炉属炉膛内加热的还原炉，外壳由钢板焊接或用红砖砌成，并用槽钢加固，内砌耐火砖(高温部位用高铝砖)，下部设有燃烧室.在两个还原罐之间有用来喷入重油、煤气、天然气等燃料和二次空气的喷嘴。经燃烧的热气流由燃烧室向上流动，并围绕罐壁流过进入烟室，然后流进烟道。由烟道排出的废气温度约973K，用热交换器回收部分热量，用于提高二次风的温度。还原炉顶部设有测温孔。每台还原炉装有16或20只不等的还原罐，还原罐一般为单行排列，每4只或5只还原罐组成一个真空系统。一个真空系统由真空管路、过滤器、真空泵、增压泵(罗茨泵或油扩散泵)等组成。

还原罐露于还原炉外的冷凝段管内装有隔热屏、镁结晶器和碱金属捕集器，管外焊有冷却水套，用冷却水来控制镁冷凝区的温度。罐口用带真空胶垫的大盖密封，靠近端盖处焊以真空管路，与真空系统相接。