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镁及镁合金被誉为最具潜力的“绿色工程材料”。随着镁合金应用领域的快速扩展，对原镁的需求迅速增加，极大的促进了炼镁技术的进步。目前金属镁的制备方法主要有电解法和热还原法，但两者都存在能耗高、污染大、成本高等问题。为提高热还原制镁还原率、降低成本、缩短工艺流程，探索经济、高效、环保的金属镁制备新途径，本文重点研究了以廉价的碳作为还原剂的真空碳热还原制镁新方法；较为系统的研究了新方法的热力学、动力学；通过碳热还原实验制备出金属镁，并对产物形貌及冷凝方式进行分析，主要研究内容及结论如下:（1）进行了白云石与焦碳混合物料真空热分解反应热力学、动力学的理论分析和实验研究，结果表明：在10100Pa的系统压强下，白云石与碳混合物料分解时，碳酸镁、碳酸钙加碳分解时的分解温度比常压下单纯碳酸镁、碳酸钙的分解温度分别低85、412K，白云石与碳混合物料真空分解与白云石传统高温煅烧工艺相比具有显著技术经济优势。（2）计算并分析了真空碳热还原白云石分解产物的反应进行热力学。结果表明：在压强为10Pa时，MgO、CaO碳热还原反应的临界温度分别为1354K、1532K，MgO临界温度比CaO低178K；在压强为10Pa，温度为1373K1523K时，氧化镁能被还原，而氧化钙则不能被还原，碳热还原白云石分解产物制镁在热力学上可行。（3）进行了真空碳热制镁实验研究。结果表明：提高反应温度、延长时间、降低压强，添加CaF2等均能提高还原反应速度和还原率；温度为1423K-1473K时，延长反应时间，还原率提高较小，温度为1473K-1573K时延长反应时间还原率提高较快，在1573K时反应60min，还原率可达83.7%，继续延长时间，镁还原率的增加不明显。当CaF2添加量低于5%时，氧化镁的还原速度随着CaF2添加量的增加而增大，当CaF2添加量高于5%时，继续增加CaF2时还原速度提高不明显。（4）观测、分析了碳热还原制备的金属镁的成分、形貌及其成因。发现，在压强10Pa、温度1523K下得到的金属镁呈片状、针杆状等形状，其中，片状镁的Mg含量约95%，主要出现在凝壁上端，较为致密，其成因估计为较好冷凝条件下核生长；而针杆状产物镁的镁含量为44.33%，表层被氧化，主要出现在冷凝壁下端，其微观形貌呈羽毛状，结构疏松，估计是由于冷凝区间存在垂直于冷凝壁的温度梯度，从而形成沿着壁向内部生长的羽毛状镁产。（5）采用等温法，研究了真空碳热制镁反应动力学。结果表明，在14231573K温度下，反应控速环节为碳气化、界面反应、气相扩散时，还原反应的活化能分别为190.28、219.71kJ·mol-1、451.12528.54kJ·mol-1，三者中，反应控速环节为气相扩散时，还原反应的活化能最大，是真空条件下氧化镁的碳热还原反应的主要控速环节。