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鈹技術(shù)工藝發(fā)展趨勢分析(立項(xiàng)申請報(bào)告)

網(wǎng)址:m.jiuaninvest.com 來源:資金申請報(bào)告范文發(fā)布時(shí)間:2018-10-12 16:58:22

第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、水口山金屬鈹生產(chǎn)流程的改進(jìn)

水口山金屬鈹珠生產(chǎn)線復(fù)產(chǎn)項(xiàng)目的實(shí)施,是一種機(jī)遇,要使金屬鈹?shù)囊睙捈夹g(shù)達(dá)到一個(gè)新的水平,首先要將過去不能回收利用的中間物料合理的循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)全流程閉路。根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科研成果,通過 分析 比較認(rèn)為:在主流程不變的前提下,將溶液狀態(tài)的中間物料(母液、渣水)和固體狀態(tài)的中間物料(還原渣、煙塵)分開處理,實(shí)現(xiàn)回收閉路是最有效的方案。

1)母液和渣水的凈化回收

生產(chǎn)1t金屬鈹產(chǎn)生的母液量大約16m3(Bel5g/L),渣水28m3(Be12g/L)。兩者雜質(zhì)含量不高,可調(diào)配為適合的氟鈹比,只要稍加凈化,便可達(dá)到生產(chǎn)Be-01級鈹珠要求。所以二者的回收目標(biāo)是產(chǎn)出Be--01級鈹珠。母液、渣水回收流程如圖所示。

2)還原渣和煙塵的浸出回收

生產(chǎn)1t金屬鈹珠產(chǎn)生10t的還原渣(Be1.5%—2%),約1.8t(Be8%)的煙灰。還原渣的主要成分是氟化鎂,其中含有粒度小于1mm的金屬鈹粒。鈹渣分離過程帶進(jìn)污染物的機(jī)會很多,所以它的雜質(zhì)含量較高。還原過程產(chǎn)生的煙灰中鈹?shù)闹饕螒B(tài)是氧化鈹,還有氟化鈹,氧化鎂等。

兩種物料的共同特點(diǎn)是:其中的鈹難以浸出,只有在較高的氫氟酸濃度下才有較滿意的浸出率;浸出液的雜質(zhì)含量高,深度凈化的難度大。

在較高氫氟酸濃度下,浸出后的還原渣含鈹接近0.1%,浸出效率達(dá)95%以上。浸出后煙灰含鈹?shù)陀?.5%,浸出效率大于90%。浸出液含鈹20~30g/L,含鐵1-3g/L。

向浸出后的濾液中加入碳酸鈣提高pH,當(dāng)pH升高到6-7時(shí)濾液中的鋁和鐵鈹大量的除去。過濾后向?yàn)V液中加入回收的氟化銨,然后再進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶,分解還原。在沒有其它凈化措施的情況下,產(chǎn)出的金屬鈹中鐵可達(dá)0.3%-0.5%,完全適合制作鈹鋁中間合金的要求。這一過程可以消耗一部分回收的氟化銨。

3)氟化銨的利用

在氟鈹化銨分解過程中除得到氟化鈹外,還得到氟化銨,其是通過干法捕集回收的。生產(chǎn)1t鈹珠,同時(shí)產(chǎn)出8.2t的氟化銨,必須加以利用。

氟化銨在上述還原渣和煙灰回收中已用去約30%,余下的70%(8.2×70%=5.74t)需另找用途。

金屬鈹作為鎂鋁合金微量元素添加劑有十分獨(dú)特的作用,加入0.001%的鈹即可防止熔鑄過程中鎂的燒損,從而減少夾渣,改善合金的性能。全世界鎂合金的用量以每年10%的速度增加。近幾年來,含鈹4%左右的鈹鋁中間合金用量有了很大的增長,預(yù)計(jì)國內(nèi)用于鈹鋁中間合金的鈹達(dá)3~5t。這種鈹?shù)募兌纫蟮?,即使含鐵達(dá)1%也可達(dá)到中間合金產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。

為適應(yīng)這種需求,需要生產(chǎn)一種鈹鋁中間合金用鈹珠(合金級鈹珠)。這種鈹珠的成本低,雜質(zhì)含量要求不高,回收的氟化銨便成為首選的原材料之一。

除圖中生產(chǎn)的等外鈹珠(實(shí)際上屬于合金級鈹珠)外。還專門設(shè)計(jì)了一種用工業(yè)氫氧化鈹、工業(yè)鎂錠、回收氟化銨等廉價(jià)原材料生產(chǎn)的合金級鈹珠產(chǎn)品,每千克的成本較正常產(chǎn)品低1000元左右。

合金級鈹珠一方面是適應(yīng)市場的需要,另外也是為了充分利用回收的氟化銨,做到物盡其用。根據(jù)計(jì)算,每生產(chǎn)1t金屬鈹珠回收的氟化銨量可生產(chǎn)合金級鈹珠約300kg,其數(shù)量遠(yuǎn)不及市場要求。軍工市場仍然是有限的,為充分發(fā)揮復(fù)產(chǎn)后的金屬鈹生產(chǎn)能力,可生產(chǎn)更多的合金級鈹珠。

2、改進(jìn)后的金屬鈹生產(chǎn)流程的特點(diǎn)

