铝与硅铁混合物还原煅烧白云石中氧化镁

皮江法炼镁是金属镁生产的主流工艺,该工艺的还原温度较高,导致镁还原过程能耗高,改进还原剂是降低原镁生产能耗的途径之一.本研究以铝和硅铁的混合物作为还原剂进行了煅烧白云石中氧化镁还原的理论和实验研究,探讨了铝配入量、还原时间、还原温度对镁还原率的影响,并对铝与硅铁共同还原氧化镁过程及铝与硅铁在不同温度时的物相转变进行了研...     

添加剂对铁精矿制备还原铁粉的影响

以铁品位70.25%、SiO2含量1.86%的铁精矿为原料,探究添加剂（CaO、Na2CO3、Na2SO4）对铁精矿制备还原铁粉的影响。采用热力学计算对添加剂与硅酸亚铁（Fe2SiO4）的反应进行了分析,其中CaO与Fe2SiO4反应的热力学条件最佳,反应起始温度最低为650 K。随后在1423 K下,研究了添加剂对碳-氢两步法还原铁精矿的影响。添加Na2CO3效果最佳,铁精矿粉经两步法还原、磁选后,所得产物中的T. Fe含量高达98.32%,SiO2含量低至0.93%;而添加CaO的产物中的T. Fe含量为93.27%,SiO2为1.65%。添加CaO可以抑制Fe2SiO4的生成,但由于金属铁将Ca与Si形成的新相（3CaO?SiO2）包裹在中心,使其通过磁选难以去除。     

皮江法炼镁还原机理

用XRD和SEM?EDS对不同还原温度下所得皮江法炼镁还原渣的主要物相与分布规律进行分析,分析了镁、硅与钙的扩散过程,探讨了皮江法炼镁的还原机理。结果表明,以硅铁合金为还原剂的还原炼镁过程是简单的固?固反应,Si还原MgO的起始温度为900~950℃,还原反应主要在高于1050℃时进行,温度低于1000℃时MgO还原率很低。还原反应首先在CaO?MgO颗粒与Si颗粒的交界面进行,反应生成的镁蒸汽从反应区域逸出并在结晶区结晶,未反应的Si向外扩散穿过反应区域继续还原MgO。还原过程中,以单质存在的Si全部参与反应,与CaO结合生成Ca2SiO4, FeSi2在还原反应过程中部分分解为FeSi和Si,而FeSi, FeSi2及Fe2Si3(FeSi与FeSi2的混合物)中的Si还原MgO的温度较高,较难参与还原反应,造成Si损失,是硅铁还原MgO还原率较低的主要原因。     

一氧化碳还原硫酸镁制备氧化镁的工艺研究

应用热力学原理计算并分析了一氧化碳还原无水硫酸镁制备氧化镁反应的可能性;研究了反应温度、加热时间和样品粒径对无水硫酸镁分解率的影响; 并且通过正交设计与实验,给出了制备氧化镁的优化工艺条件：反应温度为973.15 K、加热时间为30 min、样品粒径为106 μm。采用此工艺,硫酸镁的分解率达到99.3%。得到的氧化镁晶型单一,呈多孔形貌,符合HG/T 2573-2006《工业轻质氧化镁》标准规定的I类优等品质量指标。     

MgO的Al热还原反应的机理

已开发出利用MgO的Al热还原,进行铁水的脱硫脱氧技术。采用由氧化镁和铝粉组成的压块在不同温度条件下进行了各种Al热还原反应试验。扫描电子显微镜的观察表明：在高于1473K时,氧化铝颗粒上的铝膜破裂,然后消失,因此大大地加速了MgO的还原。高温光学显微镜对氧化镁的铝热还原现场观察,发现在铝熔融渗入氧化镁相之后发生还原反应。在1273K,熔融铝开始渗入到氧化镁相中。在1473K发生剧烈的这种还原现象。对冷却试样采用扫描电子显微镜观察和能量色散谱仪分析表明,渗透只通过裂缝发生。铝颗粒熔融过程的现场观察和冷却试样的扫描电子显微镜观察表明：在高温时热应力使铝膜破裂,确实使铝水外流。     

工艺条件对粘土碳热还原氮化合成β'-Sialon粉体的影响

利用失重和XRD分析研究了试样组成、合成温度、保温时间和N2分压等工艺条件对粘土碳热还原氮化合成β'-Sialon粉体的影响.结果表明加入超过化学计量10%的碳,适当提高合成温度和延长保温时间,适当减小氮气分压,都有利于β'-Sialon的形成.轻烧粘土对氮化反应影响不大;β'-Sialon形成过程的分析表明碳热还原氮化反应主要受中间产物CO和SiO的控制.     

