SiO2的熔盐电解还原反应热力学分析

熔盐电解SiO2制备单质Si过程中,电解温度、气体分压对SiO2的电解还原反应具有显著影响。热力学计算结果表明,在阴极电脱氧过程中SiO2的稳定性差,能够容易被电解还原生成单质Si,而中间产物CaSiO3稳定性好,其进一步电解还原相对困难。升高温度有利于降低SiO2和CaSiO3的电脱氧反应吉布斯自由能和分解电压。当以石墨为阳极时,气体组成包括CO和CO2,且各电解反应的分解电压随着气体分压的增大而降低,有利于电解反应的正向进行。     

熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金的热力学分析

以熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金为研究对象,通过热力学计算,分析了TiO2/SiO2在直接电解还原过程中可能的反应路径。结果表明,TiO2和SiO2的电脱氧反应倾向于TiO2在单质Si基础上电解还原得到TiSi2,以及SiO2在单质Ti基础上得到Ti5Si3合金。中间产物CaTiO3和CaSiO3稳定,较难被还原。增大熔盐中O2-的活度有利于降低CaTiO3和CaSiO3的分解电压。CaTiO3在电脱氧后优先与Si反应生成TiSi2,CaSiO3在电脱氧后优先与Ti反应直接生成Ti5Si3。     

熔盐电脱氧法制备金属及合金的研究进展

熔盐电脱氧法具有能耗低、流程短、环境友好,是一种具有划时代意义的绿色生产金属及合金的新方法,其阴极还原机理是由直接电脱氧和钙的还原共同作用下的,符合金属/固体氧化物/溶盐三相反应界线动力学模型的还原过程,加入少量的CaO或金属钙将有利于还原的进行。阴极是电脱氧成功的关键,通常为保障一定的孔隙率和机械强度把球磨粒度控制在微米级,压制力度控制在10 ～ 5 Mpa之间,升高烧结温度,并在阴极中掺杂适量的造孔物质,会提高孔隙率、氧离子的扩散速度以及导电性。国内外的研究者利用此方法制备金属单质Cr、Si、Co、Ce及合金进行了许多的尝试并取得成功,其中年产吨级的钛已取得成功,现如今如何提高电流效率仍是未来研究的热点。     

LiCl-KCl熔盐中电解La_(2)O_(3)-NiO制备LaNi_(5)合金北大核心

以LiCl-KCl熔盐为电解质,采用熔盐电脱氧法直接还原La_(2)O_(3)-NiO制备LaNi_(5)合金,研究电解时间对电脱氧还原制备LaNi_(5)合金的影响,探讨了在熔盐中金属氧化物电脱氧的机理。结果表明,在650℃、3.5 V槽电压下,经过10 h电解可制备LaNi_(5)合金;金属氧化物电解还原历程为:NiO优先还原为金属Ni,其次是LaNiO_(x)中La部分得到还原,并与先还原的金属Ni合金化形成LaNi_(5)合金,而金属氧化物生成较稳定的LaNiO_(x)中间产物,最后金属氧化物LaNiO_(x)进一步还原并与先还原的金属镍合金化生成LaNi_(5)合金。     

不同电解温度下 NiFe2 O4基金属陶瓷惰性阳极的熔盐腐蚀行为

采用等静压气氛烧结法制备NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极,在不同温度下进行电解试验,通过分析电解试样的表层形貌及组织成分,研究电解温度对NiFe2O4基金属陶瓷腐蚀的影响,并对其熔盐腐蚀行为进行探讨.研究结果表明:较高温度有利于电解稳定性的提高及表面致密保护层的形成,在925℃和960℃电解温度下阳极较为稳定,槽电压维持在3.0~4.0V之间;在880℃电解温度下阳极出现肿胀和开裂,槽电压异常升高,Al2O3的溶解度较低,抑制了阳极与电解质熔体(尤其是Al2O3)的交互作用,降低了材料的耐蚀性能.     

