Metode termice pentru producerea de magneziu
Metodele termice pentru producerea de magneziu se bazează pe reducerea acestuia de la oxizi sau alți compuși printr-un metal mai activ având o afinitate mai mare pentru oxigen decât magneziu.
Magneziul are o afinitate ridicată pentru oxigen, iar oxidul său este unul dintre oxizii foarte puternici. Din acest motiv, alegerea unui agent reducător și condițiile de reducere a producerii de magneziu prin metoda termică reprezintă o sarcină foarte dificilă, în ciuda simplității aparente a tehnologiei.
Ca agent reducător pentru oxidul de magneziu, este posibil să se utilizeze siliciu, aluminiu, silicoaluminiu și carburi de calciu, aluminiu și alte metale, precum și carbon. În acest caz, reducerea este posibilă numai la temperaturi când magneziul este în stare de vapori, i. E. deasupra punctului de fierbere (1095 ° C). Reducerea temperaturii de reducere este facilitată de o presiune redusă (vid). În produsele procesului termic se obține numai magneziu în stare de vapori. Acest lucru facilitează separarea acestuia de fazele solide prin sublimarea vaporilor și condensarea lor ulterioară în zona răcită a cuptorului.
În prezent, industria utilizează doar un proces silicotermic pentru producerea de magneziu. În acest caz, ca agent de reducere din motive economice, în loc de siliciu, se utilizează cel mai adesea ferosiliciu - un aliaj de siliciu-fier. Producția de magneziu prin metode de cărbune și carbidotermic este întreruptă și este de interes istoric. Utilizarea aluminiului din cauza costului ridicat nu este practică.
Prezența oxidului de calciu în sarcina inițială scade temperatura formării magneziului. Reacția de reducere silicotermică a magneziului cu siliciu în prezența CaO este exprimată prin ecuația totală
2MgO + Si + 2CaO * 2Mg + 2CaO • Si02.
Interacțiunea dintre MgO și siliciu în prezența CaO la presiune atmosferică duce la formarea de magneziu deja la 1700 ° C și în vid la o presiune reziduală de aproximativ 13 Pa la 1150 ° C.
Coborârea temperaturii procesului de reducere a magneziului are o mare importanță practică. Acest lucru permite în principal utilizat ca materie primă în procesul termic nu este silicon oxid de magneziu pur și dolomită calcinată mai ieftin conținând CaO și MgO în aproximativ același raport ca cel cerut de stoichiometria de reacție.
Reacția luată în considerare are loc la o temperatură deasupra punctului de fierbere al magneziului și se eliberează sub formă de vapori care se îndepărtează cu ușurință din zona de reacție și apoi se condensează. Datorită retragerii unuia dintre produsele sale din zona de reacție, reacția trece practic spre dreapta până la capăt.
Condițiile în care magneziu este condensat în timpul reducerii silicotermice sunt determinate de temperatura și presiunea vaporilor de magneziu din zona de condensare. Condensarea începe când temperatura vaporilor de magneziu este redusă la o valoare la care presiunea sa efectivă devine egală cu presiunea saturată a vaporilor.
Presiunea de vapori a magneziului la punctul său de topire (651 ° C) este de 3,2 • 10 Pa. În consecință, dacă presiunea este scăzută sub această valoare, magneziul va condensa numai în stare solidă.
Producția de silicoterapie de magneziu este compusă dintr-o serie de operațiuni tehnologice.
Dolomitul este supus arderii prin strivire și calcinare în cuptoarele cu arbore înainte de dozare, urmată de măcinarea stratului de cenușă. Mai mult, dolomitul și ferosiliciul zdrobiți sunt alimentați la dozare și amestecare. Brichetele pregătite sunt brichetate pe presele de role. Brichetele sunt ambalate în pungi de hârtie și trimise la recuperare.
Oxidul de magneziu este redus la metal în cuptoarele cu retort orizontal în vid (Figura 145). Cuptoarele sunt încălzite cu gaz. Ciclul complet al operației în retort durează 10 ore. Arderea gazului este reglată astfel încât la sfârșitul operației în retort temperatura să fie de 1165 ° C. În cuptorul cu retort există 20 de retorturi într-un rând.