文档介绍：有色金属冶金学Non-ferrous Metallurgy
朱骏
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有色金属冶金系
北京科技大学冶金学院
Magnesium Metallurgy镁冶金（二）
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Thermal Reduction Methods
根据还原剂的不同，热还原法炼镁可分为三种：
碳热还原法
以木炭、煤、焦炭等碳质材料作为还原剂，反应式：
此反应是可逆反应。标准状态下，温度高于1850℃反应向右进行；低于1850℃时则向左。因此，为了防止冷却时，镁被CO氧化为MgO，需用大量与镁不反应的中性气体(如氢气)将混合气体产物带出高温区急冷下来。故虽然此法的还原剂较便宜，但由于生产时需要大量氢气以及安全问题，目前已停用。
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碳化物法
其反应式为：
添加少量萤石(CaF2)粉能加速反应过程。反应在
900~1100℃及100Pa下进行，镁的收率可达到65%。
但由于CaC2的活性较低，又易吸湿，物料流量大等
原因，此法目前也已停用。
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金属热还原法
用金属或合金作为还原剂的热还原过程。其反应通式
能用作还原剂的金属很多。但从经济方面考虑，工业
上主要用含Si75%的硅铁合金(Ferrosilicon)作还原剂，此时硅铁中的硅起还原作用，铁不起作用。此时又叫做硅热法(Silicothermic Processes)。在某些场合也用铝硅合金作还原剂，此时硅和铝都起作用。
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硅热法炼镁的基本原理
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B、艾汉林图上标准生成自由能是指在标准状态下，，而固态或液态物质的活度均为1时的生成自由能。
C、如果参与反应的物质不是处于标准状态，则反应的自由能变化值G应为：G= G0 + RTlnp 式中，RTlnp — 反应自由能变化值的修正值。
在aMe + O2 = bMeO()形式的反应中，自由能变化值的修正值为RTlnpb(MeO)/pa(Me) ·p(O2), 其中pO2=
当MeO为固态，Me为气态时，则 G= G0 - RTln pa(Me)
由此可见，，RTln paMe为正值, G0值为负值，结果使G值的负值减小即自由能改变值曲线向上移动。
对于反应2Mg + O2 = 2MgO，，曲线位置向上移动,意味着硅还原氧化镁的可能性增大。
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计算：
(1) 2MgO(s) + Si(s) = 2Mg(g) + SiO2(s)
ΔG0 = - kJ/mol
反应开始温度 T1 = ？
(2) 2(CaO·MgO)(s) = 2CaO(s) + 2MgO(s)
ΔG0 = 0 kJ/mol
2CaO(s) + SiO2(s) = (2CaO)·SiO2(s)
ΔG0 = -- kJ/mol
Si(s) + 2(CaO·MgO)(s) =
2Mg(g) + (2CaO)·SiO2(s)
反应开始温度 T2 = ？
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常压下用硅还原温度需超过2100 ℃，当还原后的SiO2与MgO造渣生成2MgO· SiO2渣时，还原温度降至1790℃，如果炉料中有CaO存在，能造成2CaO· SiO2渣，还原温度降至1550 ℃。
因此，用硅（铁）还原白云石时，生成了稳定的化合物二钙硅酸盐，此时还原起始温度降低约600 ℃，所以用白云石做原料是有利的。
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Si(s) + 2(CaO·MgO)(s) = 2Mg(g) + 2CaO·SiO2(s)
ΔG0 = - kJ/mol
ΔG = ΔG0 + RT ln(pMg/p0)2
欲使反应在1200℃下顺利进行，pMg = ？
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用硅还原氧化镁（白云石）的平均温度随压力的减小而降低。
剩余压力/Pa 平衡温度/ ℃
101325 2375
1333 1700
1430