真空碳热还原煅白制取金属镁实验研究

摘要

本文综述了镁的物理、化学性质,镁的资源,白云石的综合利用,镁的生产方法,镁和镁合金的应用等,并进行了白云石煅烧和煅烧白云石真空碳热还原的实验研究.真空碳热还原要求对白云石进行煅烧处理,使白云石完全分解,脱除其中结合的CO<,2>和挥发分,以减少抽真空作业,保证还原反应的顺利进行;烧成物料疏松,致密度低,比重轻,MgO不发生重晶,晶粒细小,煅白活性高,反应性能强.通过对烧成料的物相分析,白云石在煅烧过程中生成物相的次序为MgO、CaCO<,3>和CaO,即白云石的分解先是通过镁质化分解生成MgO和CaCO<,3>,再通过钙质化分解,即CaCO<,3>分解为CaO而完成的.反应过程先以CO<,3><'2->的扩散控速,扩散至表面的CO<,3><'2->分解为CO<,2>和O<'2->,O<'2->和Mg<'2+>结合生成MgO包裹层,内部CO<,3><'2->和Ca<'2+>结合生成CaCO<,3>,过程为界面收缩机理,而后是CO<,3><'2->分解产生的O<'2->和Ca<'2+>结合生成CaO,产物CO<,2>的扩散成为控速步,反应机理变为扩散控速;煅烧白云石的活性度并不是简单地随煅烧温度的升高而增大,而是随温度的提高、保温时间的延长先是上升,出现最大值,再变小,这是因为随保温时间的延长,MgO、CaO晶粒长大,晶格缺陷得以矫正的缘故;烧成料在空气中久置会重新生成碳酸盐、吸湿而大大降低水化活性度;对白云石矿要求SiO<,2>、Al<,2>O<,3>、Fe<,2>O<,3>等杂质的含量要低;煅烧温度1000℃,保温2小时条件下烧成料可以满足还原反应的要求.煅白的真空碳热还原反应在高于1500℃条件下反应进行得完全,物料中的镁挥发率最高可达到88.52﹪;控制冷凝温度在400-550℃,冷凝空间的温度均衡,冷凝物以纤维状晶而不是粉状冷凝出来,CO在冷凝器壁上的分解生成C的反应减少,对冷凝产物的沾染也小;反应进行过程中,炉内的压力会发生变化,在700℃左右物料中的炭自身发生变化使炉内压力出现高值,为减少抽真空作业,需要在此温度下的对物料焦化操作,第二高值出现于C和煅白发生的还原反应,因而可根据炉内压力的变化判断反应进行情况.

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1镁的物理性质

1.2镁的化学性质

1.3镁资源

1.3.1菱镁矿

1.3.2白云石矿

1.4盐湖资源

1.5镁的生产方法

1.5.1氯化镁熔盐电解法

1.5.2热法

1.6镁和镁合金

1.6.1镁合金分类

1.6.2镁合金的应用

1.7课题的提出、研究的内容和目的

第二章 煅烧白云石实验研究

2.1引言

2.2原料

2.3方法及测试

2.4结果及讨论

2.5结论

第三章 煅白真空碳热还原热力学分析

3.1金属氧化物的真空还原

3.2真空碳热还原煅白

第四章 冷凝物的形成

4.1金属蒸气的冷凝

4.2冷凝相的状态

4.3冷凝条件、结晶形态

第五章 真空碳热还原煅白

5.1原料

5.2设备

5.3方法

5.4结果及讨论

5.5结论

结论

参考文献

附录A已发表与接受的论文

致谢