碳热还原氧化法制备氧化镁粉体研究
B4C的研究现状及发展前景
B4C的研究现状及发展前景赵亮; 李艳国; 邹芹; 王明智【期刊名称】《《金刚石与磨料磨具工程》》【年(卷),期】2019(039)005【总页数】7页(P123-129)【关键词】B4C; 烧结; 添加剂; 制备【作者】赵亮; 李艳国; 邹芹; 王明智【作者单位】燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004; 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛 066004【正文语种】中文【中图分类】TQ127.1; TG73B4C具有六角菱形晶格，单位晶胞中含有15个原子，其中12个原子(B11C)构成了二十面体，位于菱面体的顶角，剩下的3个原子在菱面体最长的体对角线上构成C—B—C链[1],链的每一端都以共价键连接到3个不同二十面体的原子上，使B4C结构稳定。
B4C最突出的特点是硬度高、耐磨性能好。
其维氏硬度达55～67 GPa，仅次于金刚石和立方氮化硼，加上其良好的耐高温性，使之成为理想的高温耐磨材料，已在多领域得到应用。
如用作研钵、气体轴承、喷砂嘴等耐磨零件[2]；将B4C涂层包覆于金属刀具、钻头表面，可提高工具的耐磨性能、延长其使用寿命；用于其他硬质材料如硬质合金、宝石、工程陶瓷等的抛光、精研或粉碎过程，可取代金刚石，大大降低硬质材料的加工成本。
已有人对B4C研磨料的回收利用进行研究并发明了有效的回收方法，回收率达80%以上[3]，进一步降低了用其研磨的成本。
B4C早在1934年便被发现，通过几十年的研究，人们对B4C的结构及基本性能已熟知。
但航空航天、核工业、电子信息等领域的迅速发展，对材料性能提出了更高的要求，进一步挖掘B4C的应用价值、拓展其应用领域仍有重大意义。
本文综述了B4C的制备方法及其粉体的烧结方法，介绍了B4C在耐磨材料以外的应用，并展望了其应用前景。
1 B4C制备方法1.1 碳热还原法碳热还原法是最早用来制备B4C的方法，也是工业生产中B4C最主要的制备方法，其主要原理是将硼酸或硼酐与碳单质均匀混合，放入碳管炉或电弧炉中，通惰性气体氩气或氮气保护，在高温下利用碳还原氧化硼而得到B4C，其基本化学式为[4]：4H3BO3+7C═B4C+6H2O+6CO↑(1)2B2O3+7C═B4C+6CO↑(2)由于硼酸和硼酐均有较大挥发性，易造成B元素流失，因此制备过程中应使硼酸或硼酐过量。
MgO纳米线的制备及其电子发射性能的研究
中 图分 类号 ： Ｔ Ｎ１ ４ １ ； Ｔ Ｎ１ ０ ３
将所 制 备 的 Ｍｇ Ｏ 纳米 材料 与 １ ｇ硝 化 棉 （ 粘 度
２ ０ ０ ０ ｓ ） 放入 ２ ０ ０ ｍＬ的乙酸 丁酯 中 。搅 拌 均匀 后 ， 溶 液
Ｄ０Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ３ ． ０ ２ ０
件 。场 致 电子发射 测 试表 明 Ｍｇ Ｏ 纳 米线 具 有 较好 的
电子 发 射 特Βιβλιοθήκη 性 ： 其 阈值 电 场 强 度 仅 为 ３ ． ８ ２ Ｖ／ ｕ ｍ
１：１的 摩 尔 比 混 合 。将 混 合 物 置 于 研 钵 中 研 磨 ３ ０ ｍｉ ｎ ， 放 置 于管 式 炉 中加 热 。在 ５ ０ ０ ～８ ０ ０ ℃下 保 温 ４ ｈ ， 通入 一定 的 氩气 ， 充分 反 应 后 ， 冷却 至 室 温 。采 用
Ｍｇ Ｏ 纳 米线 ， 采 用 场 致发 射 电子 显 微 镜 （ Ｆ ＥＳ ＥＭ ） 和
本文采 用碳 热 还 原一 氧 化法 制 备 Ｍｇ Ｏ纳米线， 并
Ｘ射 线衍射 （ Ｘ ＲＤ ） 表 征其 形貌 及 晶体 结 构 。采 用 丝 网
印 刷将 Ｍｇ Ｏ 纳 米 线 转移 到 阴极 电极 ， 并 将 阴 极 电 极
对其 进行 表面形 貌表 征和 场致发 射测试 。实 验结 果表 明 Ｍｇ Ｏ 纳米 线具有 较好 的 电子发射 特性 。
与 印刷 有 荧 光粉 的 阳极 电极 组 装 成 二 级 场 致 发 射 器
２ 实 验
将 非 晶态 的 Ｍｇ Ｏ 粉末 （ 纯度 ９ ９ ． ９ ） 与 石 墨按 照
碳热还原法制镁