碳热还原氧化法制备氧化镁粉体研究

为提高镁质含碳耐火材料中氧化镁的利用率,对该材料中的氧化镁进行提纯。以废弃镁质含碳耐火材料为原料,设计感应加热装置模型,利用感应炉加热系统对含碳原料加热,用碳热还原氧化法将废弃镁质含碳耐火材料中的氧化物在高温还原气氛下,还原成气相并在空气中氧化形成氧化镁粉体。经化学分析、XRD、SEM等测试发现,氧化镁粉体材料中氧化镁含量大于98%(质量分数),氧化镁粉体晶粒粒径为2～3μm,尺寸均匀。通过热力学分析,采用碳热还原氧化法还原生成的SiO气相在氧化过程中受到了Mg(g)、Ca(g)钙气相氧化的抑制作用。     

弱氧化性气氛下尘泥含碳球团的还原动力学

在1348~1573 K温度范围内,在弱氧化性气氛下还原尘泥含碳球团,通过动力学实验和还原机理分析,得出影响尘泥含碳球团还原速度的限制性环节为界面反应或局部反应,反应活化能为111.66 kJ/mol,还原速度可由Mckewan方程1-(1-R)1/3=kt表达. 随温度升高,反应速率增大,金属化率和脱锌率提高,金属化率和脱锌率1573 K时最高,分别为79.92%和97.83%, 1348 K时最低,仅为60.17%和75.25%.     

微波场中生物炭还原褐铁矿反应动力学实验及模型计算

采用微波失重在线检测装置和XRD分别分析了褐铁矿与生物炭升温至923 K的失重变化及微波焙烧前后的矿相变化;同时基于褐铁矿微波还原焙烧升温失重曲线,采用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和Coats-Redfern积分法,计算了褐铁矿在不同温度段的反应动力学参数. 结果表明,褐铁矿与生物炭在923 K的还原温度下转变为磁铁矿,同时生成少量的硅酸亚铁(Fe2SiO4);其微波还原焙烧过程分为3个阶段进行,在366~470 K,反应的表观活化能(E1)分别为30.7和26.3 kJ/mol,反应机理符合反应级数函数,属于化学反应控制;在470~650 K,表观活化能(E2)分别为40.3和33.1 kJ/mol,反应机理符合Avrami-Erofeer函数,是随机成核和随后生长的化学反应控制;在650~825 K,表观活化能(E3)分别为52.4 和52.9 kJ/mol,反应机理符合Zhuralev-Lesokin-Tempelman函数,属于三维扩散控制.     

Al-Si-Fe合金真空热法炼镁过程动力学

采用收缩未反应核模型研究Al-Si-Fe合金真空热还原煅后白云石制镁过程动力学,考察了制团压力、还原温度(T)和添加氟盐对镁还原率(R)的影响. 结果表明,在40~150 MPa内,制团压力越大,镁还原率越高;添加氟盐可加快还原反应速率,提高镁还原率. 确定了还原过程最佳工艺条件为：还原温度1413 K、还原时间(t) 120 min、真空度4 Pa、制团压力150 MPa、CaF2添加量3%. 在1373~1413 K内,还原过程为一级反应,由还原剂通过固体产物层的内扩散步骤控制,宏观动力学方程为1+2(1-R)-3(1-R)2/3=0.194exp(-8.38×103/T)t,表观活化能为69.7 kJ/mol.     

碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯研究

选择Lewis酸催化剂、分子筛催化剂、有机钛和锡化合物催化剂和不同负载型金属氧化物催化剂用于碳酸二甲酯(DMC)与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯(DPC)的过程。试验结果表明,：MoO3/SiO2和TiO2／SiO2催化剂对该反应具有相对较好的催化活性和选择性。以MoO3／SiO2为催化剂,DMC转化率和DPC选择性分别为24.3％和37.6％;以TiO2／SiO2,为催化剂,DMC转化率和DPC选择性分别为13.7％和20.0％。在该酯交换反应中,SiO2与Al2O3和MgO相比,是一种良好的催化剂载体。     

MgO与ZrSiO_4反应烧结机理研究

应用ＳＥＭ方法观察了ＭｇＯ与ＺｒＳｉＯ_４的反应烧结机理。结果表明,随着ＺｒｓｉＯ_４的分解,ＳｉＯ_２呈不定形态向外扩散,与ＭｇＯ反应生成Ｍｇ_２ＳｉＯ_４,原来的锆英石颗粒中只留下了ＺｒＯ_２,同时ＭｇＯ向ＺｒＯ_２方向移动,与ＺｒＯ_２形成有限固溶体;反应产物之一ＺｒＯ_２大部分聚集成集合体,也有一部分分布比较均匀。     

碳化钙真空还原硼镁石提取镁

对以硼镁石为原料,以碳化钙为还原剂的真空热还原炼镁以实现硼镁分离进行了研究,通过对煅烧后的物料进行物相分析,对碳化钙还原硼镁石过程中氧化镁还原率较低的原因进行了分析,并对还原过程中影响氧化镁还原率的因素进行了探讨。研究结果表明：以硼镁石为原料进行煅烧后获得的煅后硼镁石的氧化镁主要以硼酸镁和硅酸镁化合物的形式存在,游离的氧化镁较少是导致还原过程中氧化镁还原率较低的主要原因。在煅烧过程中添加氧化钙可使以化合物形式存在的氧化镁游离出来大幅增加氧化镁的还原率。在煅烧过程中配入氧化钙后进行真空热还原炼镁可有效实现硼镁石中的硼镁分离,其还原过程中的氧化镁还原率可达85%以上,还原后获得的还原渣主要物相为CaO和3CaO·B₂O₃,可作为生产无碱玻璃纤维的原料,能够实现硼镁石的综合利用。     

