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本文综合评述了我国镁工业的发展概况和金属镁及其化合物的性质、用途、生产方法,作者认为无论是电解法还是硅热还原法都存在严重缺陷,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、废渣处理的任务重,费用大,生产设备和厂房腐蚀严重,维修费用大。硅热法炼镁存在的问题是:①、它所广泛使用的还原剂为含硅75%的硅铁,价格比较高,这就提高了生产成本。②、皮江法所使用的还原罐是由特殊的合金钢制成,不但价格昂贵,使用寿命也不长。③、由于罐内抽真空、罐外常压加热,还原罐的尺寸小,单罐装料量低,还原罐产能低,热效率不高,而且是间断生产,生产能力和劳动生产力低。 在真空中还原金属镁,可以降低反应的温度,提高反应效率,还原出的金属镁也不易被氧化,把真空冶金技术用于金属镁的制取,利用廉价的碳代替昂贵的硅铁,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,大大降低生产成本,改善劳动条件。由于所有的冶金过程都在密闭的真空系统中进行,无三废产生,对环境污染小。 经国际联机检索,国内无此相关文章发表,国外也很少,根据其中最具代表性的R.Winand于1990年发表的文章(参考文献[31])来看,他作到了如何在真空中用碳还原氧化镁产出镁蒸气的问题,而并没有解决如何使还原出来的镁蒸气冷凝成为液态或固态结晶镁所需要的条件及相应冷凝器的外形设计。 本课题对氧化镁真空碳热还原过程进行了理论研究和试验研究。研究认为:氧化镁真空碳热还原可行,与常压碳热还原相比,还原温度可降低300~400℃;真空条件不仅可以提高反应速率,而且对镁蒸气在冷凝过程中与CO或CO2的逆反应有较大抑制作用;在特制的冷凝器上成功的得到了呈粗纤维状垂直生长在冷凝面上的固态块状冷凝镁,结晶状态较好,所得冷凝物中镁的品位可达94%以上,取样时操作安全;还原过程中真空度随时间的变化具有规律性,由此可以判断还原反应进行的速度与程度;还原温度升高,还原时间延长,还原速率增大;物料经过压块焦结后对加快还原速率,提高还原度均有利。添加少量的氟化物对反应有促进作用。得到了氧化镁真空碳热还原反应的原则流程。