本文關(guān)鍵詞：菱鎂礦制備金屬鎂和鎂鋁尖晶石的實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：金屬鎂及其合金具有比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好、易于機(jī)械加工和回收等優(yōu)點(diǎn),工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛,鎂已經(jīng)成為世界上僅次于鋼鐵和鋁的第三大金屬工程材料。以菱鎂礦為原料,以鋁粉為還原劑,真空熱還原制備金屬鎂,同時(shí)利用還原產(chǎn)物生產(chǎn)鎂鋁尖晶石,不但可以使制備金屬鎂的原料和能源消耗大大降低,還可以使還原產(chǎn)物全部得以利用,是一種節(jié)能環(huán)保的綠色冶金技術(shù)。本文以煅燒菱鎂礦得到的氧化鎂為主要原料,以鋁粉為還原劑,制備金屬鎂和鎂鋁尖晶石。重點(diǎn)研究了物料配比、還原條件、制樣條件對(duì)氧化鎂還原率、鋁利用率以及固相還原產(chǎn)物的影響。并采用X射線衍射、掃描電鏡、X射線熒光分析、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法等手段對(duì)制得的金屬鎂、中間產(chǎn)物和鎂鋁尖晶石進(jìn)行了表征。主要取得了以下成果:(1)物料配比、反應(yīng)溫度和時(shí)間、制樣條件對(duì)氧化鎂還原率和鋁利用率有明顯的影響。隨著物料中MgO:Al摩爾比的增加,氧化鎂還原率降低。鋁利用率隨物料配比的變化關(guān)系受反應(yīng)溫度和時(shí)間影響。在相同的反應(yīng)溫度和時(shí)間條件下,隨著壓塊厚度和直徑的增加,氧化鎂還原率和鋁利用率均降低。(2)采用真空鋁熱還原制得的金屬鎂純度較高,滿足國(guó)標(biāo)GB/T 13748.20-2009中Mg9990的要求。(3)鋁熱還原產(chǎn)物的內(nèi)部和外部呈現(xiàn)宏觀的不均勻性,存在內(nèi)層的鋁向外層的宏觀遷移。固相還原產(chǎn)物中心的主要物相是鎂鋁尖晶石和未反應(yīng)的氧化鎂。固相還原產(chǎn)物的外層的物相與反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間有關(guān),1100℃?3hrs后主要物相是鎂鋁尖晶石、鎂鋁氧化物和未反應(yīng)的鋁及氧化鎂;1200℃?2hrs后主要物相是鎂鋁尖晶石、?-Al2O3和未反應(yīng)的鋁及氧化鎂。(4)以鋁熱還原制備金屬鎂所得的還原產(chǎn)物為原料制備鎂鋁尖晶石結(jié)果表明:煅燒合成尖晶石的物相受還原產(chǎn)物中鎂鋁比影響較大,受溫度和時(shí)間以及成型壓力的影響不大。尖晶石的顯氣孔率隨著溫度的升高而減小。(5)兼顧氧化鎂還原率與還原產(chǎn)物中的鎂鋁比,得出優(yōu)化的工藝條件為:還原溫度1200℃,反應(yīng)時(shí)間2hrs,真空度≤10Pa、成型壓力為100MPa、MgO:Al=1.7:1,在該條件下MgO還原率可達(dá)70%,還原產(chǎn)物的主要物相為α-氧化鋁和氧化鎂,高溫?zé)Y(jié)得到的鎂鋁尖晶石。本論文的研究結(jié)果表明:以菱鎂礦煅燒制備的氧化鎂為原料,以鋁粉為還原劑,真空熱還原制備金屬鎂過(guò)程的鎂還原率高,物料配比MgO:Al=1.7,反應(yīng)溫度1200℃,反應(yīng)時(shí)間2hrs,還原產(chǎn)物中的主要物相為鎂鋁尖晶石、氧化鎂和α-氧化鋁,該還原產(chǎn)物經(jīng)球磨、壓制成型、高溫?zé)Y(jié)后可以獲得密度較高的鎂鋁尖晶石。該工藝同皮江法相比,不僅可使制備金屬鎂過(guò)程的能耗大幅度降低,而且實(shí)現(xiàn)了制備金屬鎂還原產(chǎn)物的全部利用,沒(méi)有固體廢棄物產(chǎn)生,具有較好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：菱鎂礦 金屬鎂 鎂鋁尖晶石 鋁熱還原
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF822;TQ164.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 鎂的物理化學(xué)性質(zhì)11
• 1.2 我國(guó)金屬鎂工業(yè)的發(fā)展11-13
• 1.2.1 我國(guó)鎂資源的現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 我國(guó)金屬鎂工業(yè)的發(fā)展13
• 1.3 鎂的應(yīng)用13-14
• 1.4 金屬鎂的生產(chǎn)方法14-16
• 1.4.1 電解法制備金屬鎂14-15
• 1.4.2 熱還原法制備金屬鎂15-16
• 1.5 鎂鋁尖晶石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)16-17
• 1.6 鎂鋁尖晶石的合成方法17-19
• 1.6.1 固相法17-18
• 1.6.2 沉淀法18
• 1.6.3 溶膠凝膠法18-19
• 1.7 鎂鋁尖晶石的應(yīng)用19-20
• 1.8 選題目的、意義及主要研究?jī)?nèi)容20-23
• 1.8.1 選題目的和意義20-21
• 1.8.2 本論文的主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)流程23-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料23-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原理和流程26-27
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原理26
• 2.2.2 工藝流程26-27
• 2.3 表征方法27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 物料配比對(duì)鋁熱還原反應(yīng)的影響29-40
• 3.1 物料配比對(duì)氧化鎂還原率和鋁利用率的影響29-32
• 3.2 結(jié)晶鎂的表征32-34
• 3.3 還原產(chǎn)物的表征34-37
• 3.4 還原產(chǎn)物中鎂鋁比37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 成型條件對(duì)鋁熱還原反應(yīng)的影響40-50
• 4.1 成型壓力和直徑對(duì)氧化鎂還原率和鋁利用率的影響40-43
• 4.2 壓塊厚度對(duì)氧化鎂還原率和鋁利用率的影響43-45
• 4.3 結(jié)晶鎂的表征45-46
• 4.4 還原產(chǎn)物的表征46-47
• 4.5 金屬鋁的遷移機(jī)理47-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第5章 固態(tài)還原產(chǎn)物煅燒制備鎂鋁尖晶石的實(shí)驗(yàn)研究50-58
• 5.1 鎂鋁尖晶石的體積密度和顯氣孔率50-51
• 5.2 還原產(chǎn)物中鎂鋁比對(duì)煅燒制備鎂鋁尖晶石的影響51-52
• 5.3 反應(yīng)條件對(duì)煅燒制備鎂鋁尖晶石的影響52-57
• 5.3.1 溫度和時(shí)間對(duì)煅燒制備鎂鋁尖晶石的影響52-55
• 5.3.2 成型壓力對(duì)煅燒制備鎂鋁尖晶石的影響55-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第6章 主要結(jié)論及建議58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：939008