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金属的提取是将金属元素从其化合物中分离得到单质的过程，这个过程是熵减的过程，需要外界提供能量。而金属分离方法的选择直接关系到金属生产行业的产量、规模、能耗、成本等问题，进而影响着本行业的行业前景。本文基于理论工艺能耗原理对电解法和热法两种主要的金属分离方法进行对比分析，从而为选择最优的金属分离方法提供理论依据。
本文应用热力学和物理化学原理提出了金属分离理论工艺能耗分析法及其计算模型；继而通过该方法和模型计算了金属镁、铝、钙分离过程的理论工艺能耗，并对三种金属的分离方法进行了对比分析；最后对金属分离新工艺进行了系统研究。
在金属分离理论工艺能耗分析方面，引入吉布斯自由能增量和理论分解电压的概念，研究电解法分离过程的理论工艺能耗并建立模型，通过定义热法还原反应分离温度的概念，研究热法分离过程的理论工艺能耗并建立模型；在镁、铝、钙分离方法对比分析方面，给出了三种金属分离的电解法和热法的能耗对比，同时对比了热法还原反应的起始温度，分离温度以及速率常数；在热法分离金属新工艺的研究方面，提出了通过改变压力提升金属分离工艺的新途径，并设计了利用钙液作还原剂的气态镁制备工艺流程及反应装置。
本文提出的理论工艺能耗分析模型可为对比分析金属分离工艺提供普适的方法，为探寻金属提取的绿色工艺流程提供理论基础；金属镁、铝、钙分离方法的对比分析，可为改进实际生产工艺提供指导和参考；本文设计的非硅还原金属镁新工艺原料选择性更广，在常压下进行，可实现连续生产，可为改进现用硅热法还原镁工艺提供理论依据。