镁及镁合金具有比强度和比刚度高,及良好的阻尼减震性和电磁屏蔽性能等优点,并在航天航空、交通、电子、光学器材等诸多领域已得到了广泛的应用。通过对目前国内外镁冶炼方法的分析,指出其中会造成的能源及环境问题,因而为实现镁冶炼工业的可持续发展,则需对镁冶炼新工艺进行研究,提高能源及资源利用率,并减少环境污染。本文针对白云岩清洁生产金属镁的工艺,研究在真空条件下,铝热还原氧化镁制备金属镁的反应机理及动力学过程。论文首先探讨了成型压力,反应时间,物料配比对铝热还原过程的影响,通过对氧化镁还原率的计算,结合对固相产物的物相分析,发现,随成型压力的增加,反应时间的延长及物料配比中镁铝摩尔比的减小,氧化镁的还原率均明显增加,而对于固相产物,氧化铝的含量会逐渐增加,镁铝尖晶石的含量反而减少。其中在镁铝摩尔比为3:2,成型压力为200MPa,反应温度为1200℃,反应时间为5h时,氧化镁的还原率可达91.33%。论文从铝热还原氧化镁过程中物料的传热及反应的接触面积两方面考虑,结合各实验因素对铝热反应过程的影响,得知成型压力的增加,镁铝摩尔比的减小,可以增大压片整体的导热系数以及铝热反应的接触面积,从而加快铝热还原反应的进行,有利于镁铝尖晶石的进一步反应,并使氧化镁的还原率得到提高。受传热过程的影响,铝热还原反应首先会在压片的外层中进行,这会导致压片中铝元素由内到外迁移,最后使反应后压片各层中的物相组成出现差异。压片外层中因铝含量的过量,主要物相为氧化铝及镁铝氧化物,而内层中,因铝含量的不足,主要物相为镁铝尖晶石及未反应的氧化镁。利用不同温度和不同时间下,氧化镁还原率的实验数据,对真空铝热还原氧化镁进行了动力学分析,得到固定镁铝摩尔比为3:2,成型压力为lOMPa时,判断反应温度在1000℃下,铝热还原氧化镁过程的反应速度受界面化学反应速率控制。反应温度在1100℃时,铝热还原氧化镁过程的反应速度受通过产物层的扩散速率控制。