有色冶金原理鎂

有色金屬冶金學(xué)

Non-ferrousMetallurgyMagnesiumMetallurgy

鎂冶金〔二〕12.3ThermalReductionMethods根據(jù)復(fù)原劑的不同，熱復(fù)原法煉鎂可分為三種：碳熱復(fù)原法以木炭、煤、焦炭等碳質(zhì)資料作為復(fù)原劑，反響式：此反響是可逆反響。規(guī)范形狀下，溫度高于1850℃反響向右進(jìn)展；低于1850℃時(shí)那么向左。因此，為了防止冷卻時(shí)，鎂被CO氧化為MgO，需用大量與鎂不反響的中性氣體(如氫氣)將混合氣體產(chǎn)物帶出高溫區(qū)急冷下來。故雖然此法的復(fù)原劑較廉價(jià)，但由于消費(fèi)時(shí)需求大量氫氣以及平安問題，目前已停用。2碳化物法其反響式為：添加少量螢石(CaF2)粉能加速反響過程。反響在900~1100℃及100Pa下進(jìn)展，鎂的收率可到達(dá)65%。但由于CaC2的活性較低，又易吸濕，物料流量大等緣由，此法目前也已停用。3金屬熱復(fù)原法用金屬或合金作為復(fù)原劑的熱復(fù)原過程。其反響通式能用作復(fù)原劑的金屬很多。但從經(jīng)濟(jì)方面思索，工業(yè)上主要用含Si75%的硅鐵合金(Ferrosilicon)作復(fù)原劑，此時(shí)硅鐵中的硅起復(fù)原作用，鐵不起作用。此時(shí)又叫做硅熱法(SilicothermicProcesses)。在某些場(chǎng)所也用鋁硅合金作復(fù)原劑，此時(shí)硅和鋁都起作用。42.3.1硅熱法煉鎂的根本原理5B、艾漢林圖上規(guī)范生成自在能是指在規(guī)范形狀下，即參與反響的氣態(tài)物質(zhì)分壓為0.1MPa，而固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的活度均為1時(shí)的生成自在能。C、假設(shè)參與反響的物質(zhì)不是處于規(guī)范形狀，那么反響的自在能變化值G應(yīng)為：G=G0+RTlnp式中，RTlnp—反響自在能變化值的修正值。在aMe+O2=bMeO(O2為0.1MPa)方式的反響中，自在能變化值的修正值為RTlnpb(MeO)/pa(Me)·p(O2),其中pO2=0.1MPa當(dāng)MeO為固態(tài)，Me為氣態(tài)時(shí)，那么G=G0-RTlnpa(Me)由此可見，當(dāng)金屬M(fèi)e的原始?jí)毫π∮?.1MPa時(shí)，RTlnpaMe為正值,G0值為負(fù)值，結(jié)果使G值的負(fù)值減小即自在能改動(dòng)值曲線向上挪動(dòng)。對(duì)于反響2Mg+O2=2MgO，當(dāng)其原始Mg分壓小于0.1MPa時(shí)，曲線位置向上挪動(dòng),意味著硅復(fù)原氧化鎂的能夠性增大。6常壓下用硅復(fù)原溫度需超越2100℃，當(dāng)復(fù)原后的SiO2與MgO造渣生成2MgO·SiO2渣時(shí)，復(fù)原溫度降至1790℃，假設(shè)爐料中有CaO存在，能呵斥2CaO·SiO2渣，復(fù)原溫度降至1550℃。因此，用硅〔鐵〕復(fù)原白云石時(shí)，生成了穩(wěn)定的化合物二鈣硅酸鹽，此時(shí)復(fù)原起始溫度降低約600℃，所以用白云石做原料是有利的。7用硅復(fù)原氧化鎂〔白云石〕的平均溫度隨壓力的減小而降低。