Основы металлотермического и карбидотермического способов получения магния
|
Реакция восстановления окиси магния металлом в общем виде выражается уравнением MgO + Me ⇔ MeO + Mg(г). Восстановителем могут служить кремний, алюминий и их сплавы, кальций, силикокальций и некоторые другие металлы и сплавы. Из экономических соображений выгоднее применять кремний в виде ферросилиция и кремнеалюминиевые сплавы, получаемые в электропечах. Вследствие высокой стоимости алюминий даже в виде ломов и отходов как восстановитель окиси магния применяют крайне редко, а другие металлы и сплавы для этой цели вовсе не применяют. Восстановление окиси магния с помощью карбидов в общем виде выражается уравнением MgO + MeC = MeО4 + С + Mg(г). В качестве восстановителей могут применяться карбиды кальция, алюминия и других металлов. Практически из них самый дешевый и доступный — карбид кальция. Приведенные металлотермические и карбидотермические реакции характеризуются выделением магния в парообразном виде, в то время как остальные продукты реакции обычно образуются в твердом состоянии и иногда, в зависимости от состава сырья и восстановителя, могут получаться в жидком виде. Это является преимуществом способа по сравнению с карботермическим, так как позволяет легко разделить продукты реакции. Термическое получение магния возможно также восстановлением хлористого или фтористого магния, например карбидом кальция, но на практике это пока не привилось. В качестве сырья для получения магния термическим способом пригодны различные магнийсодержащие руды. Для этого их предварительно обжигают с целью удаления летучих соединений (СО2, Н2О, SO2), так как эти соединения, выделяясь при восстановлении, могут нарушить процесс. Магнезит или доломит обжигают до полного разложения карбонатов; MgCO3 → MgO + CO; СаСО3 * MgCO3 → CaO + MgO + 2CO2. Силикаты магния — змеевик или серпентин — также пригодны, если нет лучшего сырья. Эти силикаты должны быть предварительно обезвожены; 3MgO * 2SiO2 * 2H2O → 3 MgO * 2SiO2 + 2Н2О. Чтобы применить кизерит, его надо предварительно перевести в окись магния: MgSO4 + С → CO + SO2 + MgO. Хлористый магний может быть применен для восстановления после полного его обезвоживания. На практике применяют только доломиты и магнезиты. Для силикотермического способа лучшим сырьем является доломит. При восстановлении окиси магния силикоалюминиевыми сплавами целесообразно применять доломиты с высоким содержанием окиси магния — так называемые доломитизированные магнезиты — или добавлять к доломиту магнезит. При карбидотермии магния наиболее пригоден магнезит. Обожженный продукт измельчают и смешивают с порошковым восстановителем. Смесь брикетируют и затем в виде брикетов загружают в печь. В вакууме при высокой температуре окись магния восстанавливается и пары магния конденсируются в охлаждаемой части печи. Остатки брикетов, представляющие собой твердые шлаки, обычно выбрасывают. Ho их можно использовать как строительный материал или как удобрение для кислых почв. |