大规模工业生产，这些进展均浓缩于两种制造工艺： 冷 淬 法和 “ 溶剂 ＂法 。两种方法均 要 求将菱镁矿煅烧成 Ｍ ０ ｇ ，而后与 固定碳造球 。在冷淬法 中，可 向团粒中加入助溶剂以便于 ． 还 原时有助于除去杂质 ，在还原阶段产生 的镁和 ｃ Ｏ蒸气迅速冷淬并进行收集 。随后产品可 通过精缩达到提纯 。 上个世纪的大量文献主要集 中于这个方法， 尤其是防止发生 “ 可逆反应 ”
以硅铁形式将氧化镁还原 ，而氧化镁 则得 自白云石真空煅烧 ，整个反应可写成
２ Ｏ ２ ａ （ Ｍｇ （ Ｃ ｏｓ ） ＋ ） ） ）２ ￣＋ ａＳ ４）ｘ ｅ） ＝ Ｍｇ ） ２ｉ （ Ｆ （ Ｃ Ｏ。 ＋ ｓ （ １ ） 反应在钢釜中完成 ，温度 １０ ℃，真空 １￣ ０ ａ ２０ ０ ２Ｐ ，每 ８ Ｏ ， ｈ可产镁 ２ ｋ 该工艺的缺 ． ｑ ０ｇ 点是高能耗、低产率 。 但其优点是基本投资低和工艺简单。有人 曾计算过，一个标准的皮江
从管道 中提取冷凝物 通入冷气实现骤冷 ， ， 用烃类油进行激冷而后从浆料中蒸 出镁 。 但是所 有这些方法都未能解决一个核心问题——可逆反应及使微粉有效地成块 。 ２ 世纪 ８ 年代 在 Ｏ ０ 卡美隆等曾用此法进一步进行 了中间试验， 并集中研究了还原过程， 提供 了有关溶渣和蒸气
相 间杂质分布的热力学分析结果 。目前在美 国及澳大利亚的研 究， 主要是采用拉五尔喷咀进 行高速淬冷 （ １ ／ ）以克服可逆反应 。不久前的经济分析表 明，如果可逆反应获得实际 ＞０ ｓ Ｋ
迭层 电池的效率 ≥３ ％ （ Ｍ１ ） ５ Ａ ．。 ５
（ 志杰 ’ 邓 摘译 ）
，
碳热还 原法制镁
镁 的强度厘 量比值高，因而非常适用于运输工具的制造和特种合金生产 ，２０ ０４年全世 界生产镁达到 ５ 万 ｔ ７ ，而且专家预期在今后 １ 年将进一步扩 大增长。 。 一 Ｏ 在２ Ｏ世纪后半叶，全世界镁 生产主要采用氯化镁 电解法，原料取 自海水、盐湖水、制 碱工业的富镁 卤水 以及光 卤石等 。 在澳大利亚和加拿大则将菱镁矿转化为无水氯化镁 ， 而后 进行 电解 。在最近 ５ 中，中国则采用皮江法并成为世界上主导的制镁方法 皮江法 中， 年 硅
AlN粉体制备技术研究进展
Ａ１ Ｎ粉体 制备技术研究进展
２ ０ １ ３ 年・ 第３ 期
Ａｌ Ｎ 粉 体 制 备 技 术 研 究 进 展
詹 俊 ， 吴 玉彪 ，汤 文 明
（ 合肥工业 大学 材料科学与工程学 院，安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
摘 要 ：直接 氮化 法和 碳 热 还 原 法是 现代 规模 化 制 备 Ａ１ Ｎ 陶 瓷 粉 体 的 主要 方 法 。 本 文 结合 最 新 研 究 成 果 ， 分 析 了这 两
原 Ａｌ ２ ０３ ，反 应 如 下 ：
ＡＩ ２ ０３ （ ｓ ） ＋３ Ｃ（ ｓ ） ＋ Ｎ２ （ ｇ ） － ＂ ２ Ａ１ Ｎ（ ｓ ） ＋３ ＣＯ（ ｇ ） （ １ ）
蔓延高温合成法和等离子化学合成法等 。其中 ， 碳热还原法和
直接氮化法两种 技术 比较成熟 ， 日本 的德 山曹达、Ｋｙ ｏ ｃ ｅ ｍ、 ＮＩ Ｎ、东洋铝业 、电气化学 工业、三井东 压化学等均采 用上 述方法批量生产高品质的 Ａ １ Ｎ粉体『 ２ ］ 。但上述这些 Ａ １ Ｎ粉体 制备的关键技术为国外所垄断 ，因此 ，加强 自主研发是发展我
１ 碳 热 还 原 法
碳热还原法 以铝 源和碳 源为起 始原料 ，经球磨混 合后 ， 再经过一定处理 ，在 流动 的 Ｎｚ 气氛 中于一定温度下利用 Ｃ 还原铝源形成 的 Ａ１ 与 Ｎ ２ 反应生成 Ａ１ Ｎ粉体 。碳热 还原法 是 应用 比较广泛 的一类 Ａｌ Ｎ粉体 制备方 法 ，所制备 的 Ａｌ Ｎ
Ｎ陶瓷材料必须首先制备出高纯度、细粒度 、窄粒径分布且 性能稳定的 Ａ１ Ｎ粉体 。目前， Ｎ粉体 的制备方法 主要有碳
热还 原 法 、直接 氮化 法 、溶胶 一凝 胶 法 、化学 气相 沉 积法 、 自
TiO2碳热还原氮化法制备TiN粉末及TiN-Al2O3复合材料研究
TiO2碳热还原氮化法制备TiN粉末及TiN-Al2O3复合材料研究TiO2碳热还原氮化法制备TiN粉末及TiN-Al2O3复合材料研究引言：随着现代工业的快速发展，对于高性能材料的需求也越来越高。
钛氮化物（TiN）是一种具有优异性能的材料，具有高硬度、高熔点、良好的导电性和耐腐蚀性等特点，在航空航天、电子器件、涂层材料等领域有着广泛的应用。
目前，制备TiN材料的方法众多，其中碳热还原氮化法是一种被广泛研究和应用的方法。
