钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

含钛磁铁矿精矿氢还原冶炼时碳酸钠对相变的影响

俄罗斯莫斯科市的一冶金研究机构近来进行了这项研究。将含钛磁铁精矿（含Fe2O361．3％，TiO23．0％）与1．5％或2．5％的Na2CO3混合，在氢气流量为18．5cm3／min的条件下加热到700～1000C。这时添加剂Na。CO。可促使还原反应加速，其原因是：Na。C（）s可使主要含铁相在700～IOOOC下分解，并限制在温度＞11O0C时生成铁的固溶相。在反应的后阶段，由于reo、vgo及其它相的分离，St（人生成铝硅酸盐，使Na入）的耗量增加。随着青铜色氧化物（温度＜gOOC）或钛酸钠（温度＞1100C）的形成，剩余的NaD与Ti人结合。在游离MgO出现的过…     

含钛中碳钢中钛氧化物析出热力学分析

摘要：以含钛中碳钢为研究对象,从热力学的角度分析了含钛中碳钢中钛氧化物析出行为,结果表明：浇注温度为（1535±10）℃且钢中溶解氧含量大于0.003%（质量分数,余同）时,低钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3,生成TiO2、TiO夹杂的可能性较小;高钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3、TiO2和TiO夹杂;同时钢中的溶解Ti能够还原钢中的SiO2、MnO、Cr2O3夹杂物并生成TiO2夹杂;低钛中碳钢中不会生成TiC、TiN、TiS和Ti4C2S2夹杂;高钛中碳钢中可能会生成TiN和Ti4C2S2夹杂。对于低钛中碳钢,控制钢中较低的溶解氧含量（<0.002%）,对于高钛中碳钢,控制钢中较低的溶解氧含量（<0.0007%）及较少的Cr2O3、MnO、SiO2夹杂数量,可有效抑制含钛中碳钢中高熔点含钛夹杂物的生成,实现中碳钢低成本钛合金化及相关连铸工艺开发。     

碳/氮源对碳热还原(Ti,W)(C,N,B)固溶体粉末合成的影响

采用"前驱体+碳热还原"的方法,利用XRD、SEM研究了不同碳源和氮源对合成(Ti,W)(C,N,B)固溶体粉末的物相组成和微观形貌的影响。结果表明:以木糖和氮气分别作为碳源和氮源,能在1 200℃下合成相成分单一的纳米晶(Ti,W)(C,N,B)固溶体粉末,且操作工艺简单、易控;选用炭黑和大分子量的酚醛树脂作为碳源,尿素作为氮源时,碳热还原反应和固溶反应难以充分进行,反应产物存在大量钛氧化物的中间相(如Ti_3O_5、Ti_2O_3等)和单质W等杂质相。     

空气气氛下钒钛铁精矿碳热还原制备Fe-Ti(C,N)复合粉末

以钒钛铁精矿和煤粉为原料,在空气气氛下通过碳热还原法制备Fe-Ti(C,N)复合粉末。通过还原产物X射线衍射分析,对空气气氛下还原温度和配碳量对钒钛铁精矿碳热还原的反应过程以及物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变过程为:Fe_3O_4→Fe,Fe TiO_3→Fe Ti_2O_5→Ti_4O_7→Ti_2O_3→Ti(C,N),配碳量是使反应体系处于气相平衡的关键因素。在配碳量25%时,体系内CO、CO_2和N2的分压不能达到平衡或维持反应平衡的时间很短,钒钛铁精矿不能被还原或只能部分被还原为Ti(C,N)。在还原温度1 500℃,还原时间30 min,配碳量30%的条件下,还原产物中Ti C_(1-x)N_x的颗粒尺寸约为3μm,Ti C_(1-x)N_x的C/N值为0.491 5,x=0.67。     

温度对碳热还原合成Ti(C,N)晶须的影响

以TiO2和碳黑为主要原料,NaCl为卤化剂,NiCl2粉作催化剂,N2为保护气氛,采用碳热还原法,在不同温度下合成Ti(C,N)晶须.用X-Ray衍射仪研究合成温度对样品的相组成的影响;采用扫描电镜观察样品的形貌,并检测粉末中的残留碳、氧含量.结果表明:合成温度对样品的相组成、形貌及游离碳和氧含量有重要影响.在1 200℃下主要发生TiO2与碳黑、氮气间的直接还原反应形成TiN,粉末中游离碳和氧含量分别为22.54%和19.82%,合成粉末由大量颗粒组成;温度升高至1 400℃时,粉末由Ti(C,N)和Ni两相组成,游离碳和氧含量分别降低至0.57%和0.38%,样品成为少量的颗粒与大量晶须组成的混合物,晶须长度在15～30 μm之间,直径约1 μm;晶须表面光滑.     