剩余壓力/Pa平衡溫度/℃101325237513331700133.3143013.31235鎂的熱法實(shí)踐上是真空復(fù)原法,采取溫度1100~1250℃和真空度13.3~133.3Pa，可順利復(fù)原出鎂。真空除了可以降低復(fù)原的操作溫度之外，還能防止復(fù)原劑硅和產(chǎn)品鎂被空氣氧化。8硅鐵合金(含75%Si〕在高溫暖真空下復(fù)原白云石中的MgO，得到純鎂和硅酸二鈣鹽熔渣的反響是：2(CaO·MgO)(s)+Si(Si–Fe)(s)=2Mg(g)+2CaO·SiO2(s)Si+O2=SiO22Mg+O2=2MgO2MgO+Si=2Mg+SiO292.3.2硅熱復(fù)原法消費(fèi)實(shí)際按所用設(shè)備不同,分為:皮江法(PidgeonProcess),巴爾札諾法〔BalzanoProcess),瑪格尼法〔MagnethermProcess)10(1)PidgeonProcess〔1940年〕消費(fèi)流程特點(diǎn)：復(fù)原設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，容易操作管理；可利用多種能源進(jìn)展復(fù)原消費(fèi)缺乏：熱利用率低，產(chǎn)能低，復(fù)原罐價(jià)錢昂貴，本錢遠(yuǎn)高于電解法11原料與工藝參數(shù)白云石〔Mg不低于30%，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒(0℃〕，硅鐵〔Si75%),CaF2(螢石)(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%),熔劑反響式：設(shè)備蒸餾罐用無縫鋼控制成,臥式.操作溫度1200℃,外部加熱.罐長(zhǎng)3米,內(nèi)徑28厘米,裝料160kg。121314消費(fèi)過程：A、預(yù)熱期：預(yù)熱爐料，除去部分CO2和水B、低真空加熱期：除去全部CO2和水C、高真空加熱期真空度13.3~133.3Pa，溫度1200℃，時(shí)間9h。鎂的蒸餾效率計(jì)算公式鎂=[產(chǎn)出的鎂量/按硅量計(jì)算的鎂量]×100%15消費(fèi)閱歷A、白云石中氧化硅或硅酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超越2%：會(huì)妨礙白云石的反響活性；B、白云石中堿金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超越0.15%：污染鎂冠，使鎂冠在空氣中著火熄滅；C、添加2%的氟化鈣做催化劑；D、可運(yùn)用鋁硅合金或廢鋁做復(fù)原劑16討論：為什么運(yùn)用75%的硅鐵作復(fù)原劑？85%、75%、45%和25%四種硅鐵，其中，83%的硅鐵在合金組織中幾乎全部是以游離硅存在；75%硅的硅鐵是由游離硅和FeSi2存在；45%硅的硅鐵是由FeSi2和FeSi組成；25%的硅鐵完全是由FeSi和Fe3Si2組成。之所以采用75%硅鐵合金作為復(fù)原劑，是綜合思索了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩方面要素。17硅鐵中含硅量不同，其復(fù)原才干不同。