水口山金屬鈹珠生產(chǎn)線復(fù)產(chǎn)后的流程設(shè)計(jì)并沒有簡單地模仿國外流程,主要是根據(jù)企業(yè)過去幾十年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。如鹽析結(jié)晶法生產(chǎn)(NH4)2BeF4結(jié)晶,雖然是導(dǎo)致母液和渣水不能回收利用的主要原因,但其避免了大量溶液的蒸發(fā),使生產(chǎn)過程和設(shè)備簡單。保留這一方法,也就是保留金屬鈹生產(chǎn)的主體流程,使復(fù)產(chǎn)后的生產(chǎn)組織和管理少走彎路。

水口山復(fù)產(chǎn)后的金屬鈹珠生產(chǎn)流程見圖4,其中虛線所示為復(fù)產(chǎn)后增加的部分。

流程中產(chǎn)生的所有含鈹物料都得到合理的回收和利用,實(shí)現(xiàn)了全流程的閉路,在這一點(diǎn)上已達(dá)到美國布拉什威爾曼流程同樣的效果。流程閉路有利用于降低成本,提高競爭力。從工藝角度看,流程中只有少量的棄渣產(chǎn)生,只要操作管理得當(dāng),不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。

在生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí),設(shè)計(jì)不同質(zhì)量要求的產(chǎn)品,使成本降低,物盡其用,利于發(fā)揮系統(tǒng)的生產(chǎn)能力,適應(yīng)市場的需求,提高效益。

過去金屬鈹珠的直收率為45%,復(fù)產(chǎn)后2006年上半年達(dá)到了70%。隨著工人操作水平的提高和管理的進(jìn)步,回收率提高還有較大的空間。

3、金屬鈹珠的質(zhì)量

1)金屬鈹珠的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行的金屬鈹珠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為1986年發(fā)布的GB262-86,它在1975年發(fā)布的YB855-75標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)高純鈹珠級別Be-02,此標(biāo)準(zhǔn)中將金屬鈹珠分為3個(gè)級別

Be-02級金屬鈹珠是1984-1985年間為滿足當(dāng)時(shí)國防科研需要而特別試制的產(chǎn)品,共產(chǎn)出了300kg左右,之后這種鈹珠再沒有定貨。復(fù)產(chǎn)前鈹珠有90%可達(dá)Be-01級,如要達(dá)到Be-02級的要求,則必需采取新的工藝和設(shè)備。由于Be-02鈹珠當(dāng)時(shí)沒有實(shí)際需求,復(fù)產(chǎn)改造工程仍按Be-01進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2)金屬鈹珠產(chǎn)品的質(zhì)量

2004年10月改造工程投產(chǎn)后,金屬鈹珠的質(zhì)量可以100%的達(dá)到Be-01要求。由于鈹材整體質(zhì)量水平提升,對鈹珠的質(zhì)量水平提出了新的要求。

2005年初,用戶急需Be-02級鈹珠,而且要求今后金屬鈹珠的質(zhì)量大部分要達(dá)到Be-02級水平。2005年3月水口山六廠按新的高純鈹工藝生產(chǎn)了一定數(shù)量的鈹珠,滿足了用戶的需求。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、金屬鈹?shù)囊睙捁に?/p>

1)工藝原理

具有一定規(guī)模的金屬鈹?shù)墓I(yè)生產(chǎn)采用的是氟化鈹鎂熱還原法,美國、哈薩克斯坦、中國、印度都是如此。

氟化鈹鎂熱還原法生產(chǎn)金屬鈹大體上可以分為以下幾個(gè)步驟:

(1)制備具有一定純度的氟鈹化銨晶體:

Be(OH)2+2NH4HF2=(NH4)2BeF4+2H2O(1)

(2)氟鈹化銨加熱分解成玻璃狀的氟化鈹:

(NH4)2BeF4=BeF2+2NH4F(2)

(3)用鎂將氟化鈹還原成金屬鈹珠:

BeF2+Mg=Be+MgF2(3)

(4)金屬鈹珠在真空下熔鑄成鈹錠。

水口山金屬鈹?shù)纳a(chǎn)只有前面3步,真空熔鑄在寧夏西材院進(jìn)行。

2、生產(chǎn)流程

1)美國布拉什威爾曼的金屬鈹冶煉流程

氫氧化鈹和冶煉、加工過程產(chǎn)生的含鈹廢料用氟氫化銨溶解,得到氟鈹化銨溶液。加入石灰提高PH值,除去物料中的鋁;濾除殘?jiān)螅蛉芤褐屑恿蚧锶コ芤褐械蔫F和重金屬離子(凈化過程);將溶液蒸發(fā),冷卻結(jié)晶,離心分離,母液返回蒸發(fā),氟鈹化銨晶體進(jìn)入烘干工序;氟鈹化銨加熱分解得到氟化鈹和氟化銨。氟化鈹是下一工序的原料,氟化銨則用水吸收達(dá)到一定濃度后加配氫氟酸形成氟氫化銨溶液,返回溶解工序使用;氟化鈹配入一定量的鎂,在高溫下還原成金屬鈹和氟化鎂,冷凝后,將金屬鈹珠和氟化鎂渣分離:最后真空熔鑄。

上述流程中產(chǎn)生的中間物料氟化銨、結(jié)晶母液和含鈹廢料都在閉路中循環(huán),所以鈹?shù)幕厥章矢?90%)。
 

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