本文旨在通过TiO2碳热还原氮化法制备TiN粉末，并将其与氧化铝（Al2O3）复合，研究其性能和应用。
1. 实验原理碳热还原氮化法主要是利用碳作为还原剂，将氮化源与碳源同时加热，使氮化物得到还原氮化，从而制备TiN。
在本实验中，首先将TiO2和一定比例的活性炭混合均匀，然后进行高温煅烧，通过碳热还原氮化反应，使得TiO2转化为TiN。
随后，将制得的TiN粉末与Al2O3按一定比例混合，通过热压烧结等方法制备复合材料。
2. 实验步骤（1）准备所需材料：TiO2粉末、活性炭粉末、Al2O3粉末。
（2）将TiO2粉末和活性炭粉末按一定比例混合，放入流化床炉中进行煅烧，升温至高温区域进行碳热还原氮化反应，得到TiN粉末。
（3）将制得的TiN粉末与Al2O3按一定比例混合，并使用机械球磨设备进行混合均匀。
（4）将混合得到的粉末样品进行热压烧结，制备复合材料。
（5）对制备的TiN粉末和TiN-Al2O3复合材料进行性能测试和表征，并进行相应的分析。
3. 结果与讨论通过实验，得到了TiO2碳热还原氮化法制备的TiN粉末以及TiN-Al2O3复合材料。
通过X射线衍射（XRD）分析，确认了样品的相组成，得到了TiN、TiO2和Al2O3的衍射峰。
通过扫描电子显微镜（SEM）观察了材料的形貌和结构，发现粉末颗粒大小均匀，且复合材料中TiN与Al2O3均匀分布。
通过硬度测试和电导率测试，得到了材料的硬度和导电性能。
炼镁碳热法
炼镁碳热法
碳热法炼镁是镁冶炼的主要方法之一，其反应温度高达2300℃以上，在该温度下，副产品CO与还原出的镁存在可逆反应。
当反应温度超过1300℃时，可逆反应增加很快，反应温度每提高10℃，反应速度增加2~3倍。
同时，反应生成的镁粉与高温CO易发生爆炸，且高温气体分离困难，冷却设备太复杂，导致20世纪50年代碳热法炼镁企业均已停产。
尽管存在一些挑战，但碳热法炼镁仍然是一个有潜力的研究方向。
一些研究者在尝试用氧化镁和碳还原，以在更高的温度下进行反应，并取得了一些进展。
例如，使用硅铁作为还原剂成本太高，不利于镁企业在社会生存，因此碳还原炼镁仍然是今后研究的重点。
此外，冶金百科也提供了碳热法炼镁技术的信息，包括技术原理、工艺流程、设备要求、安全操作规程等方面。
总的来说，碳热法炼镁虽然面临一些挑战，但仍然是一个有潜力的研究方向。
如何还原氧化镁
如何还原氧化镁
还原氧化镁（MgO）可以使用多种方法，以下是两种常见的方法：
1. 碳热还原法：将氧化镁与碳粉混合均匀，然后在高温下加热。
随着温度升高，碳会与氧化镁反应生成一氧化碳和金属镁，达到还原的目的。
反应方程式如下：
MgO + C →Mg + CO
2. 电解法：将氧化镁溶解在适当的电解质中，如氯化镁溶液（MgCl2）。
通过通入电流，将氧化镁溶液进行电解，使氧化镁离子还原为金属镁。
反应方程式如下：
Mg2+ + 2e- →Mg
这些方法都需要在适当的条件下进行，具体操作时需要根据实际情况选择合适的方法和参数。
同时，在进行任何化学实验时，请遵循安全操作规程，并配备适当的个人防护设备。
还原氧化镁来提取金属镁
还原氧化镁来提取金属镁
镁合金具有优良的性能,广泛应用于汽车制造、航空航天、光学仪器和计算机制造业等领域,被誉为21世纪的绿色工程材料。
目前世界上镁的生产方法主要为电解法和热还原法,其中电解法生产的镁占世界原镁产量的80%左右。
我国是镁的资源大国,储量居世界首位。
我国热法镁厂主要采用皮江法炼镁,生产规模小而分散,技术比较落后,质量不够稳定,随着近几年镁价的不断下跌,许多热法镁厂都陷入困境,因此,开发应用新的炼镁技术已列入国家十五重点发展计划。
皮江法主要受三个因素的制约:(1)采用硅铁做还原剂,成本较高;(2)还原罐价格昂贵且使用寿命短;(3)罐子容量小,热效率低。
碳作为一种常用的廉价还原剂,早已用于多种金属的生产,但用于镁的生产一直没有突破。
二战期间国外建了四个用碳还原法生产镁的工厂,战后均停产,这四个厂都没有使用真空技术。
上个世纪50年代,一些国家的研究者作了一些工作。
最近的资料是美国人1972~1976年作的小型试验和扩大试验,仍未取得适于生产的结果[4]。
设计一种新的真空炉用于炼镁新工艺,使用廉价的烟煤直接还原氧化镁来提取金属镁,改进了皮江法炼镁的诸多弊端。
经过热力学分析和小型试验验证,认为该方法可行,并确定了真空碳热还原氧化镁。
氟化钙催化碳热还原氧化镁的实验
２ 实 验 材 料 及 方 法
