最新第十五章镁冶金课件ppt.ppt

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1、第十五章镁冶金15.1概论15.1.1镁的性质镁是银白色轻金属。在20℃时的相对密度为1.74,为铁的2/9,铝的2/3。是最轻的金属结构材料。镁属密集的六方晶格。在元素周期表中为第Ⅱ主族无素,原子序数12,原子量为24.305,化合价2。15.1概论镁的一些物理化学常数如下:摩尔体积,cm213.99相对密度1.74(20℃),1.55(700℃)原子半径,Nm0.162离子半径,Nm0.074熔点,℃650沸点,℃110725℃时的熵S0,J/(mol·K)32.66±0.0815.1概论各种氯盐,特别是CaC

2、l2及MgCl2对镁的腐蚀性很强。因为它们在空气中会潮解生成盐酸而使镁腐蚀。镁能还原多种金属化合物而制得相应的金属。镁无毒性,无磁性,导热性好,可进行阳极氧化并着上美丽的颜色。15.1概论15.1.2镁的用途镁是铝合金的一个重要组分,它能提高铝的机械强度,改善其机械加工性能及耐碱腐蚀的能力。当今世界上的有50%的镁用于制造铝镁合金。15.1概论镁合金按加工方式分为铸造镁合金及变形镁合金两大类,按性能则可分为高强度合金、耐热合金及耐腐蚀合金三种。合金的性能主要由其组分及其含量决定。镁合金的优点是单位质量的机械强度大,

3、消震性能好,易切削加工等。在汽车、航空、航天等工业部门,用镁合金代替部分钢材或铝材,可大幅度减轻机体自重,节约能耗和增加速度。15.1概论近期镁合金在汽车工业上的用量增长很快,主要用它铸造汽车的发动机及传动装置的零部件,用镁合金代替铝合金制作手提工具,操作轻便,且造价可以降低。在电机工业中,也广泛用镁合金制造电动机。在纺织工业中,用镁合金制造纺织机的传动零部件,能够减轻振动和降低噪音,并节约电能。15.1概论在冶金工业上,由于镁对卤素及氧的亲和力强,镁是生产钛、铍、锆、铪、铀等金属的还原剂,又是生产球墨铸铁的球化剂

4、。近年来钢铁工业用镁粒代替碳化钙脱除钢水中的硫,以制得优质钢,镁在此领域中的用量增长相当快。15.1概论在化学工业上,应用镁的格里纳德(Grignard)反应,通过合成可以制得多种复杂的有机化合物。在电位序中,镁的电极电位比铁和铝更负。镁广泛被用来制作化工容器、地下管道,以及船体的防腐蚀部件。镁的燃烧特性则使之用于爆破装置、照明弹、燃烧弹及焰火等等的生产。15.1概论此外,核动力装置的燃料电池。近代电子计算机技术及无线电技术领域,也使用镁及镁合金。其数量虽然不多,但它促进了高纯镁及新型镁合金的生产。15.2炼镁原料

5、15.1.2炼镁原料镁是地壳中分布较广的元素,占地壳量的1.9%,仅次于氧、硅、铝、铁、钙和钾,居第八位。在结构金属中则次于铝和铁而居第三位。在已知的1500种矿物中,含镁矿物即占200种左右,在地球上几乎到处都可以找到镁的矿物。15.2炼镁原料镁的化学性质活泼,在自然界仅以化合物的形式存在。镁矿物大致可分为硅酸盐、碳酸盐、氯化物及硫酸盐四大类,多属地壳造岩矿物。少部分的氯化镁及硫酸镁,以溶解状态存在海水、盐湖水及地下盐卤中。海水所含的镁占地壳总镁量的3.7%。主要镁矿物列于下表中。15.2炼镁原料15.2炼镁原料

6、镁矿物的种类虽多,但目前生产金属镁的主要原料却只是海水、盐湖水、地下盐卤、光卤石和菱镁矿、白云石等天然资源。钾碱工业的废液(卤水),含MgCl2达30%,也是炼镁的良好原料。硫酸盐及硅酸盐目前尚未用于炼镁。15.2炼镁原料15.2.1菱镁矿属碳酸盐矿物,分子式为MgCO3,理论上含MgO47.82%。绝大部分是结晶形菱镁矿矿床,矿体大,矿石有玻璃光泽,多呈白色或淡黄色、浅灰色。硬度为3.5~4.5,密度为2.8~3.1g/cm3。除结晶形外,还有少量的无定形菱镁矿矿床,无定形菱镁矿无光泽,断口呈棱角状、SiO2含量

7、比结晶形的高。15.2炼镁原料我国辽宁省拥有世界上最大的菱镁矿矿床,矿石的质量高,MgO含量在45~46%以上,有害杂质SiO2低于1%,Fe2O3+Al2O3也低于1%。我国山东省和河北省也有菱镁矿矿床,可以作为炼镁的原料,前苏联、朝鲜、印度、奥地利和捷克也拥有大型菱镁矿矿床。15.2炼镁原料15.2.2白云石白云石是碳酸镁和碳酸钙的复盐,分子式为MgCO3·CaCO3,理论上含MgO21.8%;CaO20.4%;CO248.8%。白云石也有结晶形和非晶形两种。白云石的硬度为3.5~4.0,密度为2.86g/cm

8、3,因所含杂质不同而具有不同颜色。白云石的分布极广,几乎各国都有。我国白云石资源丰富,质量优良,产地几乎遍及各省。15.2炼镁原料白云石是硅热还原法炼镁的原料。而用作电解法炼镁的原料时,则是先与海水(或含MgCl2的卤水)作用制成MgO,而后氯化为MgCl2进行电解制得镁。用于硅热法炼镁的白云石,要求有害杂质SiO2+R2O3的含量不大于2.5%,碱金属氧化

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