CO还原气氛下铁酸锌选择性分解过程研究

为将电炉粉尘中铁酸锌选择性分解为Fe₃O₄和ZnO,采用热力学软件分析了铁酸锌在CO气氛下还原分解的热力学过程和分解特征,讨论了反应温度和气体组成对铁酸锌分解行为的影响。结果表明: 铁酸锌的气体还原遵循逐级还原规律,很容易被CO还原为Fe₃O₄和ZnO,也易过还原为FeO和Fe,甚至可将ZnO还原为锌蒸气;控制P_CO/(P_CO+P_CO2)在0.05~0.20之间,温度在600~700 ℃范围内,可实现铁酸锌的高效分解、抑制铁氧化物的过还原;对CO还原气氛下铁酸锌分解过程进行了热力学模拟,计算出铁酸锌还原初期时的CO利用率约为35%。     

FeNb_2O_6与硅铁界面反应行为的原位研究

白云鄂博矿中铌的主要存在形式之一是铌铁矿(FeNb_2O_6)。为了揭示FeNb_2O_6硅热还原机理,采用高温激光共聚焦显微镜(CSLM)在1 100℃和1 150℃下原位观察硅铁和FeNb_2O_6的界面反应行为,结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜—能谱仪(SEM-EDS)对还原后样品的相组成和微观结构进行分析。结果表明,硅热还原产物为NbO_2、Fe和SiO_2。相比1 100℃,1 150℃下FeNb_2O_6的硅热反应在更短的时间内(1min)开始发生。界面反应区分为两层,靠近硅铁的反应层主要由大量的SiO_2和FeSi_2,少量NbO_2组成;靠近FeNb_2O_6的反应层主要由大量的FeSi_2和NbO_2组成。FeSi_2作为Si的传输媒介,把Si运送到反应区。温度越高,越有利于硅热还原的进行。     

模拟流化床气基直接还原赤铁矿粉的试验研究

在竖直管式电阻炉中模拟流化床反应器,分别利用CO和H₂作还原气体对恩施赤铁矿粉进行了直接还原试验研究。结果表明,缩小赤铁矿粉粒径、提高还原反应温度、增加还原反应时间、增加还原气体流量可以提高还原速率和单质Fe的含量;在其他反应条件相同的情况下,H₂有着比CO强得多的还原赤铁矿粉的能力;在赤铁矿粉粒径为160~40 μm、还原气体H₂流量为0.36 m³/h、反应温度为950 ℃、反应时间为60 min条件下的还原产物,经磨矿、弱磁选,可以获得铁品位为74.92%、回收率为96.82%的铁精矿。     

利用碳气化反应热力学的影响因素调控铁氧化物的碳热还原热力学

分析了温度、碳储能、反应体系总压和惰性气体分压等因素对碳气化反应热力学的影响规律,并根据碳气化反应和铁氧化物的碳热还原反应之间的热力学联系,提出利用碳气化反应热力学的影响因素调控铁氧化物的碳热还原热力学,从而降低碳热还原温度,实现节能降耗的新思路:一是可利用碳气化反应热力学的影响因素降低铁氧化物的碳热还原温度;二是使Fe2O3在低于570℃下经Fe2O3→Fe3O4→Fe还原顺序被碳热还原为Fe。     

含铅固废资源化循环过程中PbSO4分解机理

简要总结了当下含铅固废的资源化循环技术现状，针对含铅固废原料复杂性，提出了还原固硫混合熔炼清洁循环新方法，介绍了新工艺反应原理，并详细探究了含铅固废主要组分PbSO4的分解机理，阐明了PbSO4的分解行为与物相转化历程，同时，分离、收集并分析了PbSO4分解气体产物。结果表明，PbSO4分解属于多步、逐级分解过程，初始分解产物为PbO?PbSO4；在N2中PbSO4的分解率及含硫气体产物分解压P(SO2)和P(SO3)均比空气中的大，气体产物以SO2为主；同时，高温和低氧分压会加快PbSO4分解进程。     