还 原 实 验 中 采 用 原 料 为 分 析 纯 ＭｇＯ （ｗｉ ≥ ９８．０％），还 原 剂 为 试 剂 石 墨 粉 （ｗｃ≥９９．８５％）、焦 炭
（ｗｃ≥８５．１２％）、木 炭 （ｗｃ≥８０．０％）和 分 析 纯 活 性 炭 （ｗｃ≥９８．０％），催 化 剂 为 分 析 纯 ＣａＦ２（ｗｉ≥９８．５％）， 其中焦炭的主要成分如表１所示。
１５５０℃×２ｈ ２４．８５ ６２．４９ ５６．６４ ４８．６４
１６００℃×１ｈ ２７．２７ ６０．８６ ５４．８５ ４６．９５
１６００℃×２ｈ ３１．７７ ７１．５７ ６１．４８ ５１．１３
３．２ 工 艺 正 交 实 验 结 果
１３１３
正交实验结果见表３，其分析结果列入表 ４ 和图 １
１３１４
所得 ＭｇＯ 的还原率（％）如表６所示。 表 ４ 实 验 还 原 率 计 算 表
Ｔａｂｌｅ ４Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｄａｔａ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ
因素 时间（ｍｉｎ） 温度（℃） 碳配比（ｍｏｌ）碳粒度（目）
计算值 Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｋ１
１４２．５８ １４７．６５ １３２．８４ １３３．９１
Ａ３Ｂ１Ｃ３Ｄ３
８４．５９
表６ 不同 ＣａＦ２ 含量的 ＭｇＯ 还原率
Ｔａｂｌｅ ６ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ＭｇＯ ｗｉｔｈ ＣａＦ２ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ
ＣａＦ２ 含 量 （％ ，质 量 分 数
）
无
１
３
５
实验条件
１５００℃ ×２ｈ
８４．５９
１５００℃ ×１ｈ
α＝
（Ｗ０ －Ｗ１） Ｗ０
真空碳热还原氧化镁制取金属镁的研究
真空碳热还原氧化镁制取金属镁的研究
一、背景
镁是一种轻金属，密度小、强度高、耐腐蚀，广泛应用于航空航天、
汽车制造、电子设备等领域。
然而，传统的镁冶炼方法存在能耗高、环境
污染等问题。
因此，寻求一种高效、环保的制镁方法具有重要意义。
二、原理
三、方法
1.原料准备：将氧化镁粉体和石墨粉体按一定比例混合均匀，制备出
反应前驱体。
2.反应装置准备：将原料装入反应器中，并对反应器进行密封和抽真
空处理，确保反应器内的气氛为真空状态。
3.反应过程：加热反应器，使原料发生反应。
反应温度的选择要根据
具体实验条件来确定，一般为1500-1600°C。
4.冷却和收集产物：反应结束后，关闭加热源，将反应器冷却至室温。
待反应器内温度降至安全范围后，打开反应器，取出制得的金属镁。
四、应用前景
1.高效节能：真空条件下，石墨与氧化镁反应，反应速度快，能耗低。
2.环保：真空条件下，反应产生的CO2不会排放到大气中，减少了环
境污染。
3.产品质量高：真空条件下，可以避免氧化镁与氧化态杂质的反应，
生产出纯度较高的金属镁。
4.应用广泛：金属镁在航空航天、汽车制造、电子设备等领域具有广泛的应用前景，因此该制镁方法具有广阔的市场前景。
总之，真空碳热还原氧化镁制取金属镁是一种高效节能、环保的金属冶炼方法。
通过该方法制取的金属镁具有纯度高、品质优秀等优势，具有广阔的应用前景。
随着科技的进步和工艺的不断完善，相信真空碳热还原氧化镁制镁方法将在未来得到更广泛的应用。
Ti(C,N)粉末的制备技术及研究进展
Ti（C，N）粉末的制备技术及研究进展作者：肖玄来源：《佛山陶瓷》2015年第07期摘要：Ti（C，N）是一种重要的非氧化物陶瓷材料，在耐磨领域具有广阔的应用前景。
碳热还原法制备Ti（C，N）粉具有原料来源丰富、设备简单、产物粒径形貌可控且可实现规模化生产等优点，因此，备受国内外研究者的关注。
本文简单阐述了近年来国内外Ti（C，N）粉的制备技术，重点介绍了碳热还原法制备Ti（C，N）粉的进展。
关键词：Ti（C，N）粉末；制备技术；碳热还原；研究进展1 引言金属-陶瓷复合材料具有比强度高、比模量高、耐磨性好等特点。
用金属陶瓷制作的切削刀具质量轻、机械强度高、韧性好、导热率高[1]。
碳氮化钛是一种性能优良、用途广泛的非氧化物陶瓷材料[2]。
当今已投入工业使用的有TiC基和Ti（C，N）基两种金属陶瓷，与TiC 基金属陶瓷相比，Ti（C，N）具有更高的抗氧化能力和更高的热导率[1]。
