Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Силикотермический способ основан на реакции
2MgOTB + SiTB ↔ 2Mgnap + SiO2TB. (164)
Эта реакция обратима, и при атмосферном давлении протекает вправо только при температуре выше 2300°С. С понижением давления температура начала взаимодействия исходных веществ снижается. При остаточном давлении 3—7Па образование магния происходит при 1500°С. Присутствие в исходной шихте оксида кальция способствует снижению температуры образования магния. Реакция силикотермического восстановления магния кремнием в присутствии СаО выражается суммарным уравнением
2MgO + Si + 2СаО ↔ 2Mg + 2СаО • SiO2. (165)
Взаимодействие MgO с кремнием в присутствии СаО при атмосферном давлении идет в сторону образования магния уже при 1700°С, а в вакууме при остаточном давлении около 13 Па — при 1150—1200°С. Понижение температуры процесса восстановления магния имеет большое практическое значение. Это в первую очередь позволяет использовать в качестве исходного сырья в силикотермическом процессе на чистый оксид магния, а более дешевый обожженный доломит, содержащий MgO и СаО примерно в таком же соотношении, как требуется по стехиометрии реакции. Рассматриваемая реакция протекает при температуре выше точки кипения магния, и он выделяется в виде паров, которые легко удаляются из реакционной зоны и затем конденсируются. Вследствие вывода из зоны реакции одного из ее продуктов реакция практически проходит_________________________________________. Условия, при которых конденсируется магний, образовавшийся при силикотермическом восстановлении, определяются температурой и давлением паров магния в зоне конденсации. Конденсация начинается тогда, когда температура пара магния снижается до величины, при которой фактическое его давление становится равным давлению насыщенного пара. Давление пара магния при температуре его плавления (651°С) составляет примерно 3,2-10-2 Па. Следовательно, если снизить давление ниже этого значения, то магний будет конденсироваться только в твердом состоянии. Производство магния силикотермическим способом слагается из ряда технологических операций, последовательность проведения которых показана на рис.167.
Доломит перед дозировкой подвергают дроблению и обжигу в шахтных печах с последующим измельчением огарка. Далее измельченные доломит и ферросилиций поступают на дозировку и смешение. Готовую шихту брикетируют на валковых прессах. Брикеты упаковывают в бумажные мешки и отправляют на восстановление. Оксид магния восстанавливают до металла в горизонтальных вакуумных ретортных печах (рис. 168). Печи отапливают газом. Полный цикл операции в реторте длится 10 ч. Сжигание газа регулируют так, чтобы к концу операции в реторте температура была около 1165°С. В ретортной печи установлено 20 реторт в один ряд.
Реторты изготовляются из жаростойкой высоколегированной стали и состоят из двух частей. Основная часть, в которой происходит восстановление (реакционная зона), находится внутри печи и представляет собой литую трубу с приваренным сферическим днищем. К другому концу приварена водоохлаждаемая головка реторты (рис. 169). Эта часть реторты служит зоной конденсации. Холодный конец реторты герметически закрывается крышкой, которая позволяет производить загрузку шихты, извлекать кристаллы магния и удалять остаток от дистилляции. В каждую реторту единовременно загружают пять мешков шихты по 20—25 кг каждый. Магний осаждается на стенках конденсатора в виде плотного осадка кристаллов (друзы) цилиндрической формы. Наиболее плотные друзы получаются, когда в конденсаторе поддерживается температура 475—550 °С. Суточная производительность одной печи (20 реторт)— около 700 кг. После извлечения из конденсатора магний переплавляют и отливают в чушки. Магний, полученный силикотермическим способом, очень чист. Содержание примесей в нем значительно ниже, чем в электролитическом магнии. Недостатком способа получения магния в ретортных печах является периодичность процесса, сравнительно небольшая производительность печей и высокие трудовые затраты.
В последнее время разрабатываются полунепрерывные и непрерывные процессы, один из которых рассмотрен ниже. На рис. 170 приведена схема опытной вакуумной печи непрерывного действия. Печь состоит из реактора, промежуточной и конденсационной камер. Реактор 4 обогревается графитовыми элементами сопротивления 5.
Шихта из обожженного доломита и ферросилиция загружается в реактор через шлюзовой затвор 7 и вращающуюся трубу 6. Это обеспечивает равномерность загрузки и распределения шихты. Восстановление магния протекает в тонком поверхностном слое шихты в атмосфере водорода при 1600°С и остаточном давлении 2,5—4кПа. Процесс восстановления проходит по реакции
2(CaO∙MgO) + Fe(Si)x = 2Mg + 2CaO∙SiO2 + Fe(Si)x-1 (166)
Остатки от восстановления 3 выгружаются из реактора через качающуюся колосниковую решетку 2 и шлюзовой затвор 1. Пары магния поступают в промежуточный конденсатор 9, где, охлаждаясь до 900°С, фильтруются через зернистый слой 10 из доломита или кокса, непрерывно подаваемых шлюзовым затвором 8 и удаляемых через аналогичный затвор 11. В фильтре конденсируются примеси с большим давлением пара, чем у магния. Очищенные пары магния поступают в конденсационную камеру 12, где при 600—700°С магний конденсируется в жидкость. Часть магния получается в твердом состоянии вследствие кристаллизации его на холодных внутренних стенках труб 13 и 14, подсоединенных к вакуумной системе. Эти трубы попеременно нагревают для оплавления осевших кристаллов магния. Жидкий магний удаляется из конденсационной камеры через трубу 15, нижний конец которой опущен в тигель с жидким магнием, помещенный в электрическую печь 16. Получаемый этим способом магний содержит 99,9 % Mg; производительность, печи составляет 1т магния в сутки, суммарный расход электроэнергии с учетом производства ферросилиция — около 18 кВт-ч/кг.
Углетермическое восстановление оксида магния описывается уравнением:
MgOTB + Ств ↔ Mgnap + СОгаз. (167)
Продукты этой реакции трудно отделить друг от друга. При этом при температуре ниже 1900°С равновесие реакции смещается влево и магний начинает окисляться. Для отделения паров магния от оксида углерода необходимо резко охладить пары до температуры ниже 250°С, когда взаимодействие магния с СО практически прекращается. При таком режиме охлаждения магний получается в виде порошка, выход которого зависит от скорости охлаждения, исчисляемой долями секунды.
|