镁冶金热还原法的原理与过程学习教案.ppt
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-12 格式:PPT 页数:43 大小:2.9MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学基于(jīyú)的反应:2(MgO.CaO)十Si2Mg十2CaO.SiO2§1硅热法炼镁的原料(yuánliào)与燃料白云石中杂质含量(指氧化镁、氧化铝、氧化硅)偏高时,在白云石煅烧及球团真空还原过程中容易生成低熔点化合物,阻挡(zǔdǎng)碳酸盐的分解及镁蒸气的逸出。/2.白云石的矿物结构要求(yāoqiú)是晶粒细小、聚晶、格子晶格、网状结构,色泽为浅灰色。3.白云石的耐磨指数●硅铁硅铁是硅热法炼镁的还原剂,其质量的好坏直接影响到还原效率。是否用纯硅作还原剂更好?图2-1中示出了Fe-Si二元状态。从图可知,低品位硅铁中除了有FeSi2外,还有FeSi、Fe3Si2等存在,而反应活性的顺序(shùnxù)为:85%Si>75%Si>45%Si>25%Si,因此Si含量低的活性差,但是生产上为什么不用纯硅作还原剂??●萤石(yínɡshí)§2硅热法炼镁的基本原理Cu<Pb<Ni<Co<P<Fe<Zn<Cr<Mn<V<Si<Ti<Al<Mg<Ca从上面图可知:各种(ꞬèzhǒnꞬ)氧化物的△G值均随温度的变化而变化,但变化的方向与幅度各不相同,有些曲线的相互位置都发生了变化。从图还可推知,只有在温度超过2373℃以后,SiO2的稳定性才会高于MgO的,才能发生如下反应:●MgO·CaO还原(huányuán)的热力学原理从右图可知,当温度(wēndù)超过2060℃后,会发生如下反应:4MgO+Si=2Mg+2MgO·SiO2●MgO·CaO真空(zhēnkōng)还原的热力学原理/就反应:2MgO+Si=2Mg+SiO2而言,MgO、Si、SiO2均为固态,其活度为1,此时,吉布斯自由能的表达式为——△G=△G0+RTlnpMg当反应中pMg<101.325pa时,RTlnpMg为负值,△G<△G0这有利于将反应的温度降低。所以,硅热法炼镁,一般是在真空(zhēnkōng)条件下进行。§3影响还原效率(xiàolǜ)及硅利用率的因素上图表明:○随着温度的升高,在同一还原时间内,还原效率和硅的利用率都有不同程度的提高。在低温区域内,镁的还原效率和硅的利用率与温度的关系近似为直线(zhíxiàn),曲线的斜度较大,也就是说,在低温区域内,同一时间内镁的还原效率与硅的利用率增加更为明显。○当温度超过1150℃以后,还原效率与硅利用率增加较少,曲线趋于平缓。为了达到较高的镁的还原效率与硅的利用率,温度必须高于1150℃,但是,当温度超过1200℃以后,同一时间内的还原效率与硅的利用率增加也不多,由于还原罐的材质在高温下抗氧化的性能较小,故温度不能超过1200℃所以,硅热法炼镁过程,最合适的还原温度范围(fànwéi)是1150-1180℃,在这一反应温度范围(fànwéi)内,镁的还原效率实验值可达93%-95%(还原时间为2h),工业生产中镁的还原效率可达85%以上(还原时间为8h),硅的利用率可达87%-88%(实验值),工业生产中硅的利用率可达70%—75%。为了达到同样的还原效率,如果还原时间较短,则需更高的还原温度和进一步降低还原体系中的剩余压力(1—3Pa)o●还原(huányuán)时间/上图表明,随着反应时间的延长,镁的还原效率和硅的利用率随之增加。在反应开始阶段,镁的还原效率和硅的利用率增加较快,曲线的斜率也较大。随着反应的进行,开始时反应速度很快,后来(hòulái)反应速度急剧减小,当反应进行一定时间后,曲线的斜率几乎为零,即反应速度近于零。由此表明,还原反应进行一段时间后,反应速度很慢,再延长反应时间已经没有意义了。对于不同的还原温度,达到最大镁的还原率的时间不同,1200℃时约为1.5h(实验值),工业生产时为7.6h,1150℃时约为1.75h(实验值),工业生产时为8.5h。从图中还可以看出,提高还原温度比延长还原时间更能增加产量和提高硅的利用率。但是在生产上由于还原罐材质受到影响,不能用提高还原温度来缩短还原周期(即缩短还原时间)达到高产的目的。这样做势必缩短了还原罐的寿命。所以在低于1180℃温度下还原可适当延长还原时间,但是绝对(juéduì)不能用提高温度、缩短还原时间来提高镁的还原效率和硅的利用率。●制球压力(yālì)右图为在1100℃、l125℃、1200℃)下,还原效率(xiàolǜ)和硅利用率与压型压力的关系曲线(M=1.1,还原时间为1.5h)。图中虚线为还原效率(xiàolǜ),实线为硅利用率。●配硅比的影响(yǐngxiǎng)右图是在1100、1125、1150、1200,1716.2×105Pa,τ=1.5h时,还原效率、硅利用率与配硅比之间的关系(guānxì)曲线。前图表明:○当配硅比(M)增加时,镁的还原效率随着增加,而硅的