目前，制备Ti （C，N）粉末的方法由传统的高温合成法逐渐转向节能降耗经济的各种新型工艺。
由于制备方法所用的原料都以价格昂贵的Ti粉、TiH2粉、TiO2粉为主，工艺条件苛刻，能耗高等问题已成为制约TiCN广泛应用的瓶颈[2]。
所以，研究能够大幅度地降低生产成本、减少产物粉体团聚，并能批量化生产的工艺具有重要的现实意义。
2 Ti（C，N）的性质及应用TiC和TiN是形成Ti（C，N）的基础。
由于TiC和TiN属于类质同型结构，TiC点阵中C 原子可以被N原子以任何的比例替代，形成一种连续的固溶体Ti（C1-xNx）（0≤x≤1）[3]。
它具有与TiC和TiN相类似的面心立方（FCC）、NaCl型结构（见图1）。
由图1可见，TiC和TiN的晶格常数非常接近，半径较大的C、N负离子占据面心立方晶格点阵位置，而钛离子填充在其构成的八面体空隙内。
Ti（C1-xNx）的性能随x的改变而改变。
一般来说，随x值的增大，材料的硬度降低，韧性提高。
碳还原氧化镁温度
碳还原氧化镁温度
通过热力学计算,得出不同条件下碳还原氧化镁所需要的最低反应温度及相应的露点温度。
与常压还原相比,真空条件具有较大的优越性,真空下用碳还原氧化镁得到液态冷凝镁的还原温度不应低于1352,对应的露点温度在651以上。
随着产业化升级及高新技术功能材料市场的需求和发展，研发生产出一系列高新精细氧化镁产品，主要用于高级润滑油、高级鞣革提碱级、食品级、医药、硅钢级、高级电磁级、高纯氧化镁等近十个品种组成。
微孔氧化镁骨料-概述说明以及解释
微孔氧化镁骨料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述微孔氧化镁骨料是一种新型的建筑材料，由微小的氧化镁颗粒组成，具有多孔结构和微孔特性。
与传统的骨料相比，微孔氧化镁骨料具有更高的孔隙率和吸水性能，可以在混凝土中形成良好的内部渗透结构，提高混凝土的强度和耐久性。
微孔氧化镁骨料的制备方法主要包括化学法、熔融法和机械破碎法等。
其中，化学法是常用的制备方法之一，通过合成反应获得具有一定孔隙结构的氧化镁颗粒。
熔融法则是将氧化镁材料高温熔化后冷却，形成块状或粉末状的微孔氧化镁骨料。
机械破碎法则是通过机械力的作用将大块氧化镁材料破碎成小颗粒，形成微孔氧化镁骨料。
微孔氧化镁骨料在工程领域具有广泛的应用前景。
首先，微孔氧化镁骨料可以提高混凝土的强度和耐久性，提高建筑物的整体结构性能。
其次，微孔氧化镁骨料具有良好的吸水性能，可以稳定混凝土的内部湿度，减少内部裂缝的产生。
另外，微孔氧化镁骨料还可以通过掺入其他材料形成多孔材料，应用于建筑隔热、吸音、过滤和吸附等领域。
然而，微孔氧化镁骨料也存在一些不足之处。
首先，制备微孔氧化镁骨料的工艺相对复杂，需要具备一定的专业知识和技术。
其次，微孔氧化镁骨料的制备成本较高，因此在实际应用中需要进行经济评估。
此外，微孔氧化镁骨料的孔隙率较高，容易吸收外界水分，可能对混凝土的性能产生一定的负面影响。
综上所述，微孔氧化镁骨料作为一种新型的建筑材料，具有较好的使用潜力和应用前景。
然而，在实际应用中还需进一步研究和探索，解决其制备成本和性能稳定性等方面的问题，以促进其在工程领域的广泛应用。
文章结构部分的内容应该包括以下信息：在本文中，将按照以下结构展开对微孔氧化镁骨料的深入讨论：1. 引言：1.1 概述：介绍微孔氧化镁骨料的背景和概念。
1.2 文章结构：说明本文的组织结构和各个章节的主题。
1.3 目的：阐明本文旨在探讨微孔氧化镁骨料的制备方法和在工程领域的应用前景，以及其优缺点。
2. 正文：2.1 微孔氧化镁骨料的定义：详细介绍微孔氧化镁骨料的特性和用途。
镁冶炼工艺设计方法改进探讨
金属受热后气化，形成金属气体，不同金属气体的蒸气压各有区别，这是真空蒸馏金属及合金的基本依据，真空蒸馏分离合金元素的依据是蒸馏出来的气相和残留的液相不同，真空蒸馏粗金属及合金以达到精炼和组分分离的基础，首先是各元素的蒸气压差，其次是一些元素共存时，他们的原子，分子之间的相互作用力，影响着各元素的实际蒸气压，进而影响蒸馏分离的效果。
(2)低真空加热期：盖上蒸馏罐的盖子，在低真空条件下加热。
(3)高真空加热期：罐真空度保持13.3～133.3Pa，温度达1200℃左右，时间保持9h左右。由于外面水箱的冷却作用，钢套的温度大约250℃，镁蒸气冷凝在钢罐中的钢套上。
最终切断真空，将盖子打开，取出冷凝着镁的钢套。蒸馏后的残余物为二钙硅酸盐渣和铁。
