Металлические конструкции. Аварии и безопасность.

Силикотермический метод основан на реакции 2Mg + Si Z Si02 + 2Mg.

Эта реакция обратима и, как показывают расчеты и опыт, при давлении в 1 бар она протекает в сторону образования магния при температуре не ниже 2300° С. С понижением давления реакция протекает при более низких температурах. При остаточном давлении 1 мм рт. ст. образование магния по реакции происходит при 1550° С. В присутствии окиси кальция восстановление окиси магния кремнием идет по реакции 2Mg + 2СаО + Si Ca2Si04 + 2Mg, которую можно рассматривать как сумму двух реакций 2Mg + Si = Si02 + 2Mg; 2Ca + Si02 = CaSi04.

Реакция при давлении 1 бар протекает в сторону образования магния уже при 1700° С, а в вакууме, при остаточном давлении около 1 мм рт. ст., при 1150—1200°С. Для надежной работы технологического оборудования используются высоковольтные переключатели.

Понижение температуры реакции имеет большое практическое значение. Поэтому «в силикотермическом процессе в качестве исходного сырья применяют не окись магния, а обожженный доломит, в котором Mg и СаО содержатся примерно в таком отношении как это требуется для протекания реакции. Кроме того из приведенных выше данных о зависимости температуры реакции от давления следует, что окись магния восстанавливать кремнием целесообразно в вакууме.

Так как реакция протекает при температуре выше точки кипения магния, то он выделяется в газообразном состоянии, легко удаляется из зоны реакции и затем конденсируется, вследствие чего реакция практически проходит вправо до конца.

Условия, при которых конденсируется пар магния, образовавшийся в результате этой реакции, определяют температурой и давлением пара магния в зоне конденсации. Конденсация пара магния начинается тогда, когда температура его снижается до точки, при которой фактическое давление пара магния становится равным упругости насыщенного пара.

Упругость пара магния в тройной точке, отвечающей 650° С (температура плавления магния), составляет примерно 2,5 мм рт. ст. Следовательно, при давлении ниже 2,5 мм рт. ст. возможно равновесие только газообразной и твердой фаз, и магний конденсируется только в твердом состоянии.

Основные технологические показатели процесса — выход магния, удельный расход энергии и исходных материалов, производительность аппаратов.

Выходом магния при силикотермическом восстановлении окиси магния называют отношение количества фактически полученного за определенное время магния к теоретически возможному количеству его, т. е. к полному содержанию магния в шихте, выраженному в процентах или долях единицы.

Скорость реакции восстановления характеризуется выходом магния в зависимости от продолжительности процесса при заданных условиях. Скорость реакции определяет при прочих одинаковых условиях производительность аппарата, в котором про» исходит восстановление.