マグネシウム生産におけるフェロシリコン 75: ピジョンプロセス

フェロシリコン 75 はマグネシウム生産においてどのように機能しますか?

フェロシリコン 75 は、還元剤として使用されます。ピジョンプロセス、一次生産のための工業的方法マグネシウムドロマイトから。このプロセスは、高温真空条件下で酸化マグネシウムから酸素を除去するシリコンの能力に依存しています。

酸化マグネシウムは化学的に安定しているため、金属マグネシウムの抽出には制御された還元条件が必要です。ピジョンプロセスでは、フェロシリコン 75 が還元反応用のシリコンを供給し、焼成ドロマイトが酸化マグネシウムと酸化カルシウムを供給します。

ピジョンプロセスの主なステップ

1. ドロマイト焼成：天然のドロマイトを加熱して炭酸塩を分解し、CaO と MgO を含む焼成物を生成します。
2. 原料の準備：焼成されたドロマイトとフェロシリコンは、必要な粒子サイズに粉砕または粉砕され、混合されます。一部のプロセス配合には、制御された量の蛍石も含まれています。
3. 練炭化:調製された混合物は、適切な材料接触および取り扱い特性を提供するために、練炭に圧縮されます。
4. 真空度の低下:ブリケットは外部加熱されたレトルトに投入されます。還元は、装置やプロセスにもよりますが、通常、減圧下、約 1,150 ～ 1,250 度の温度で行われます。
5. マグネシウムの凝縮:マグネシウム蒸気は反応ゾーンから出て、レトルトの低温セクションで凝縮し、一般にマグネシウムクラウンと呼ばれる粗マグネシウム堆積物を形成します。

マグネシウム還元におけるフェロシリコン 75 の化学反応

全体的な還元反応は次のように表すことができます。

この反応では、シリコンが酸化マグネシウムから酸素を除去し、マグネシウム蒸気を生成します。酸化カルシウムはケイ酸カルシウムの形成に関与し、プロセス条件下で珪熱還元を熱力学的に実現可能にするのに役立ちます。

シリコンはフェロシリコン 75 の主な還元成分です。鉄は反応全体で MgO を直接還元せず、マグネシウム蒸気が放出された後も大部分が固体残留物に残ります。

この反応は吸熱反応であるため、還元中は外部からの継続的な熱供給が必要です。真空条件は、反応ゾーンからマグネシウム蒸気を除去するのにも役立ち、マグネシウムの継続的な生産をサポートします。

ピジョンプロセスでフェロシリコン 75 を使用する理由

フェロシリコン 75 は、高いシリコン含有量と確立された工業供給および実用的なコスト構造を兼ね備えているため、広く使用されています。その適合性は、利用可能な最高のシリコン含有量が常に最良の経済的結果をもたらすと仮定するのではなく、代替還元剤および低シリコンフェロシリコングレードと比較して評価されるべきです。

1. シリコン含有量が高いため合金の需要が減少

シリコンは還元反応により消費される成分です。公称シリコン含有量でグレードを比較すると、FeSi72 または FeSi65 と比較して、フェロシリコン 75 は合金 1 トン当たりのシリコン含有量が多くなります。

したがって、理論上のシリコン要件が同じであれば、シリコンの含有量が多い合金ほど、必要な合金の総質量は少なくなります。これにより、練炭および還元システムに入る鉄およびその他の非還元物質の量を減らすことができます。

ただし、ケイ素含有量だけでマグネシウムの収率が決まるわけではありません。実際の結果は、練炭の準備、還元温度、真空条件、原料組成、反応効率にも依存します。

2. シリコン含有量とコストの実際的なバランス

純粋な金属シリコンにはフェロシリコン 75 より多くのシリコンが含まれていますが、シリコン濃度が高いからといって自動的にすべてのマグネシウムプラントにとって経済的になるわけではありません。

購入価格、シリコンの使用量、処理要件、マグネシウムの回収を合わせて考慮する必要があります。フェロシリコン 75 は、フェロシリコンベースの還元を中心に設計されたプラントに確立された産業用オプションを提供します。

発表されたマグネシウム冶金研究では、シリコン含有量を約 75% を超えて増加しても、必ずしもそれに比例してマグネシウム生産量が増加するとは限らないことも示しています。利点は還元条件と材料特性によって異なります。

