【摘 要】
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金属镁及其合金以其优良的物理化学性质广泛应用在化工冶金等领域。皮江法工艺简单、易操作、成本低,是目前金属镁的主要生产方法,然而其冶炼过程在真空下进行,导致其只能间断式冶炼。针对这个问题,东北大学提出了相对真空连续还原炼镁新技术,实现了金属镁在常压下连续冶炼。本文以辽宁地区丰富的菱镁石资源为原料,围绕相对真空连续还原炼镁过程,具体研究煅烧与还原过程体系的热力学、煅烧后球团性能、相对真空还原及等温还原
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金属镁及其合金以其优良的物理化学性质广泛应用在化工冶金等领域。皮江法工艺简单、易操作、成本低,是目前金属镁的主要生产方法,然而其冶炼过程在真空下进行,导致其只能间断式冶炼。针对这个问题,东北大学提出了相对真空连续还原炼镁新技术,实现了金属镁在常压下连续冶炼。本文以辽宁地区丰富的菱镁石资源为原料,围绕相对真空连续还原炼镁过程,具体研究煅烧与还原过程体系的热力学、煅烧后球团性能、相对真空还原及等温还原动力学等。获得如下研究结果:（1）通过Si-CaO-MgO体系热平衡组成研究可知,1200K时Si与CaO可发生反应生成CaSi2和Ca2SiO4,温度增至1350K时,MgO相参与反应,继续增加温度至1400K,CaO、MgO和CaSi2相均消失,同时产生Ca2SiO4相和气体相。降低体系压力,Si与CaO和MgO可直接反应。（2）预制球团中菱镁石分解温度范围在456.7℃～697.9℃之间,碳酸钙分解温度范围在697.9℃～898.8℃之间;而纯的菱镁石分解温度在459.3℃～826.4℃之间,纯碳酸钙分解温度在740.9℃～862.7℃之间,硅铁和萤石的加入使得预制球团的两段分解温度降低。（3）预制球团煅烧实验表明:碳酸钙-菱镁石球团煅烧后,熟球团失重率和水化活性度在制团压强为15MPa时最大,分别为40.08%和23.0%。球团抗压强度随着制团压力增大而增大,菱镁石粒度对失重率和水化活性度影响不大,而球团密度随着菱镁石粒度减小而减小。球团在1000℃下煅烧1h可以完全分解,且水化活性度和抗压强度分别为17%和527N。（4）相对真空还原实验以及还原过程等温动力学研究表明:增加载气流量、增加硅铁含量、减小菱镁石粒度、适宜的制团压强可提升镁的还原率。最终还原实验确定预制球团相对真空下炼镁的较佳实验条件为:载气流量0.2m3/h,制团压强15MPa,硅铁配比1.15,菱镁石粒度200目。在此条件下预制球团在1000℃下煅烧1h后,在1350℃下还原4h的镁还原率为80.41%。（5）预制球团相对真空等温还原过程符合三维扩散-杨德动力学模型,还原反应受反应物与产物的扩散控制,球团还原的表观活化能为218.75kJ/mol。
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