金属镁生产工艺中镁蒸汽的冷凝与结晶
发表日期: 2015-06-29 文章来源:郑矿机器 作者:
镁属于高蒸汽压金属类。熔化温度时的蒸汽压为350Pa,超过熔点后,蒸汽压急剧地升高,1380K时达到101.3KPa。
在还原过程中,必须使结晶器内的镁蒸汽分压大于在结晶器温度下的饱和蒸汽压。或者说,镁蒸汽的平衡压力大于不参加反应的剩余气体的压力,这样镁蒸汽才能冷凝生成结晶镁。
1473K用硅还原白云石时,镁的平衡蒸汽压为4530~4798Pa,远远没有达到镁的饱和蒸汽压,所以镁蒸汽不易冷凝。而同样分压的镁蒸汽进入冷凝区域后,由于温度降到773~873K,镁蒸汽就成了饱和状态,镁就冷凝下来。
硅热法炼镁还原过程是在真空条件下进行的。实际上还原出来的镁蒸汽不可能达到平衡,还原区的镁蒸汽压力P实际比平衡压力低。当进入镁结晶区的镁蒸汽压力P实际大于350Pa时,镁蒸汽先冷凝成液态,如有条件继续冷却才变成固体。当P实际小于350Pa时,镁蒸汽直接冷凝成固态。
为了减少镁的氧化燃烧损失,提高精炼实收得率,希望得到致密的镁结晶体。结晶区的温度越高,剩余压力越低,则结晶镁越致密。实验表明,冷凝器内剩余压力低于13 Pa时,可以得到平整的纤维状结晶镁,而与镁的温度关系不大。剩余压力高于26Pa时,得到的是树枝状结晶镁。形成树枝状结晶镁的压力上限与冷凝器的温度有关,温度越高,其剩余压力的上限也越高。在温度接近973K和2266 Pa时,镁成为细而脆的网状结构。在更高的剩余压力和较低的温度下,镁成为粉状。为了提高冷凝效率,似乎冷凝器温度低一点好,但温度低时镁的结晶状态不好。温度太低,镁蒸汽来不及扩散到冷凝表面,在空间就冷凝下来,形成粉状镁。
煅烧白云石灼减过高和炉料受潮时,会影响结晶镁的品质。不仅增大了剩余压力,而且会使粗镁氧化或氮化,使粗镁污染,降低镁的精炼收得率。
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