Silicothermic Reduction of Dolomite Ore Under Inert Atmosphere

Abstract

Magnesium metal was produced from dolomite ore under inert atmosphere using ferrosilicon as a reducing agent. The kinetics of the silicothermic reduction process was studied at a temperature range from 1150-1300 °C. The charges studied are in the form of briquettes. The parameters studied are silicon stoichiometry, temperature and time of preheating, calcium fluoride additive, molar ratios of calcium oxide/magnesium oxide, flow rate of inert gas, briquetting pressure, temperature and time of reduction process. The maximum reduction extent of about 92% was achieved when using charges in the form of briquettes containing 2.5 wt.% CaF₂, CaO/MgO molar ratio of 1.6 and using silicon as reductant with its weight ratio/MgO equals 1.45 at 1300 °C for 5 hours. The discussion takes into considerations the type of intermediate compounds formed during the reduction and the mechanism of the silicothermic reduction process. It was found that the silicothermic reduction process of dolomite ore is a solid-state reaction controlled by diffusion of reacted species and the apparent activation energy obtained equals 306 KJ.mol^-1.

On a produit du magnésium-métal à partir de minerai de dolomite en atmosphère inerte en utilisant du ferrosilicium comme agent de réduction. On a étudié la cinétique du procédé de réduction silico-thermique dans une gamme de température de 1150-1300 °C. Les charges étudiées avaient la forme de briquettes. Les paramètres étudiés incluent la stoechiométrie du silicium, la température et la durée de préchauffage, l’addition de fluorure de calcium, les rapports molaires oxyde de calcium/oxyde de magnésium, le taux d’écoulement du gaz inerte, la pression de mise en briquette, la température et la durée du procédé de réduction. La réduction maximum d’environ 92% a été obtenue lorsqu’on utilisait des charges en forme de briquettes contenant 2.5% en poids de CaF₂, avec un rapport molaire CaO/MgO de 1.6 et avec du silicium comme agent de réduction, avec un rapport de son poids/MgO égal à 1.45, à 1300 °C pendant 5 heures. La discussion prends en considération le type de composés intermédiaires formés lors de la réduction et le mécanisme du procédé de réduction silico-thermique. On a trouvé que le procédé de réduction silico-thermique du minerai de dolomite était une réaction à l’état solide contrôlée par la diffusion des espèces ayant réagi; on a obtenu une énergie d’activation apparente égale à 306 kJ.mol^-1.