3. シリコン 1 キログラムあたりのコスト

フェロシリコン 75 を他のフェロシリコン グレードと比較する場合、合金 1 トンあたりの購入価格は出発点にすぎません。有用な最初の計算は、材料に含まれるシリコンのコストです。

この式は、実際に削減に関与するシリコンのコストではなく、含まれるシリコンのコストを比較します。生産レベルの比較の場合、購入者は処理コスト、シリコン利用率、マグネシウム回収率も評価する必要があります。

フェロシリコン 75 マグネシウム 1 トンあたりの消費量

マグネシウム 1 トン当たりに消費されるフェロシリコンの量は、マグネシウムの生産コストの重要な要素です。しかし、理論上の消費量と実際の産業消費量は異なる測定値です互換的に使用しないでください。

理論上のフェロシリコン 75 の消費量

ピジョンプロセス全体の反応によれば、2 モルのマグネシウムを生成するには 1 モルのシリコンが必要です。

シリコン (28.085) とマグネシウム (24.305) の原子質量を使用すると、理論上のシリコン要件は次のようになります。

正確に 75% のシリコンを含むフェロシリコン 75 の場合:

これは、理想的な変換に基づく化学量論的な最小値です。不完全な還元、未反応のシリコン、マグネシウムの回収やその後の処理中の処理損失や損失は除外されます。

理論消費量: フェロシリコン 75 対 FeSi72

次の表は、さまざまな公称シリコン含有量で 1 トンのマグネシウムを製造するための理論上の合金要件を比較しています。

注記：値は化学量論と公称シリコン含有量から計算されます。これらは推奨される動作消費率ではありません。実際のバッチの化学的性質とプロセスのパフォーマンスを考慮する必要があります。低シリコングレードは数学的比較のために含まれており、ピジョンプロセスプラントでの保証された代替品としては含まれていません。

製品レベルの比較については、フェロシリコン 75 塊そしてFeSi72仕様.

マグネシウム生産におけるフェロシリコン 75 の実際の消費量

実際のマグネシウム生産では、すべてのシリコンが回収されるマグネシウムに寄与するわけではないため、フェロシリコンの消費量は理論上の最小値よりも高くなります。

およその数字マグネシウム 1 トンあたりフェロシリコン 75 1.2 トン従来の製造と代替の珪熱法を比較した2012年の特許出願など、ピジョンプロセスの歴史的な説明に登場します。

ただし、1.2 t/t Mg を普遍的な操作標準として扱うべきではありません。実際の消費量は、原材料の品質、削減効率、シリコンの利用状況、マグネシウムの回収率、および生産報告に使用される基準によって異なります。

信頼性の高い比較を行うために、消費量が未加工のマグネシウムクラウンまたは完成したマグネシウムインゴットのトン当たりで測定されるかどうか、また、それが 1 回の削減費用をカバーするのか、それともより長い生産期間をカバーするのかを常に確認してください。

フェロシリコンの消費に影響するものは何ですか?

これらの要因は、回収されたマグネシウム 1 トン当たりの実際のフェロシリコン要件に影響を与えます。これらは、反応全体における 2 つのマグネシウム原子ごとに 1 つのシリコン原子という理想的な化学量論比を変更しません。

マグネシウム生産のためのフェロシリコン 75 仕様

購入時マグネシウム製造用フェロシリコン 75、グレード名だけでは、許容可能な出荷を定義するのに十分ではありません。注文前に、シリコン含有量、不純物の制限、粒子サイズ、バッチの一貫性について合意する必要があります。

市販のフェロシリコン 75 の指定は、適用される規格およびサプライヤーの仕様に応じて、さまざまな化学オプションをカバーする場合があります。当社が公開している製品情報には、特定の路床に対するさまざまなシリコンおよびアルミニウムの制限が含まれています。したがって、購入者は契約上の正確なシリコン範囲と、対応するバッチの分析証明書 (COA) を確認する必要があります。

不純物の要件は、マグネシウム工場の実際の生産プロセスと最終製品の仕様に基づく必要があります。不純物の移動は還元および凝縮の条件に依存するため、フェロシリコン中にある元素が存在しても、同じ量が凝縮したマグネシウムに入るということは必ずしも意味しません。

化学物質の制限、検査、および COA 要件の詳細については、当社の Web サイトを参照してください。フェロシリコン 75 仕様ガイド.

