真空硅熱還原制備Mg-Sr合金熱力學(xué)及試驗(yàn)研究.pdf

1、真空熱還原技術(shù)具有生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單、環(huán)境狀況好、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，在有色金屬冶煉領(lǐng)域占據(jù)非常重要的地位。真空條件能夠有效地保護(hù)活潑金屬，防止其被氧化，同時(shí)能大幅度降低還原反應(yīng)溫度。該技術(shù)是冶煉和提純鎂、鈣、鍶、等金屬的最佳工藝。
　　 本論文創(chuàng)新性地將真空熱還原技術(shù)應(yīng)用于Mg-Sr合金的制備，針對(duì)真空硅熱還原法制備Mg-Sr合金進(jìn)行了熱力學(xué)分析及試驗(yàn)研究。計(jì)算了真空硅熱法制備金屬Sr及Mg-Sr合金反應(yīng)的吉布斯自由能和臨界反應(yīng)溫度

2、，推導(dǎo)出了還原反應(yīng)方程式，獲得了還原反應(yīng)進(jìn)行的熱力學(xué)條件，分析了反應(yīng)溫度、真空度對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響規(guī)律。進(jìn)行了TG-DSC熱分析試驗(yàn)和真空硅熱法制備金屬Sr及Mg-Sr合金的試驗(yàn)，獲得了Mg-Sr合金試樣并分析了試樣的成分、組織及渣樣的成分。并針對(duì)金屬M(fèi)g、Sr蒸氣產(chǎn)物的冷凝特性，設(shè)計(jì)出Mg、Sr蒸氣同步冷凝的技術(shù)方案。
　　 熱力學(xué)分析及試驗(yàn)研究結(jié)果表明：
　　 1.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，硅熱法還原MgO與SrO的臨界反應(yīng)溫度

3、分別為2429K、2876K，該臨界反應(yīng)溫度高，難于工業(yè)實(shí)施；
　　 2.硅熱法制備Mg-Sr合金還原反應(yīng)的主反應(yīng)式為：(1-x)MgO(s)+xSrO(s)+Si(s)+(1-x)CaO(s)=(1-x)Mg(g)+xSr(g)+(1-x)(2CaO·SiO2)(s)+x(2SrO·SiO2)(s)，Sr為xmol.％。
　　 3.真空硅熱法制備Mg-Sr合金的反應(yīng)吉布斯自由能隨著溫度的升高而降低，壓強(qiáng)的減小而減??；<

4、br>　　 4.在真空度為15Pa，加熱速率20℃/min，升溫至1100℃，保溫80min，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)為135min的條件下，硅還原MgO和SrO的混合物可順利制備出Mg-Sr合金且還原反應(yīng)的速率在30-90min段內(nèi)較快；
　　 5.Mg-Sr合金冷凝物的主要相組成為α-Mg和Mg17Sr2，渣樣主要相組成為Ca2SiO4和Sr2SiO4。Mg-Sr合金結(jié)晶區(qū)域可分為三部分，先期凝結(jié)的部分晶粒比較粗大和疏松，后期凝結(jié)的部分