新法铝热真空还原镁工艺及热力学分析

发布时间：2022-01-02 00:47

　　近些年,镁及镁合金开始代替钢铁和铝合金,广泛应用于各个领域,生产和消耗呈现快速上升趋势。辽宁省菱镁矿资源丰富,质量优良,以菱镁矿为原材料炼制金属镁将在辽宁实现。通过熵产率的概念在不可逆过程热力学关于热工和化工上的应用,从节能的角度,分析和优化热过程和热设备具有很重要的意义。能源和环境是全世界共同关心的重要问题,同时也是社会经济发展的重要问题。在开发各种清洁能源和合理用能的的同时,做好耗能设备的节能和研究转变传统工艺路线节能工作也是十分必要的。镁产业在能源的消耗量上是巨大的,通过单质镁生产工艺的研究与能量消耗分析,在提高单质镁品质的同时对节能减排也有着重要意义。对单质镁生产过程进行分析,运用经典热力学有效能和能级的概念,可以评价和分析用能过程,也可以评价和分析系统的热力学完善性,以其热力学完善性意义上的薄弱环节作为节能的主要方向。但是经典热力学分析法不能揭示热过程和热备中中有效能损失的动力学原因,而运用熵产率的分析方法可以揭示热过程和热设备中有效能损失的动力学原因,从而弥补了有效能分析方法和能级分析方法的不足。本文根据设计的反应,给定新的工艺参数,根据新给定的温度压力等参数条件分析反应的... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 镁冶炼概述
        1.1.1 镁冶炼产业的发展历程
        1.1.2 镁资源分布现状与性质
        1.1.3 镁资源的现状
        1.1.4 镁的性质
    1.2 镁生产技术与原理
        1.2.1 热还原法炼镁
        1.2.2 Pidgeon法
        1.2.3 Magnetherm法
        1.2.4 电解法炼镁
        1.2.5 Dow工艺
    1.3 现阶段单质镁生产工艺所存在的问题
        1.3.1 热还原工艺炼镁存在的问题
        1.3.2 电解工艺炼镁存在的问题
    1.4 熵分析概述
    1.5 本文主要研究的内容
第2章 新型单质镁冶炼工艺的提出
    2.1 两种工艺的动力学分析
    2.2 两种工艺的资源理论消耗分析
    2.3 新工艺的基本生产过程
    2.4 还原炉体的设计
    2.5 两种工艺的能源利用分析
    2.6 镁蒸气的收集
    2.7 本章小结
第3章 镁冶炼热力学分析
    3.1 吉布斯自由能与反应方向判别
    3.2 标态时铝热还原氧化镁的热力学相关数据
    3.3 工艺反应的热力学分析
    3.4 本章小结
第4章 还原罐体的加热过程的数值模拟
    4.1 数学物理模型的建立
        4.1.1 物理模型的建立
        4.1.2 数学模型的建立
    4.2 热物性参数的处理
        4.2.1 加热体的热物性参数
        4.2.2 炉壁的热物性参数
        4.2.3 物料的热物性参数
    4.3 边界条件的建立
    4.4 模型建立和网格划分
    4.5 还原罐加热过程的模拟结果
    4.6 稳态时还原罐的温度场模拟
    4.7 误差分析
    4.8 本章小结
第5章 镁生产过程的熵分析
    5.1 熵方程的一般关系
    5.2 生产过程熵分析的原理
    5.3 基本定律和方程的确定
    5.4 镁生产过程的熵分析
        5.4.1 固体化合物标准摩尔熵的计算
        5.4.2 带入系统的熵
        5.4.3 带出系统的熵
        5.4.4 计算结果分析与讨论
    5.5 连续系统的不平衡定态
        5.5.1 连续系统的不平衡定态简介
        5.5.2 连续系统不平衡定态的导出
        5.5.3 连续系统不平衡定态的结论
    5.6 本章小结
第6章 还原罐内温度场熵分析
    6.1 温度场熵的建立
    6.2 还原罐温度场熵分析
        6.2.1 还原罐模型的处理
        6.2.2 还原罐传热耗能的温度场熵分析
        6.2.3 还原罐热损失温度场熵分析
    6.3 结果分析与讨论
        6.3.1 镁冶炼的热效定义
        6.3.2 镁冶炼热效和温度场熵的比较
    6.4 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]热还原制备金属镁的反应热力学与工艺过程评价[J]. 刘玉芹,马鸿文,邓鹏,蒋芸.  矿产综合利用. 2013(03)
[2]新法真空铝热还原炼镁的研究[J]. 尤晶,王耀武,冯乃祥.  真空科学与技术学报. 2012(04)
[3]我国镁行业发展及其产品价格走势分析[J]. 万红艳,肖序.  价格理论与实践. 2011(03)
[4]我国金属镁冶炼技术现状与发展趋势[J]. 任虎奎,任建勋.  陕西煤炭. 2011(01)
[5]辽宁菱镁矿资源现状及发展意见[J]. 赵海鑫.  耐火材料. 2009(04)
[6]炼镁还原罐内传热与化学反应的耦合特性[J]. 杨康定,陈群,任建勋.  清华大学学报（自然科学版）网络.预览. 2009(05)
[7]单原子粒子体系标准摩尔熵和标准摩尔焓的计算[J]. 张辉.  大学化学. 2007(04)
[8]皮江法炼镁工艺还原罐内温度场研究[J]. 梁磊,强军锋,王晓刚,杨建森,田欣伟,邓军平,任建勋,樊子民,余竹焕.  轻金属. 2006(10)
[9]锅炉的熵产及其环境影响分析[J]. 刘尔新,王承阳.  节能. 2006(06)
[10]工业生产过程的熵分析[J]. 王承阳.  材料与冶金学报. 2006(01)



本文编号：3563135