تولید شمش منیزیم از سنگ معدن دولومیت به روش احیای سیلیکوترمی
مقدمه
فلز منیزیم (Magnesium) به عنوان یک فلز سبک با خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب در دنیای امروز مورد توجه صنایع مختلف بویژه صنایع خودروسازی، آلیاژهای آلومینیومی و هوافضا، به عنوان مصرف‌کنندگان عمده این فلز قرار گرفته است. صنعت‌گران در حال جایگزینی قطعات فولادی و آلومینیومی با قطعات منیزیمی سبک‌تر هستند تا بتوانند میزان مصرف انرژی در وسایل نقلیه را کاهش دهند. منیزیم یکی از مواد خام فلزی است که در لیست مواد خام و فلزات استراتژیک اتحادیه اروپا قرار گرفته است.
از فرآیندهای احیای حرارتی و الکترولیز نمک مذاب برای تولید فلز منیزیم استفاده می‌شود. دولومیت (Dolomite)، در میان منابع مختلف این فلز، از نظر تجاری مورد توجه است و ماده اولیه اصلی فرآیند احیای سیلیکوترمی می‌باشد. در حالی که منابع شورابه‌ای و آب دریا مواد اولیه عمده فرآیند الکترولیزی هستند. فرآیند احیای حرارتی به دلیل استفاده از انرژی فسیلی (گاز طبیعی یا زغال سنگ) از نظر اقتصادی نسبت به فرآیند الکترولیز برتری دارد و محصول تولید شده به این روش دارای قیمت تمام شده پایین‌تری است.
کاربردها
در سال‌های اخير با توجه به ويژگی‌های خاص منيزيم که مهمترين آن‌ها دانسيته پايين، نسبت وزن به استحکام بالاتر از آلومينيوم، قابليت تشکيل ترکيبات بين‌فلزی و فعاليت شيميايی بالا است، توجه خاصی به اين ماده ارزشمند شده است. منيزيم فلزی به عنوان يک کالای واسطه‌ای در صنايع آلومينيوم و فولاد با عنوان عنصر آلياژي، احيا کننده و يا عنصر گوگردزدا و… استفاده می‌شود. عمده مصرف منیزیم و آلیاژهای آن مربوط به صنایع تولید قطعات دایکست خودرو و صنعت آلیاژسازی آلومینیوم می‌باشد. صنايع هوافضا و خودروسازي از مهمترين مصرف کنندگان آلياژهای منيزيم، آلياژهای آلومينيوم- منيزيم، فولادها و چدن‌های منيزيم‌دار هستند. از ديگر کاربردهای منيزيم می‌توان به ريخته‌گری آهن و گوگردزدايی از فولاد، توليد چدن داکتيل يا نشکن، سوخت جنگ‌افزارها، فرآوری اورانيوم خالص، احياء تيتانيوم، آندهای فداشونده‌ی سازه‌های فولادی، تصفيه فاضلاب‌ها و زدودن فلزات سنگين و سيليکات‌ها در فرايند آمونيم‌زدائي اشاره کرد.
فرآیندها
فرآیند احیای حرارتی منیزیم از سنگ معدن دولومیت به دلیل امکان استفاده از انرژی نسبتا پاک و ارزان قیمتِ گاز طبیعی، مورد توجه کشورهای بزرگ صنعتی از جمله چین قرار دارد به طوری که بیش از 85% منیزیم جهان در کشور چین و به طور عمده به روش احیای سیلیکوترمی صورت می‌گیرد. منابع شورابه‌ای (Brine) و آب دریا از دیگر منابع تولید منیزیم هستند که با استفاده از این منابع منیزیم به روش الکترولیز نمک مذاب تولید می‌گردد. روش الکترولیز در مقایسه با روش حرارتی میزان الکتریسیته بیشتری مصرف می‌کند و قیمت تمام شده منیزیم تولیدی به روش الکترولیز بالاتر از روش حرارتی است. در حال حاضر تنها تعداد محدودی از کشورهای دنیا از روش الکترولیز برای تولید منیزیم بهره می‌برند و محصول تولیدی این واحدها عمدتا در صنایع نظامی و دفاعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در فرآیند احیای سیلیکوترمی منیزیم (Pidgeon Process)، ابتدا سنگ معدن دولومیت طی یک فرآیند پخت در کوره در دمای 1400 – 1200 درجه سانتی‌گراد، کلسینه می‌شود. دولومیت کلسینه شده با فروسیلیس (Ferrosilicon) و فلورین (Calcium fluoride) به عنوان دیگر مواد اولیه فرآیند مخلوط شده و به صورت بریکت به سمت کوره‌های احیا منتقل می‌شود. در کوره‌های احیا بریکت‌ها در ریتورت‌های مخصوص در دمای 1300 – 1200 درجه سانتی‌گراد و تحت شرایط خلاء، قرار گرفته و عملیات احیای منیزیم صورت می‌گیرد. منیزیم به صورت بخار در محفظه‌های مخصوص چگالش به صورت بلورهای منیزیمی تولید می‌شود. بلورهای منیزیمی پس از ذوب و تصفیه در کوره‌های ذوب، در قالب‌های مخصوص ریختگری شده و شمش منیزیم تولید می‌شود.
By identifying opportunities, conducting thorough research and performing tests at different levels we are developing technical knowledge for many industrial processes in the field of metallurgy, mining and renewable energy.
ARAMICO