マグネシウム製造用のフェロシリコン粒子サイズ

粒子サイズの選択では、以下を区別する必要があります。納品されたフェロシリコンのサイズそして削減に使用される準備済み飼料サイズ。これらは必ずしも同じではありません。

マグネシウムプラント用フェロシリコン 75 塊サイズ

フェロシリコンは塊状または破砕物として納品される場合があります。一般的な市販の塊のサイズには 10 ～ 50 mm および 10 ～ 100 mm が含まれますが、適切なサイズは工場の製粉設備と供給要件によって異なります。

混合およびブリケッティングの前にフェロシリコンを粉砕するプラントの場合、供給される塊のサイズは主にミルの適合性、スループット、取り扱い、および材料の損失に影響します。

練炭用に準備されたフェロシリコン サイズ

ピジョンプロセスでは、フェロシリコンは通常、焼成されたドロマイトと混合される前に粉砕されます。細かくて十分に均一な粒子は、ブリケット全体に還元剤を分散させ、反応物間の接触を可能にするのに役立ちます。

ただし、粒子が小さいほど自動的に優れているわけではありません。過度の研削は、エネルギー消費、粉塵の発生、取り扱いの困難を増大させる可能性があります。微細な素材は、不適切な保管または加工条件下では酸化しやすくなる場合もあります。

したがって、目標の粉末サイズは、単一の普遍的な推奨粒子サイズではなく、プラントで確立された粉砕、混合、練炭プロセスによって定義される必要があります。

マグネシウム植物は塊か粉末を購入する必要がありますか?

適切な粉砕装置を備えた工場では、製造中に最終的な粒度分布を制御できるため、フェロシリコン 75 の塊を好む場合があります。予め粉砕されたフェロシリコンまたは粉末状のフェロシリコンを購入すると、現場での粉砕が軽減される可能性がありますが、粉塵管理、保管、梱包、供給に関して異なる要件が発生します。

見積りを依頼する際は、入荷する材料のサイズと、プロセスに必要な準備済みのフィードのサイズの両方を指定してください。

さらに詳しいガイダンスについては、「フェロシリコン粒子サイズガイド.

マグネシウム製錬用のフェロシリコン 75 を評価する方法

サプライヤーを比較する場合は、トン当たりの見積価格以上のものを考慮する必要があります。目的は、材料が仕様を満たしており、許容可能な総コストで一貫したマグネシウム生産をサポートしているかどうかを判断することです。

ステップ 1: 化学組成を確認する

実際のフェロシリコン 75 バッチの COA をリクエストします。シリコン含有量と指定されたすべての不純物制限を購入要件に照らして確認してください。必要に応じて、サプライヤーの結果を独自にサンプリングした資料と比較します。

ステップ 2: 粒子サイズと取り扱いの確認

納品された材料が粉砕、粉砕、供給装置に適合するかどうかを確認してください。サイズ分布、微粉含有量、梱包および取り扱い要件を確認してください。

ステップ 3: 同等の削減試験を実施する

新しいサプライヤーまたはグレードをテストするときは、主要なプロセス条件を可能な限り一貫した状態に保ちます。焼成したドロマイトの組成、装入比、粉砕条件、ブリケットの準備、還元温度、真空レベル、および還元時間を記録します。

既存のプロセスと同じ報告基準を使用して、結果として生じるマグネシウム生産量と実際のフェロシリコン消費量を測定します。

ステップ 4: マグネシウムの 1 トンあたりのコストを比較する

フェロシリコン 75 の最低購入価格は、必ずしもマグネシウムの製造コストを最低にするわけではありません。消費された合金の量、加工および取り扱いコスト、マグネシウムの回収および材料関連の損失を比較します。

試験結果を使用して、新しい材料が現在承認されているフェロシリコン供給に対して測定可能な利点をもたらすかどうかを確認します。 1 回の削減チャージの成功だけでは、一貫したパフォーマンスの十分な証拠にはなりません。

マグネシウム製造用フェロシリコン 75: FAQ