在其它條件一樣的情況下，隨著硅鐵中含硅量添加，復(fù)原所得鎂的產(chǎn)出率提高但當(dāng)含硅量超越75%以后，鎂產(chǎn)出率以及鎂的平衡蒸氣壓添加的幅度很小思索到含硅量越高的硅鐵其價(jià)錢越貴，因此選用75%的硅鐵作復(fù)原劑比較合理18影響復(fù)原過程的要素：煅燒白云石質(zhì)量：活性、分解率、雜質(zhì)含量復(fù)原劑復(fù)原才干爐料配比：Si量高，鎂實(shí)收率提高，Si利用率降低添加劑爐料粒度及制團(tuán)：粒度太小，降低活性，太大，降低接觸面積；制團(tuán)壓力要適中復(fù)原溫度、真空度19〔2〕MagnethermProcess〔法國(guó)〕半延續(xù)特點(diǎn)：用鋁土礦和白云石作原料，硅鐵為復(fù)原劑，在真空電爐進(jìn)展復(fù)原反響，反響溫度1600~1700℃，真空度0.226~13.332kPa;一切爐料呈液態(tài)，產(chǎn)品為液態(tài)鎂，爐渣也為液態(tài)。2021222.4鎂的精煉粗鎂中的雜質(zhì)金屬雜質(zhì)：鐵、銅、硅、鋁、鎳、錳、鉀、鈉非金屬雜質(zhì)：鎂、鉀、鈉、鈣等的氯化物鎂、鈣、硅、鐵等的氧化物電解法的雜質(zhì)主要是氯化物，主要來源于電解質(zhì)，以及陰極副產(chǎn)物熱復(fù)原法的雜質(zhì)主要是金屬(鉀、鈉)及氧化物，來自爐料23用熔劑或SF6精煉熔劑組分及作用：MgCl2：能除去K、Na等堿金屬，以及非金屬夾雜中的MgOKCl和NaCl：提高熔劑對(duì)氧化物雜質(zhì)的潤(rùn)濕性，促進(jìn)熔劑對(duì)它們的吸收CaF2：增大熔劑與熔鎂間的外表張力，促進(jìn)非金屬雜質(zhì)與鎂分別除掉粗鎂中以SiO2方式存在的硅增稠劑(CaF2、MgO)：使熔劑變稠，覆蓋在熔鎂外表，構(gòu)成粘性維護(hù)層BaCl2：加重劑，使金屬鎂與熔渣很好的分別能除掉非金屬雜質(zhì)及堿金屬雜質(zhì)。操作：(1)將液態(tài)鎂加熱至710℃(2)參與精煉劑(20kg/t鎂)(3)攪拌10min(4)繼續(xù)升溫至740℃，并靜置5~10min，再降溫至710℃，然后澆鑄24添加金屬或其它化合物能除掉氧化物、氮化物和其它非金屬雜質(zhì)，不能除去金屬雜質(zhì)真空蒸餾法(升華精煉法)原理：鎂和雜質(zhì)的蒸氣壓不同，在一定的溫度和真空條件下，使鎂蒸發(fā)，而與雜質(zhì)分別除掉金屬雜質(zhì)，制取高純鎂電解精煉外表處置為了減少鎂錠在運(yùn)輸和保管時(shí)產(chǎn)生腐蝕景象而進(jìn)展外表處置。重鉻酸鹽鍍膜、浸油及油紙包裝、陽極氧化和酚醛樹脂涂層。25緒論及第一章思索題:1詳細(xì)列舉有色金屬的分類。2現(xiàn)代鋁工業(yè)的主要消費(fèi)環(huán)節(jié)和輔助環(huán)節(jié)?畫出現(xiàn)代鋁工業(yè)消費(fèi)流程簡(jiǎn)圖。3制取氧化鋁的主要礦物有哪些?鋁土礦的主要類型以及中國(guó)鋁土礦的特點(diǎn)?4畫出從鋁土礦提取鋁的簡(jiǎn)要消費(fèi)流程圖.5從鋁土礦中提取氧化鋁的主要方法?6拜耳法的原理及主要流程7拜爾法消費(fèi)氧化鋁過程中，降溫暖加水稀釋的目的？268苛性比、鋁土礦中氧化鋁的實(shí)際溶出率的概念.9拜耳-燒結(jié)結(jié)合法的方式？10鋁電解的原理及電極過程？寫出電極反響及總反響。12現(xiàn)代工業(yè)鋁電解質(zhì)酸度的概念和表示方法？13鋁電解質(zhì)的添加劑有那些？作用是什么？14電流效率的概念及計(jì)算方法？如何提高鋁電解電流效率？15鋁電解能耗的概念及計(jì)算方法？降低電耗有哪些方法？16三層液電