热还原法炼镁的原理：硅(一般用75％Si-Fe合金)在高温(1100-l 2500C)和真空(13.3～133.3Pa)条件下，还原白云石中的氧化镁，制得金属镁。
1—电炉；2—还原罐；3—原料；4—麦氏真空计；5—电离真空计；6—过滤器；7—罗茨泵；8—机械真空泵
图1真空热还原法炼镁装置
硅热还原法，按照所用设备装置不同，可分3种：皮江法(Pidgeon Process)，巴尔札诺法(BalzanoProcess)和玛格尼法(Magnetherm Process)。巴尔札诺法和玛格尼法生产规模较小，故重点谈皮江法。
热法炼镁方面，碳热法炼镁是人们研究的一个热点。与其它的炼镁方法比较，真空碳热法炼镁有如下的优点：①镁蒸气可直接冷凝成块状的结晶镁，省去了后续镁粉再蒸馏工艺，解决了镁粉易燃的安全问题。②还原剂用的煤比硅铁便宜，而且来源广、易于获得。③有可能研制出新的真空炉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。④冶金过程在密闭的真空系统中进行，对环境污染很小。⑤能耗分别比硅热法和电解法低3. 3 %和8. 7 %，降低了生产成本。
真空冶金中金属氧化物的性质分析
收稿日期：2002-09-24.第一作者简介：刘大春（1966.3～），男，博士研究生；主要研究方向：真空冶金.真空冶金中金属氧化物的性质分析刘大春，杨斌，戴永年（昆明理工大学材料与冶金工程学院，云南昆明650093）摘要：对金属氧化物在真空条件下挥发性、稳定性及真空热还原进行了理论分析和讨论，介绍了一些金属氧化物真空热还原的实验数据和进展.通过这些分析和试验研究，希望能对真空冶金技术在有色金属冶炼领域的应用有所帮助.关键词：真空冶金；金属氧化物；热还原中图分类号：TF13文献标识码：A 文章编号：1007-855X （2003）02-0022-03Analysis on the Characteristics of Metal -oxide in Vacaum MetallurgyLU Da_chun ，YANG Bin ，DAl Yong_nian（Faculty of Materials and Metallurgical Engineering ，Kunming University of Science and Technology ，Kunming 650093，China ）Abstract ：The theoretical analysis on the volatility ，the stability and heat -reducing of metal -oxide in vacuum conditions is made ，and some experimental data and the new development in recent years are provided ，which hopefully offers some references for the wide application of vacuum metallurgy technology.Key words ：vacuum metallurgy ；metal oxide ；heat -reducing0引言随着时代的进步，人们对各种金属材料的要求愈来愈高，因此对取得各种金属材料的冶金技术和手段也愈来愈苛刻.不仅要求新技术生产率高、成本低、资源利用率高，而且要求能耗低、对环境的污染小、产品的质量高等.真空冶金作为一种比较有特点的冶金技术，近几十年来在冶金行业，特别是在有色冶金行业得到了广泛的应用，取得了很好的经济效益和社会效益.例如：铅锡合金的分离、铅银的分离、锡精炼、锌铁合金的处理、硬锌提锌、银锌渣的处理、粗镉的精炼、稀有金属和贵金属的富集等都在应用真空冶金技术［1］.由于有色金属及其化合物的种类繁多、结构复杂，而真空冶金基础研究还处于初级阶段.需要我们对各种金属化合物在真空条件下的性质及行为进行更详实的研究工作，为真空冶金在工业上的应用铺平道路.金属氧化物只是化合物的一种形式，广泛存在于金属的矿产品、原料及中间产品中，对其在真空过程中的性质进行理论研究和实验验证具有理论和现实意义.1金属氧化物在真空下某些特性的分析1.1金属氧化物的挥发性在真空蒸馏过程中，不管是针对金属，合金及金属化合物，每种组分都有一定的蒸气压.在一定温度及真空度下，蒸气压大的组分优先挥发，留下蒸气压小的组分，这就是真空蒸馏的依据.