<h3><p style="text-align: center; ">《浙江省任雪明名师工作室》研究成果来啦<br></p></h3> <h3 style="text-align: center;">许多人认为<br></h3><h3 style="text-align: center;">因为镁能在二氧化碳中燃烧</h3><h3 style="text-align: center;">所以氧化镁不能与炭反应得到金属镁</h3><h3 style="text-align: center;">镁与二氧化碳作用</h3><h3 style="text-align: center;">属于焓减熵减过程</h3><h3 style="text-align: center;">属于低温自发</h3><h3 style="text-align: center;">其逆过程是焓增熵增</h3><h3 style="text-align: center;">因此属于高温自发</h3><h3 style="text-align: center;">MgO+C=CO+Mg</h3><h3 style="text-align: center;">该反应达到一定温度下定能发生</h3><h3 style="text-align: center;">而且当金属镁转化为蒸汽后</h3><h3 style="text-align: center;">反应的自发性更是可靠现实</h3><h3 style="text-align: center;">但至于是不是可以用于工业生产</h3><h3 style="text-align: center;">则需要研究工业成本</h3><h3 style="text-align: center;">这是化工与化学的根本所在</h3><h3 style="text-align: center;">钱</h3><h3 style="text-align: center;">钱</h3><h3 style="text-align: center;">钱</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">到底可行不</h3><h3 style="text-align: center;">先来看看Ellingham 图</h3><h3 style="text-align: center;">( 埃林汉姆图)</h3><h3 style="text-align: center;">这图做什么用的</h3><h3 style="text-align: center;">就是用来看看某金属制备的可行性的</h3><h3 style="text-align: center;">如从图中可以看出</h3><h3 style="text-align: center;">把氧化镁转化为金属镁</h3><h3 style="text-align: center;">可以用氢气、煤炭</h3><h3 style="text-align: center;">其中用氢气需要温度高达3500K左右</h3><h3 style="text-align: center;">用煤炭产物为二氧化碳时温度为2700K左右</h3><h3 style="text-align: center;">用煤炭产物为一氧化碳时温度为2000K左右</h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">您也能看到</font></h3><h3 style="text-align: center;">二氧化硅与炭反应既可以得到二氧化碳，也可以得到一氧化碳</h3><h3 style="text-align: center;">显然得到二氧化碳的温度更高</h3><h3 style="text-align: center;">假如你是技术人员</h3><h3 style="text-align: center;">你愿意采用何种工艺来冶炼粗硅</h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">你还能发现</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">硅也能与氧化镁反应得到金属镁(已经是气体)</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">但是温度需要比碳还要高一些</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">为什么</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">因为用硅来获得金属镁的熵增不明显</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">而用炭获得金属镁</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">由于得到一氧化碳</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">熵增明显</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">因此温度相对来说比较低</font></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">好了</h3><h3 style="text-align: center;">咋们、俺们、我们</h3><h3 style="text-align: center;">一起来设计一个好的方案</h3><h3 style="text-align: center;">来冶炼金属镁</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">设计的目标</h3><h3 style="text-align: center;">省钱</h3><h3 style="text-align: center;">省钱</h3><h3 style="text-align: center;">省钱</h3><h3 style="text-align: center;">电解法由于技术要求高，原料出来复杂逐渐被世界淘汰</h3><h3 style="text-align: center;">今天我们来看一看一种更省钱的方法</h3><h3 style="text-align: center;">“皮江法”</h3><h3 style="text-align: center;">“皮江法”冶炼金属镁</h3><h3 style="text-align: center;">全世界83%的产量(2013年)</h3><h3 style="text-align: center;">“皮江法”省钱</h3><h3 style="text-align: center;">因为</h3><h3 style="text-align: center;">原料遍地都是</h3><h3 style="text-align: center;">燃料随处可得</h3><h3 style="text-align: center;">技术门槛低</h3><h3 style="text-align: center;">遗憾的是</h3><h3 style="text-align: center;">粉尘污染</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">原料</font></h3><h3 style="text-align: center;">白云石矿[CaMg(CO3)2]，焦炭，废铁，硅矿</h3><h3 style="text-align: center;">容易获得吧</h3><h3 style="text-align: center;">在中国分布很广泛,主产地为山东、辽宁、山西、河北、两湖等地</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">还原剂获取</font></h3><h3 style="text-align: center;">2C+SiO2=Si+2CO</h3><h3 style="text-align: center;">铁为溶剂，降低反应温度，有利于得到硅，产品为硅铁(含硅75%以上)</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">白云石煅烧</font></h3><h3 style="text-align: center;">CaMg(CO3)2=CaO+2MgO+2CO2</h3><h3 style="text-align: center;">溶剂CaF2,其作用还是为了降低平衡温度</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">主反应</font></h3><h3 style="text-align: center;">2MgO+Si=2Mg(g)+SiO2</h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">主要工艺参数</font></h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#010101">主反应炉温度1150~1200℃及1.33~10Pa(接近真空)；镁的沸点1090℃。</font></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">为什么不直接炭而用硅作为还原剂制备金属镁？</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">看出为什么不用炭而用硅作为直接的还原剂的原因吗</h3> <h3><h3 style="text-align: center;"><font color="#ed2308">这是理论计算结果</font></h3></h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">最后来看看真实的工艺情景</h3> <h3></h3><h3 style="text-align: center;">总结</h3><h3 style="text-align: center;">炭并不是直接还原氧化镁</h3><h3 style="text-align: center;">原因温度太高</h3><h3 style="text-align: center;">炭先还原二氧化硅</h3><h3 style="text-align: center;">得到硅这一还原剂</h3><h3 style="text-align: center;">然后利用二氧化硅与白云石矿煅烧产生的氧化钙作用</h3><h3 style="text-align: center;">显著降低主反应的温度</h3><h3 style="text-align: center;">不得不佩服科学家的</h3><h3 style="text-align: center;">聪明才智</h3><h3 style="text-align: center;">因地制宜</h3>