攀枝花钛精矿真空碳热还原热力学模拟研究

在不同温度、体系压力和配碳量条件下,采用Fact Sage软件研究攀枝花钛精矿的真空碳热还原过程。结果表明:当温度为1 550℃,配碳量为12%时,随着压力的降低,挥发进入气相的各成分的总质量增加且渣相中的杂质含量降低,有利于提高还原反应进行的程度,获得高品质钛渣产物;当压力为100 Pa,温度为1 550℃时,随着配碳量的增加,有利于提高反应的还原效果;当压力为100 Pa,配碳量不变的条件下,温度高于1 300℃时,气相中开始出现Mg、Si O、Mn蒸气。当温度升高到1 700℃时,气相和渣相中各成分的含量趋于一个定值,渣中主要氧化物为Ti O2和Ti2O3,此时钛渣品位高达88%。     

真空碳热还原法制备高纯TiB2粉末

在对碳热还原反应TiO2＋B2O3＋5C→TiB2＋5CO↑进行热力学计算的基础上，采用真空碳热还原TiO2和B2O3的方法，制备出了纯度达99．34％的TiB2粉末。研究结果表明：采用真空碳热还原法制取TiB2粉末可降低实际反应温度200℃左右；真空环境是保证获得高纯TiB2粉末的重要条件IC还原剂的适当过量能显著提高产物TiB2的纯度。     

用磁选的方法从含钛高炉渣中回收碳氮化钛

采用冶炼钒钛磁铁矿产生的含TiO2 20%～26%的高炉渣为原料,通过对渣中的钛氧化物进行还原碳化和氮化处理生成碳氮化钛后,利用铁作为载体,用磁选的方法实现碳氮化钛和脉石矿物的分离.磁选后获得Ti(C,N)品位大于36.46%,回收率达到43.77%的碳氮化钛精矿.     

不锈钢结晶器保护渣吸收钛的粘度效应

1引言 关于钛稳定不锈钢不可避免地生成某种TiN，在连铸过程中，有意添加的钛会在接近钢水的液相线温度时与钢水中的残余氮反应。这种固体物质在连铸过程中的沉淀会引起水口堵塞、结晶器粘结和板坯表面缺陷，当氮化钛被结晶器保护渣吸收，它还会影响结晶器保护渣的润滑性能。但是，氮化钛在结晶器保护渣中的溶解度很小，按质量计算〈0．5％。因此，预计钛会按氮化物氧化（而生成二氧化钛和氮气），以氧化物的形式进入结晶器保护渣中；（而结晶器保护渣中的）二氧化硅很可能是一种氧化剂，它与溶解于钢水中的钛直接反应而形成钛氧化物。这些氧化物可能包括TiO2和一些如Ti3O5低价氧化物。     

Carbochlorination kinetics of titanium dioxide with carbon and carbon monoxide as reductant

Kinetic study of the chlorination of titanium dioxide (rutile and anatase) was carried out in a fixedbed reactor at temperature ranging from 800 °C to 1000 °C and normal pressure. In our experiment, titanium dioxide powder and gaseous chlorine with carbon or carbon monoxide as reductant were used. The products of the reaction are all in gaseous phase under the temperatures and pressure studied. With CO as reductant, reaction is of noncatalytic gas-solid nature and experimental data fit the shrinking core model. When using C as reductant, solid-solid reaction is involved. Reactivity is highly enhanced by solid carbon and it is concluded that an activated C-TiO₂-Cl complex contributes to the enhanced reactivity. A reaction model based on phase boundary control applies to the experimental data. Thermodynamic analysis supports the experimental observation.     

Decarburization Thermodynamics of High-Carbon Ferromanganese Powders During Gas-Solid Fluidization Process

 Thermodynamic conditions of reactions between high-carbon ferromanganese powders and gas decarbonizers like O2, CO2 and water vapor were studied by thermodynamic calculation. In O2, CO2 and water vapor atmosphere, high-carbon ferromanganese powders were decarburized in a fluidized bed. When the temperature is respectively higher than 273, 1226 and 1312 K, the gas-solid decarburization reaction will occur between ferromanganese carbide on the surface of the high-carbon ferromanganese powders and different gas decarbonizers. Since metal manganese is easy to be oxidized by O2, CO2 or water vapor, the decarburization reaction will transfer into a solid-solid phase reaction of ferromanganese carbide and ferromanganese oxide, promoting external diffusion of carbon to achieve a further decarburization of high-carbon ferromanganese powders.     

