授课题目（教学章、节或主题）： 

第9章  镁冶金

9.1镁的性质、用途、炼镁原料

9.2皮江法炼镁原理及生产工艺

教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：

了解镁的性质、用途、炼镁原料；

掌握皮江法原理及生产工艺。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

基本内容：

1、镁的性质和用途

Ø 物理性质：银白色，密度: 20℃1.738g/cm3，熔点650℃，沸点1107 ℃

Ø 化学性质：表面易被空气氧化；在其熔点以上易在空气中燃烧，发出眩目的白光。与冷水发生缓慢反应，与热水和酸类发生强烈反应生成氢气和相应镁化物，与氢氟酸反应因生成氟化镁膜而中止。镁与氢发生反应生成氢化镁，被用于储氢合金的开发（Mg2Ni）。与TiCl4反应：金属钛生产的方法。

Ø 用途:  金属镁无磁性。良好的导热、散热性能，不易破裂，可以通过阳极氧化、染色，较好的疲劳强度、减震性能 。镁和镁合金成为现代汽车、电子、通信等行业的首选材料，被誉为“21世纪的绿色工程材料”

2、镁的矿物原料

Ø 碳酸盐：白云石   MgCO3·CaCO3,    菱镁矿   MgCO3  

Ø 氯化物：光卤石 MgCl·KCl·6H2O  ,    水氯镁石 MgCl·6H2O 

Ø 氢氧化物：水镁石 Mg(OH)2  

Ø 硅酸盐：   蛇纹石 3MgO·2SiO2·2H2O

3、皮江法炼镁原理及工艺

（1）原理:

Ø  硅铁合金(含75%Si）在高温和减压下还原白云石中的MgO，得到纯镁和二钙硅酸盐渣。

Ø 常压下用硅还原温度需超过2373 ℃，当还原后的SiO2与MgO造渣生成2MgO•SiO2渣时，还原温度降至2060℃，如果炉料中有CaO存在，能造成2CaO•SiO2渣，还原温度降至1750℃。因此，用硅（铁）还原白云石时，生成了稳定的化合物二钙硅酸盐，此时还原起始温度降低约600 ℃，所以用白云石做原料是有利的；

Ø 用硅还原氧化镁（白云石）的平均温度随压力的减小而降低。

Ø 镁的热法实际上是真空还原法, 采取温度1100 ~ 1250℃和真空度13.3~133.3Pa，可顺利还原出镁。真空除了能够降低还原的操作温度之外，还能防止还原剂硅和产品镁被空气氧化。

（2）工艺及参数

Ø 原料与工艺参数:白云石（Mg不低于30%，在回转窑内煅烧，1350℃），硅铁（Si75%), CaF2 (质量分数2.5%)

Ø 设备: 蒸馏罐用无缝钢管制成,卧式.操作温度1200℃, 外部加热.（罐长3米, 内径28厘米,装料160kg。）

Ø 生产过程：预热—低真空加热—高真空加热。真空度13.3~133.3Pa，温度1200℃，时间9h。

重点：皮江法的生产原理及生产工艺。

难点：皮江法的生产原理，热力学原理。

讨论、思考题、作业：

思考题：根据CaO·MgO被Si还原的热化学原理，还原过程为什么要在真空下进行？

作业题：皮江法的生产流程及主要工艺参数？

参考资料（含参考书、文献等）：

王成刚、王齐铭等编著.金属提取冶金学.西安地图出版社，2000

邱竹贤编著.有色金属冶金学.冶金工业出版社，1988

教学过程设计：授新课98分钟，布置作业2分钟

授课类型（请打√）：理论课√

教学方式（请打√）：讲授√

教学资源（请打√）：多媒体√