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氧化镁真空碳热还原反应动力学研究

2017-08-10 17:00 浏览:453    评论:0       
核心摘要:郁青春 杨斌 马文会 李志华 戴永年(昆明理工大学材料与冶金工程学院 昆明 650093)摘要:对真空条件下用碳还原氧化镁反应进行动

郁青春 杨斌 马文会 李志华 戴永年
(昆明理工大学材料与冶金工程学院 昆明 650093)


摘要:对真空条件下用碳还原氧化镁反应进行动力学分析。实验结果表明氧化镁真空碳热还原反应是C直接还原MgO,还原反应机制符合界面化学反应模型,动力学方程为 =0.192 t,表观活化能 =221.4kJ/mol。

关键词:真空冶金,碳热还原,动力学

  我国镁工业自上个世纪中期以来取得了飞速发展,镁产量及出口量迅速增长,从镁产品的进口国一跃成为世界上重要的镁产品出口国,成为世界镁工业及镁市场的重要组成部分[1]。2005年原镁产量已达46.7万吨,出口量为35.3万吨,占世界市场份额的75%,金属镁已成为继铜、铝、铅、锌之后的第五大有色金属。

金属镁的生产方法可分为两大类[2]:一类是电解法,另外一类是热还原法,根据还原介质的不同又可分为硅热还原法和碳热还原法,硅热还原法在工业应用上比较成功的是皮江法。电解法生产过程是连续的,生产成本比皮江法低,故得到广泛应用。但电解法工艺复杂,投资大;生产过程中会产生有毒气体—氯气,其废气、废水、废渣的处理任务重,费用大。相反皮江法炼镁具有生产流程简单,生产规模灵活,建设投资少等特点,但皮江法生产成本高,产能低,能耗高。

  从前的碳热法炼镁工艺没有考虑使用真空技术,还原温度高(﹥1800℃),还原后所获得的镁为镁粉,需经过压团、再蒸馏后才能获得结晶镁,经熔化、铸锭后才能获得商品镁,而且镁粉容易爆炸,生产安全性差。将真空冶金技术用于金属镁的制取,利用廉价的煤代替昂贵的硅铁,与常压碳热还原反应相比,反应温度有所降低,气态的金属镁冷凝后直接得到结晶镁,省去了后续镁粉再蒸馏工艺。用自行研制的内热式真空炉代替还原罐,真空炉的规模可以突破罐子容量的限制,提高热效率和单台设备的产能,改善劳动条件,提高生产的安全性。由于所有的冶金过程都在密闭的真空系统中进行,很少有废气、废水、废渣排放到环境中,对环境污染小,因此采用真空冶金的方法提取金属镁将具有良好的经济效益和社会效益。

  本文针对氧化镁的真空碳热还原开展反应动力学研究,可为白云石矿碳热还原制备金属镁工艺的优化设计和优化操作提供重要依据。

(责任编辑:小编)
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