本文對煅白真空碳熱還原法制取鎂反應(yīng)過程進行了熱力學分析，在系統(tǒng)壓力30～100Pa，還原溫度1573K條件下，C與MgO反應(yīng)生成鎂蒸氣;溫度達到1667K時，C與CaO反應(yīng)生成CaC2，在此溫度條件下，CaC2也可與MgO反應(yīng)生成鎂蒸氣。因此，煅白真空碳熱還原法制取鎂的過程，除了C直接還原MgO，還有C還原CaO生成CaC2參與還原反應(yīng)制取鎂。另外，通過熱力學計算，真空條件下，碳熱還原過程中3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，SiC和CaS是可以產(chǎn)生的，而煤中的硫酸鈣和單質(zhì)硫主要參與了生成CaS的反應(yīng)。實驗結(jié)果分析表明:3CaO·SiO2，2CaO·SiO2，SiC和CaS產(chǎn)物的生成與剩余物的X射線衍射(XRD)分析相吻合，驗證了熱力學計算的正確性。通過對冷凝物的XRD分析，冷凝物中大部分為Mg，有少部分的MgO是由于金屬Mg和CO蒸氣發(fā)生逆反應(yīng)所得。
　　
　　鎂及鎂合金材料是z*輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，在航空工業(yè)、汽車工業(yè)和電子通訊工業(yè)中正在得到日益廣泛的應(yīng)用。在中國，金屬Mg的生產(chǎn)方法主要是采用熱還原法技術(shù)。根據(jù)使用還原劑的差別，又分為硅熱法、碳熱法、鋁熱法等。硅熱法以硅(硅鐵)為還原劑，在真空條件下高溫提取金屬Mg，該方法能耗高，尤其在還原階段生產(chǎn)lkg鎂需要消耗標準煤5～6kg，占其整個鎂生產(chǎn)過程的60%～70%。而碳熱法以碳為還原劑，具有流程短、能耗小、成本低、生產(chǎn)效率高、污染小等特點，有很好的發(fā)展?jié)摿Α?br /> 　　
　　對于真空碳熱還原法的研究，國外方面，z*具有代表性的是Winand及其同事在1972-1976年所做的小型及擴大性試驗，小型試驗結(jié)果表明真空條件下碳熱還原氧化鎂提取鎂是可行的，還原溫度比常壓下大幅降低，而擴大性試驗成功和工業(yè)化生產(chǎn)未見相關(guān)報道;中國方面，昆明理工大學真空冶金國家工程實驗室自上世紀90年代開始研究真空碳熱還原法煉鎂的新技術(shù)，經(jīng)過20年的努力，研究取得了較大進展，基本解決了真空碳熱還原氧化鎂的理論問題，而對于真空碳熱還原煅白的研究，薛懷生作過此類實驗，但是他對于反應(yīng)機理的分析還不夠透徹。因此，本文在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)的、深入的對真空條件下碳熱還原煅白可能發(fā)生的反應(yīng)進行了熱力學分析，并通過實驗研究，為真空碳熱還原煅白制取鎂提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。
　　
　　結(jié)論
　　
　　(1)熱力學分析表明:在系統(tǒng)壓力30～100Pa，還原溫度1573K條件下，C與MO反應(yīng)生成鎂蒸氣;溫度達到1667K時，C與CaO反應(yīng)生成CaC2，在此溫度條件下，CaC2也可與MO反應(yīng)生成鎂蒸氣。因此，煅白真空碳熱還原法制取鎂的過程，除了C直接還原MgO，還有C還原CaO生成CaC2參與還原反應(yīng)制取鎂。
　　
　　(2)通過熱力學計算，真空條件下煤中的硫酸鈣和單質(zhì)硫主要參與了生成CaS的反應(yīng)。在p系=80Pa條件下，CaSO4與C的起始反應(yīng)溫度為538K;在pCO2/pCO=10、0.1、1/100和1/1000條件下，298～1200K溫度范圍內(nèi)，CaSO4與CO的反應(yīng)都可以發(fā)生。在pSO2/pS2=1/1000條件下，pS2=100，70和30Pa時，298～1800K的溫度范圍內(nèi)，煅白中的CaO與S2蒸氣的反應(yīng)都可以發(fā)生。
　　
　　(3)實驗結(jié)果分析表明，3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、SiC和CaS產(chǎn)物的生成與剩余物的XRD分析相吻合，驗證了熱力學計算的正確性。通過對冷凝物的XRD分析，冷凝物中大部分為Mg，有少部分的MgO是由于金屬Mg和CO蒸氣發(fā)生逆反應(yīng)所得。