因此蒸气压影响氧化物的挥发性，蒸气压大的挥发性就大.下面给出一些氧化物的蒸气压与温度关系式［2］.CaOlog P =-27400T +9.771635～1753K FeO log P =-21000T =============================================================+7.541853～1953K第28卷第2期2003年4月昆明理工大学学报（理工版）Journal of Kunming University of Science and Technology （Science and Technology ）Vol.28No.2Apr.2003SiO 2log P =-26430T+13.432133～2503K SnO log P =-13.60T+10.775Al 2O 3log P =-27320T+11.302600～2900K 利用氧化物的lg P -T 关系式可画出蒸气压曲线如图1.图1各种金属氧化物的蒸气压曲线分析关系式和图1都可看出，金属氧化物在不同温度下有不同的挥发特性.对于挥发性高的氧化物，只要加热到一定温度就可汽化与挥发性低的氧化物分开，真空条件促进挥发过程更快更容易进行.实际生产中，即可利用金属氧化物的挥发性不同进行某些生产过程.1.2金属氧化物在真空中的稳定性金属氧化物MeO 2的生成反应为.Me +O 2=MeO 2据有关热力学分析，Me ，MeO 2可视为纯凝聚态活度为1，则反应自由能：ΔG =ΔG 0-RT ln Po 2（1）其中ΔG 0为反应的标准自由能，只是温度的函数.Po 2为反应中的氧压，单位为大气压，在真空中小于标准大气压，则可能为100，10-1，10-2，…，用10-m atm 表示.则（1）式变为：ΔG -ΔG 0=-RT ln10-m =1.987×2.303mT =4.576mT（2）分析（2）式可看出：当一定温度下（T 为定数），系统的真空度提高（m 增大），Po 2减小，ΔG 增大，金属氧化物不易生成，也就是说它的稳定性降低了.当真空度为定数，温度升高，得到同样结论.因此提高真空度和温度使金属氧化物的稳定性降低，变得容易分解.1.3金属氧化物在真空中的还原性我们进行冶炼的目的是为了得到金属材料，因此就要把金属氧化物还原为金属.有许多金属对氧的化学亲和力非常大，极不容易还原，除非提高还原温度.但工业上的高温不易达到，而且不经济，在真空条件下降低了体系中还原产物蒸气的分压，也就降低了最低还原温度［3］.因此，一些有色金属和稀有金属的生产就采用了真空热还原法.图2氧化物还原的（ΔG -ΔG 0）-m 关系图不同的氧化物发生的还原反应，根据氧化物、还原出的金属和还原剂相态不同，系统在反应中物料的增容程度也不同，从而使得真空度对还原反应的影响也不同.对于反应MeO +X =Me +（XO ）gΔG =ΔG 0+RT ln P xo=ΔG 0+4.567lg P xo（3）在真空条件下P xo ≈P 系统=10-m atm则得到：ΔG -ΔG 0=-4.576mT（4）从上式可看出：温度一定时，真空度增大（m 增大），反应的自由能减小，使得还原反应更容易进行.而不同温度时真空度对反应自由能的影响可由图2所示.2几种金属氧化物真空热还原的实验情况昆明理工大学真空冶金及材料研究所近年来对金属氧化物在真空下的变化规律（主要是真空热还原）进行了大量的研究工作，取得了相当的实验数据［4～6］，有些项目已取得了突破，正在进行成果转化.32第2=============================================================期刘大春，杨斌，等：真空冶金中金属氧化物的性质分析2.1氧化锌在真空中的碳还原在常压下，火法炼锌中用碳还原氧化锌得到锌蒸气，但降温时锌蒸气很快会被CO 2氧化成氧化锌（兰粉），因此很难得到液态锌，除非采用强化冷凝的方法.真空中氧化锌的还原就不存在这一问题，而且可以降低反应的温度.通过对锌原料进行真空碳还原研究［1，6］，获得了还原的规律.例如：对含锌质量分数为5.9×10-1和6.35×10-1的焙砂，在920～980℃和1.3×10-1～6.67×102Pa 真空下，加入碳粉（C :Zn 摩尔比1.5～3:1），时间为55～170min 的条件下，锌的挥发分数可达到0.944～0.996.可见在真空中还原蒸发锌，由含氧化锌物料提取锌效果较好.2.2氧化镁的真空还原对于氧化镁的真空碳还原，自20世纪50年代以来，国外的一些研究者做了大量的工作，取得了一些进步，但至今也还没有适用于生产的结果，因此还有必要进行更深入的研究.