水解沉淀-碳热还原氮化法制备碳氮化钛粉末

以四氯化钛、炭黑为原料,利用水解沉淀-碳热还原氮化法制备了碳氮化钛粉末。利用差热分析、X射线衍射及扫描电镜等表征手段,研究了合成工艺对粉末物相、组成及形貌等的影响。结果发现:前驱体粉末经350 ℃煅烧2 h后,钛以TiO₂的形式存在,TiO₂与炭黑形成了混合均匀的团聚体;在碳热还原氮化反应时,钛氧化物向TiC_xN_yO_z转变的温度范围为1200~ 1400 ℃;氮原子促进了钛氧化物向TiC_xN_yO_z的转变,随着反应进一步进行,氧元素逐渐被碳、氮元素置换,形成TiCxNy固溶体;原料经1530 ℃还原4 h后,可合成氧质量分数0.3%、粒度~300 nm、化学式近似为TiC_0.547N_0.453的碳氮化钛粉末。     

配碳量对自蔓延镁热还原反应制备TiCN粉末的影响

在自蔓延高温镁热还原反应制备Ti（C，N）粉体的研究巾，考察了配碳量对TiC1-xNx粉末的相组成、组成成分和微观组织的影响。试验结果表明：随着配碳量的增加，产物的碳含量增加，氮含量相应减小，但过高的配碳量会导致游离碳的产生，过低的配碳量则导致过高的氧含量，当配碳量在0．3～0．7mol之间时得到的TiC1-xNx粉末的性能最好；随着原料中碳粉含量的增加，产物组织颗粒逐渐变得细小，均匀。     

V2O5碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米炭黑为原料,利用碳热还原法,在常压下碳管炉中得到了V8C7。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),分析了合成过程。结果表明:在较低的温度下,纳米炭黑将V2O5还原为VO2;随着合成温度的升高,还原为更低价的V2O3,但没有VO生成;接着发生碳化反应,生成VC1-x、V8C7,合成的各阶段相互重叠;在合成过程中,试样的显微组织因物相不同而有所不同,生成的钒氧化物为炭黑附着的颗粒状大团聚体,VC1-x粉末颗粒呈类球形,但大小不均匀;随着温度升高,合成的最终产物V8C7粉末颗粒呈球形或类球形,大小均匀,粒度为1μm左右;还原碳化过程中,产生的气体有CO、CO2。     

还原碳化法制备超细碳化铬粉末

以纳米Cr_2O_3和乙炔黑为原料,经高温还原碳化制备超细Cr_3C_2粉末,研究反应温度、反应时间以及配碳量对Cr_3C_2粉末的粒度与游离碳含量的影响。通过热力学计算,只有当温度高于1 350 K时还原碳化反应才有可能进行,采用纳米Cr_2O_3可显著降低反应温度,在1 573 K下焙烧6 h碳化率即达到98.20%;Cr_3C_2粉末的游离碳含量随配碳量增加而显著提高,配碳量(质量分数)为理论配碳量的1.05倍时制得游离碳含量为0.23%、氧含量为0.91%(均为质量分数)、平均粒度为1μm的Cr_3C_2粉末,该粉末达到硬质合金及热喷涂应用的要求。     

生物质碳包覆球状纳米氧化铁非等温还原动力学

采用水热法,以九水硝酸铁和尿素为原料成功制备出球状纳米氧化铁。以生物质葡萄糖为碳源,采用水热炭化法制备了碳包覆球状纳米氧化铁。在N₂气氛下使用高温综合热分析仪测量了不同升温速率下的TG-DTA曲线,通过Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法相互验证确定碳包覆纳米氧化铁还原的动力学参数。结果表明：包覆生物质碳与纳米氧化铁在180℃就可以发生反应,降低了还原温度,反应活化能约为79.48 kJ/mol,反应模型为三维扩散模型。     

碳热法硼酐还原的热力学

 在相图分析的基础上,根据分子离子共存理论,建立了Fe-C-B三元熔体活度模型。通过对模型求解,可以计算出熔体中Fe、C、B、Fe3C、FeB、FeB2和B4C的组分活度。研究了硼酐碳热还原的热力学条件,分析了CO压力、B2O3含量及炉渣类型对冶炼所需最低温度的影响,常压下冶炼熔体中碳含量较高,温度需高于2000℃才能脱碳保硼。CO气体压力为0.1kPa,CaO的质量分数小于60%时,可使冶炼硼铁的最低温度在1600℃以下。     

Kinetics and mechanism of carbothermic reduction of magnesia

The reaction between MgO and graphite powders under flowing argon atmosphere was studied using a dynamic thermogravimetric method. In the temperature range 293 to 1973 K, the effects of compacting pressure, magnesia/carbon ratio, heating rate, Ar carrier-gas flow rate, and CO-partial pressure were investigated. An experimentally determined reaction mechanism was proposed and discussed. The reduction process could be divided into two stages. The first stage includes the direct reaction between MgO and graphite particles and partial gas-solid reaction at relatively low temperature (below 1750 K). The overall reaction rate depends on the solid phase-boundary reaction between magnesia and carbon particles. The second stage is the gas-solid reaction between CO and MgO, which determines the overall reaction rate. The apparent activation energies of the two stages were estimated to be 208.29 and 374.13 kJ/mol, respectively.