新型真空热还原法制镁工艺分析

ｉ
鳗
上 ） 还 原 温 度 需 高 于 １２ ０℃ ； 真 空 、 温 条 件 ， ０ 在 高
下 ， 原罐性 能 下 降 严 重 ， 耗 大 ， 成 生 产 成 本 高 还 损 造 昂 ＿ 。因此从 资 源利 用 、 境 保 护 、 本 合 理 控 制 ４ Ｊ 环 成 方 面 出发 ， 法 已 不 符 合 当 前 绿 色 冶 金 的 发 展 趋 该
由式 （ ） （ ） 算 得 ： 常 压 条 件 下 ， Ｔ＝１ ３ ，４ 计 在 当
５ ９ Ｋ时 ， Ｇ ０ 当 Ｔ＝１７ ８Ｋ时 ， Ｇ ＝ 。本文 ６ Ａ ＝ ； ６ Ａ ０ 所用 Ａ ｌ—Ｓ ｉ—Ｆ ｅ合 金 成 分 为 ： ｌ２ ． ３ ， ｉ Ａ ８ ８ ％ Ｓ
２ Ａ — ｉ ｅ 金 热 法 制镁 工 艺 热 力 ｌ Ｓ —Ｆ 合 学 分 析
新 型 真 空 热 还 原 法 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 镁 工 艺 分 析
胡文鑫 ， 刘 建 ， 乃 祥 冯
（ 北 大 学 材料 与 冶金 学 院 ， 宁 沈 阳 １０ ０ ） 东 辽 １０ ４
摘
要： 通过对 真空条件下 Ａ —ｓ —Ｆ 合金还原 白云石煅 白的热 力学分 析及 实验研究 ， 到真 空 ｌ ｉ ｅ 得 条件下还 原反应的吉布斯 自由能及反 应临界温度 ， 定工艺可行性 ； 确 所进 行还 原实验 的结 果表 明 ： 在还原温度 １ ４ 还原时间 ２ｈ 真空度 ４Ｐ 、 团压力 ５ ａ ３Ｋ、 ４ 、 ａ制 ０ＭＰ 条件下 ， 可获得 ８ ． ％的镁收率 ， 比同等条件下硅热 法镁 还原率仅为 ７ ． ％ 。 ６４ 相 ３９
应 的活 性部 分 。
金属镁 及 其合 金 因具 有质 轻 、 比强 度 高 、 削性 切
好 、 于 回收 等优 点 ， 易 已广 泛 与航 空 航 天 、 子 等专 电
业和 民用 领域 ， 场需 求 量 巨大 。我 国 白云石 、 市 菱镁
矿资 源丰 富 ， 过 真 空 热 还 原 法 生 产镁 是 当前 的 主 通
收 稿 日期 ：０ ０— ５—２ ２１ ０ ４
在本 实 验还 原温 度 １２ ３—１ ４ ７ ３ Ｋ范 围 内 ， 金组 ４ 合
作者 简介 ： 文鑫（ ９４ ） 男 ，内蒙古锡林 浩特市人 ， 胡 １８ 一 ， 博士研究生 ， 有色金属冶金专业 。
根 据 对 实验 结束 后 固体 残 渣进 行 的 Ｘ Ｄ衍 射 Ｒ
分析 得 出 （ １ ， 渣 主 要 由 １ Ｃ Ｏ ・ Ａ — 图 ）残 ２ ａ ７ １Ｏ 、
４ ．０ ；ｅ１ ．％ 。根 据 Ａ —ｓ —Ｆ １１％ Ｆ ６６ ｌ ｉ ｅ合 金 三 元 活
度 计算 模 型 Ｊ及 １２ ３Ｋ 时 Ａ —ｓ —Ｆ 元 合 金 ， ７ ｌ ｉ ｅ三
第 ２ 第 ４期 ６卷 ２１ ０ ０年 ８月
有
色
矿
冶
Ｖ０ ． ６． ４ １２ №
Ａｕ ｕ ｔ２ ０ ｇ ｓ ０１