实验通过对纯MgO 、煅烧白云石（0.59CaO ，0.396MgO ，0.019Fe 2O 3）与破碎的冶金焦粉混合，得到的实验结果如图3和图4所示［5］.由图可看出，在13～667Pa ，温度高于1400℃时，可得到镁蒸气.图3反应3h 后料中钙、镁的逸出与温度的关系图41700K 时料中镁、钙逸出与时间的关系2.3氧化锂的真空还原锂作为密度最小的金属，近年来的应用愈来愈广泛.但由于其性质的特殊性，对它的生产方法许多研究者都在进行积极的探索.通过对碳酸锂进行真空热分解，得到的氧化锂再进行真空硅还原、真空精炼等步骤，得到较纯的锂（Li >99.9%）［1，4］.除了对上述几种金属氧化物的研究外，对Al 2O 3，SeO 等的真空还原目前还在实验研究中，以期能得到新的冶炼方法并造福于人类社会.3结语真空冶金经过多年的研究和实践，充分显示了它的优越性.由于流程短、能耗低、对环境无污染、生产成本低等特点，在某些金属的冶炼过程中所起的作用愈来愈大.但是，制约真空技术在冶金中更大范围应用的因素也还很多，需要我们冶金工作者进行更多的基础理论及真空技术方面的研究，以扩展真空冶金技术在新的金属冶炼领域的应用.参考文献：［1］戴永年，杨斌编著.有色金属材料的真空冶金［M ］.北京：冶金工业出版社，2000.14～17.［2］戴永年，赵忠编著.真空冶金［M ］.北京：冶金工业出版社，1988.234～235.［3］傅崇说著.有色冶金原理［M ］.北京：冶金工业出版社，1984.47～51.［4］杨斌，戴永年著.真空冶炼法提取金属锂的研究［M ］.昆明：云南科技出版社，1999.199～201.［5］钟胜.氧化镁真空碳热还原研究［博士学位论文］［D ］.昆明：昆明理工大学冶金系，1998.［6］郭先健，李淑兰，戴永年.氧化锌真空还原基本规律的研究［J ］.有色金属，1988，（5）：56～59.42昆明理工大学学报（理工版）第28=============================================================卷。
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试发现 ， 氧化镁粉体材料 中氧化镁含量大 于 ９ ％ （ ８ 质量分数 ） 氧化镁 粉体 晶粒粒径 为 ２～３ ｍ， ， 尺寸均匀 。通过热
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摘 要 ： 为提 高 镁 质 含 碳 耐 火 材 料 中 氧化 镁 的 利 用 率 ， 该 材 料 中 的 氧 化 镁 进 行 提 纯 。 以 废 弃 镁 质 含 碳 耐 火 对 材料为原料 ， 计感应加热装置模型 ， 用感应炉加热系统对含碳原料加热 ， 碳热 还原氧化法将废 弃镁质含碳耐 设 利 用 火 材 料 中 的 氧 化 物 在 高 温 还 原 气 氛 下 ， 原 成 气 相 并 在 空 气 中 氧 化形 成 氧 化镁 粉 体 。 经 化 学 分 析 、 Ｒ Ｓ Ｍ 等测 还 Ｘ Ｄ、Ｅ
第４ ３巷 第 ５期 ２ １ 年 ５月 ０１
无 机 盐 工 业
Ｉ Ｎ０ＲＧＡＮＩ Ｃ ＣＨＥＭＩ ＣＡＬＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ ５ ５
碳 热 还 原 氧 化 法 制 备 氧 化 镁 粉 体 研 究
罗旭 东 张国栋 。 曲殿 利 刘 海 啸 吕 楠 ， ， ， ，
（ ． 宁 科 技 大 学 高 温 材 料 与 镁 资 源 工 程 学 院 ， 宁 鞍 山 １４ ５ ；． 宁 科 技 大 学 材 料 与 冶 金 学 院 ） １辽 辽 １０ １２ 辽
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关键 词 ： 热 还 原 氧 化 法 ； 米 级 氧 化 镁 ； 镁 石 碳 微 方 中 图分 类 号 ：Ｑ１２ ２ Ｔ ３ ． 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６— ９０ ２ １ ）５— ０ ５— ３ １０ ４ ９ （０ １ ０ ０ ５ ０
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