真空熱復(fù)原氧化鎂的理論分析與實(shí)驗(yàn)分析

真空熱復(fù)原氧化鎂的理論分析與實(shí)驗(yàn)分析通過(guò)對(duì)C、Si和Al熱復(fù)原MgO的熱力學(xué)計(jì)算，分析了不同條件下熱復(fù)原吉布斯自由能和反應(yīng)初始溫度的變化。計(jì)算結(jié)果說(shuō)明:在常壓下C、Si和Al復(fù)原MgO時(shí)，反應(yīng)初始溫度分別高達(dá)1900，2200和1600℃;通過(guò)添加CaO造渣和使用真空,不但能提高M(jìn)gO的復(fù)原率，而且使標(biāo)準(zhǔn)自由能降低;在系統(tǒng)壓力為10Pa時(shí)，碳熱復(fù)原所需的初始溫度為1100℃，參加CaO造渣的硅熱復(fù)原、鋁熱復(fù)原所需的初始溫度分別為800和690℃。在采用焦炭真空熱復(fù)原MgO的驗(yàn)證試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在1500℃下復(fù)原120min,MgO的復(fù)原率高達(dá)84.59%。

金屬M(fèi)g由于其優(yōu)良的性能因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，鎂是地殼中分布廣泛的堿金屬元素，在構(gòu)造金屬中僅次于鋁和鐵。由于鎂資源極為豐富，且鎂在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，煉鎂產(chǎn)業(yè)也需要不斷改善和提升。中國(guó)鎂資源豐富，是最大的原鎂產(chǎn)地和出口國(guó)。國(guó)內(nèi)主要采用的皮江法煉鎂工藝，是在高溫真空下通過(guò)硅鐵復(fù)原煅白中的MgO獲取金屬M(fèi)g的工藝。由于皮江法工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后，能耗高，污染嚴(yán)重等原因使之成為國(guó)家限制發(fā)展項(xiàng)目，從而迫切要求中國(guó)研究者尋找新的熱法煉鎂工藝。如**科技大學(xué)的鈣熱復(fù)原法、東北大學(xué)的鋁熱復(fù)原法、***理工大學(xué)的碳熱復(fù)原法、**大學(xué)的熔融復(fù)原法等等，均是種種新的嘗試。然而，所有的熱復(fù)原氧化鎂工藝技術(shù)都是建立在熱復(fù)原氧化鎂熱力學(xué)的根底上的，因此對(duì)熱復(fù)原氧化鎂的熱力學(xué)及其影響因素開(kāi)展最基本的分析計(jì)算和研究是十分必要的。

本文通過(guò)對(duì)采用不同復(fù)原劑復(fù)原MgO的熱力學(xué)開(kāi)展了比照分析，研究了添加造渣劑CaO和真空條件對(duì)MgO熱復(fù)原的影響，并在真空下采用焦炭開(kāi)展了碳熱復(fù)原MgO驗(yàn)證試驗(yàn)。

結(jié)論

(1)對(duì)不同復(fù)原劑常壓下熱復(fù)原MgO開(kāi)展了熱力學(xué)計(jì)算，采用Si，Al，C常壓下分別在2200，1600,1900℃時(shí)能與MgO發(fā)生復(fù)原反應(yīng)。

(2)在Si和Al熱復(fù)原MgO時(shí)，會(huì)發(fā)生造渣反應(yīng)，在降低復(fù)原初始溫度的同時(shí)，也分別使50%和25%的MgO因參與造渣反應(yīng)而不能被復(fù)原。通過(guò)參加CaO替代MgO開(kāi)展造渣反應(yīng)，不但能防止MgO的浪費(fèi)，而且在常壓下使硅熱復(fù)原和鋁熱復(fù)原的初始溫度分別下降到1550和1370℃。

(3)真空的使用能夠使熱復(fù)原煉鎂的工藝進(jìn)一步下降，通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算，碳熱復(fù)原和參加CaO造渣的硅熱復(fù)原、鋁熱復(fù)原在系統(tǒng)壓力為10Pa時(shí)，復(fù)原所需的初始溫度分別為1100，800和690℃。

(4)在真空下采用焦炭開(kāi)展了碳熱復(fù)原MgO驗(yàn)證試驗(yàn)