碳热还原粉煤灰物相变化规律

在感应炉中,空气气氛下,以粉煤灰为原料,木炭为还原剂,不同温度条件下对粉煤灰还原反应过程及合金进行研究。利用XRD,SEM-EDS技术对还原产物进行分析检测。结果表明,碳还原粉煤灰分为4个阶段：（1 373～1 673 K）Fe2O3和碳反应生成铁;（1 773～1 873 K）石英和碳反应生成SiC,莫来石发生分解并与碳反应生成SiC和Al2O3;（1 973～2 173 K）石英除生成较多SiC,还有少量Si生成,部分Al2O3和空气中的氮气生成Al5O6N,并最终分解成Al2O3和AlN;2 273 K氧化铝和SiC,C反应生成Al,Si,AlN和碳反应生成Al。高温下有气态的SiO,Al2O产生,造成部分铝硅损失。合金由3个相组成,3者相互混合存在,除含有较多Al,Si,Fe,Ca外,还含有部分SiC。在合适的配碳量下,Al2O3对SiC的生成有抑制作用。     

铁的选择性氯化处理低品位含铝矿石

低品位含Al_2O_3矿石(如铝土矿或赤泥)在还原气氛用500—900℃溫度焙烧,尔后以500℃以上温度进行氧化性氯化除去氯化铁蒸汽,并进行还原性氯化获得AlCl_3。含Fe和Si的铝土矿包含Al_O_346％,SiO_22％,Fe_O_3 14％,H_2O 12％及其它杂质6％,以600℃在含N40％、CO55％及CO_25％的流动气体內焙烧,之后,通氯     

Ni-Fe合金催化剂制备及催化硬脂酸加氢脱氧性能

以油脂为原料通过加氢脱氧方式制备烃基生物柴油的研究具有重要现实意义和广阔应用前景。在烃基生物柴油的制备过程中，为降低油脂加氢脱氧过程中碳原子的损失，制备高活性、高选择性的催化剂至关重要。采用浸渍法制备了一系列Ni-Fe双金属催化剂，并将其应用于催化硬脂酸加氢脱氧反应；采用XRD、TEM、HRTEM、XPS、NH₃-TPD、H₂-TPR等手段对催化剂进行表征分析，探索了制备条件及金属Fe的加入对Ni基催化剂理化特性及加氢活性的影响，结果表明，在500℃还原、10%Ni金属负载量、Ni/Fe质量比=3∶1条件下制备的催化剂表现出较佳的加氢脱氧性能，Fe的加入与Ni形成了FeNi₃合金，Ni和Fe金属的内部相互作用还促进了Ni-Fe团簇的高分散性和形成了较小的粒径尺寸。此外，FeNi₃合金的形成还降低了Fe、Ni催化剂的还原温度，提升了Fe、Ni催化剂的中等酸活性和总酸度，这促进了催化剂的加氢脱氧活性。考察了反应温度、初始H₂压力、时间和催化剂用量等因素对硬脂酸加氢脱氧反应的影响。得...     

温度和时间对中低品位磷矿真空碳热还原的影响

以云南某中低品位磷矿为研究对象,以焦粉为还原剂,通过XRD、SEM及EDS等分析手段,探讨了还原温度和保温时间对该磷矿真空碳热还原的影响。结果表明,升高还原温度和延长保温时间均能提高磷矿还原率和磷元素挥发率,且还原温度的影响比保温时间的影响更显著。当保温时间30 min、温度高于1 250 ℃时,磷矿还原率和磷挥发率上升趋势显著,最佳还原温度段为1 250～1 300 ℃。磷矿中的Ca₅(PO₄)₃F首先与SiO₂反应,然后大部分Ca₅(PO₄)₃F和副产物Ca₃(PO₄)₂与C作用,产生P₂单质气体。     

膜电解电溶法制备高纯氯化镍新方法

研究膜电解电溶法制备高纯氯化镍工艺中电流密度，盐酸浓度，温度对电流效率和槽电压的影响。优化工艺条件为；电流密度Dc=2DA=400A/m^2。盐酸浓度3mol/l，电解液温度40℃。与电解工艺相比，以电解镍为原料生产高纯氯化镍，膜电解电溶法是环境友好，能耗低，效益高的新工艺。     

复杂锑铅矿矿浆电解电极反应

通过测定极化曲线，研究复杂锑铅矿矿浆电解过程的电极反应。FeCln^(2-n)阳极氧化过程η在60—110mV，受电化学反应控制，η在100—180mV属混合反应控制，η在160—220mV，受扩散技制。试验条件下，锑铅矿矿浆电解中，阴极上发生的主要是Sb络离子的还原反应，H2不会析出。虽然阴极液中FeCln(3-n)的还原不可避免，但由于量很少，对阴极电流效率的影响较小。铅在钛阴极的析出可以忽略，矿浆电解可以实现锑的选择性提取。     