ＮｏＮ —Ｆ ＥＲＲＯＵＳ Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｍ
文 章 编 号 ：０ ７—９７ （ ０ ０ ０ ０ ３ ０ １０ ６ Ｘ ２ １ ）４— ０ ９— ３
液 相 区 的等活度 线 数 据 ， 合 按 近似 正 规 溶 液 模 型 结 中的活 度 系数 与温 度 关 系 ： ： ， 算 得 到 计
２ ＩＹｆ １， Ｊ
２ ａ ・ ｉ 未 反应 的 Ｍｇ 和 Ｃ Ｏ组 成 ， 还原 过 Ｃ Ｏ ＳＯ ， Ｏ ａ 故
程按 下述 反应 进行 ： ２ Ｍｇ ｓ １ Ｏ（ ）＋１ Ｃ Ｏ（ ）＋１ ［ １ ２ａ ｓ ４ Ａ ］＝２ Ｍｇ ｇ １ （ ）＋
要工 艺 ， 中又 以硅 热 法 的应 用 最 为 广 泛 ¨ ｊ 当 。但
宙
硅热 法炼 镁 能耗 较 高 ： 还 原 阶段 ， 生 产 １ｔ 需 在 每 镁 消耗标 准煤 ８～１ ， 时 热效 率 很 低 ， 终 污 染 物 ０ｔ同 最
排 放严 重 ； 硅热 法 由于 为 固 一固反 应类 型 ， 之 还原 加 剂 活性 不足 ， 致 还 原 阶 段 周 期 较 长 （ 为 ８ ｈ以 导 多
Ａ ５ ９ — ６ ． ５ Ｇ ＝３５ ９０ ０ ２２ ８ ５ Ｔ Ａ ４ １８ ０—２ ９ ９ Ｇ ＝ ４ ４ ４ ．Ｔ （） ３ （） ４
收率 的同时 ， 降低 生产 能耗 、 高 热 能效 率 、 短 还 提 缩 原反 应周 期 以及 降低 生 产成 本 。
关键 词 ： 真空热还原 ； 镁冶炼 ； Ｉ ｉ ｅ合金 ； Ａ —Ｓ —Ｆ 热力 学分析
中 图 分 类 号 ：Ｆ ０ Ｔ ８３ 文 献标 识 码 ： Ａ
ｌ 刖
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１ Ｃ Ｏ ・ Ａ ２ ３ Ｓ ２ ａ ７ １ （） Ｏ ＋ Ｍｇ ｇ ２ （）
（） １ （） ２
２ Ｏ（）＋ Ｃ Ｏ（ ）＋［ｉ Ｍｇ Ｓ ２ ａ Ｓ ｓ］＝２ ａ ・ ｉ２ Ｓ Ｃ Ｏ ＳＯ （ ） 式 中 ［ ｉ 、Ａ ］ ｓ］ ［ １表示 Ａ —ｓ —Ｆ 金 中参 与 反 ｌ ｉ ｅ合
势 。 针 对硅 热 法 所 存 在 的 问题 ， 文 采 用 Ａ —Ｓ — 本 ｌ ｉ Ｆ 合 金作 为 还 原 剂 ， 工 艺进 行 了 理 论 分 析 ， 与 ｅ 对 并 硅热 法 炼镁 过程 进行 比较 。重点 考查 在保 证 较高 镁
图 １ 反 应 残 渣 的 Ｘ Ｄ 图谱 Ｒ
Ｆ ｇ １ Ｔ ｅ ＸＲＤ ｐ ｔ ｒ ｆｒ ｄ ｃ ｉｎ ｒ ｓ ｕ ｉ． ｈ ａｔ ｎ ｏ ｅ ｕ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ｏ ｄ
根据 反应 （ ） （ ） １ ， ２ 中各 物质 的吉 布斯 自由能变 数据 ， 设计 热力 学 循环 ， 以得 到反 应 （ ） （ ） 可 １ ， ２ 的吉 布斯 自由能变 Ａ 和 Ａ 别 为 ： Ｇ Ｇ 分