Na/K添加剂对SNCR脱硝及NO还原机制的影响

基于构建的Na-K-C-H-O-N-Cl化学反应机理模型，采用Chemkin动力学模拟软件，研究Na/K添加剂（NaOH、Na₂CO₃、NaCl、KOH、K₂CO₃和KCl）对选择性非催化还原（SNCR）脱硝性能影响，通过敏感性分析和产率分析，探讨Na/K添加剂对SNCR过程中NO还原的促进机理和路径。模拟结果表明，在温度为700~800℃且无Na/K添加剂条件下，SNCR脱硝效率几乎为零；Na/K添加剂能够显著提高低温区（小于800℃）SNCR脱硝效率，而其对高温区（大于900℃）SNCR脱硝的促进作用不明显。在温度为700℃和Na/K添加剂参与条件下SNCR脱硝效率可达43.86%~60.76%。不同Na/K添加剂对NO还原促进顺序为NaOH≈Na₂CO₃ > KOH≈K₂CO₃ > KCl > NaCl，但同一种Na/K添加剂的浓度变化（6.25~25.0 μmol·mol^-1）对SNCR脱硝效率影响较小。Na/K添加剂通过不同的循环路径产生OH基，进而通过NH2基团促进NO的还原，其中碱金属氢氧化物（MOH）对SNCR脱硝的促进路径为NaOH→NaO₂→Na→NaO→NaOH，碱金属氯化物（MCl）则主要通过MCl→M→MCl削弱Na/K添加剂的促进作用。     

高炉烟尘真空还原过程中铅锌钾氯的挥发特性

炼铁过程中会产出大量富集铅、锌、氯、钾等元素的烟尘,这些元素的存在对烟尘中铁的循环利用有不利影响,对其分离是实现高炉烟尘高效循环利用的首要条件。本工作对高炉烟尘进行了TG-DSC综合热分析,对铅、锌、氯、钾元素的水溶特性及其在真空还原过程中的挥发特性以及还原渣中铁的物相进行了研究。结果表明,烟尘在744及963℃有明显的吸热峰,说明在此温度下有较强烈的反应发生。根据烟尘中铅、锌、氯、钾的水溶特性,定性判断四种元素在烟尘中的主要存在形式为ZnCl2, KCl, ZnO, ZnFe2O4, PbO。真空还原可有效提取高炉烟尘中的铅、锌、钾、氯等元素,在炉内压力10 Pa、1100℃保温30 min条件下,烟尘中的铅、锌、钾、氯的挥发率分别为99.90%, 99.76%, 98.31%, 99.70%;烟尘中氯的存在形式主要为ZnCl2和KCl,氯在400~600℃时主要以ZnCl2形式挥发,600℃以上以KCl形式挥发;烟尘中锌除了以ZnCl2挥发以外,在高温阶段为ZnO和ZnO?Fe2O3被还原为金属锌而挥发;钾的挥发以KCl为主,铅的挥发是PbO被烟尘中的碳还原为金属铅蒸气而挥发。高炉烟尘中铁主要为Fe2O3,通过真空还原在895℃保温30 min,Fe2O3被还原为Fe3O4, FeO和Fe,在1075℃保温30 min时Fe2O3基本转变为结晶度较好的Fe。     

铬酸钠氢还原反应动力学

引言 铬为重要战略资源,铬及其化合物在国民经济中有不可替代的广泛应用.Cr2O3为铬盐工业主要产品之一,广泛有于、颜料、磨料、治金原料、耐火材料、有机合成催化剂、热喷涂材料等领域.     

Preparation of AlN under vacuum by the alumina carbothermal reduction nitridation method

With good electrical, thermal and mechanical properties, aluminium nitride is widely used in microelectronics and other fields. However, high temperatures are still needed for the method of alumina carbothermal reduction nitridation (CRN) for AlN preparation. Herein, thermodynamics calculation and experimental research were adopted to investigate the preparation of AlN under vacuum by the alumina CRN reaction in order to lower reaction temperature. The results demonstrate that lower pressure benefits the alumina CRN reaction. A single phase of AlN was successfully obtained at 1823 K for 2.5 h with a N₂ gas pressure of 300 Pa. Moreover, an underlying growth mechanism of AlN during the alumina CRN process under vacuum was proposed, which is different from that under atmosphere or elevated pressure. The rate limiting step of alumina CRN process was determined. The results also indicate that Al₄C₃ and Al₂OC play important roles in the process of alumina CRN under vacuum.