金属铁直接催化还原NO的实验研究

在水平陶瓷管反应器中对铁丝网卷直接催化还原NO的特性进行实验研究,于-300～-1 100 ℃对还原性气体CO、氧化性气体O2,CO2以及模拟烟气等气氛条件下的NO脱除效率进行测试,并对铁丝反应后表面组分变化特点进行X光衍射（XRD）分析。结果表明,金属铁具有非常高效的直接催化还原NO的作用。在温度高于700 ℃、N2气氛中,铁直接催化还原NO的效率超过90%。CO有利于铁的氧化物还原为金属铁,进一步提高了铁直接催化还原NO的效率;而O2能将金属铁氧化为Fe2O3,降低了铁直接催化还原NO的效率;CO2气体的影响相对较小。当温度达到950 ℃后,在模拟烟气（含16.8%CO2,2% O2）条件下,铁丝网和4.01%的CO即可达到90%以上的NO脱除效率。     

不同温度下Se-H2O系电位-pH图的研究

本文针对Se-H2O体系中重要的单核配合物进行计算分析，通过热力学手册获得各反应物质标准态下的S0、?_f G^0、?_f H^0和C_p的数据，计算得到298~573 K下Se(-II)-H2O、Se(+IV)-H2O和Se(+VI)-H2O体系中各溶解组分在不同pH下的优势区域图。在此基础上，结合不同温度下各含Se物质参与氧化、还原反应的平衡热力学数据，分别构建298 K、373 K、473 K、573 K温度下的Se-H2O系电位-pH图。结果表明：H_2 Se和H_2 SeO_3均可稳定存在于强酸性溶液中，而H_2 SeO_4仅能存在高温强酸性溶液中。在298~573 K，单质Se能稳定存在于水溶液中。在298 ~473 k之间，H_2 SeO_3、HSeO_3^-、SeO_3^(2-)全部可以直接还原成Se。因此，控制一定的pH值和电位，可以使Se以单质Se形式沉淀从溶液中净化去除。随着温度的升高，H2O的稳定区域减少，而以固相存在的单质Se存在的区域也在逐渐减少，液相区以Se(+IV)存在的H2SeO3、HSeO3-及SeO32-的稳定区域不断扩大。且随着温度的升高，将硒单质氧化为Se(IV)且进一步氧化为Se(VI)的氧化电位略有降低，氧化反应更易进行。     

Fe2 O3 逐级还原顺序起源分析

通过分析铁氧化物的分解反应热力学及其与铁氧化物的还原反应热力学之间的联系,得到了铁氧化物还原反应标准摩尔吉布斯自由能变化的更为合理的表达式,由此揭示了Fe₂O₃逐级还原顺序的起源。分析得出：Fe₂O₃的逐级还原顺序源自其分解顺序。铁氧化物的还原反应具有与其分解反应完全平行的热力学规律。以570 ℃为温度界限,铁氧化物各还原反应的摩尔吉布斯自由能变化值的大小顺序发生变化,导致各还原反应间的耦合模式也发生变化,从而产生Fe₂O₃的两种逐级还原顺序及Fe₂O₃的两种还原方式。     

煤中灰成分对CO还原NO反应影响的动力学研究

循环流化床锅炉内以CO为主的还原性气体,在大量灰的催化下对NO具有显著的还原作用。针对NO-CO反应动力学进行实验研究,重点考察了灰的存在及其成分对该反应速率的影响。实验中选取5个典型煤种制取灰样,通过X射线荧光光谱技术分析灰成分,并利用小型固定床实验测量不同温度、不同反应物浓度下的NO还原比例,进而拟合反应动力学参数。结果表明,灰中各主要成分对NO-CO反应的催化活性排序为Fe_2O_3CaO/MgOAl_2O_3SiO_2,且Fe_2O_3的作用显著偏高,而SiO_2和Al_2O_3可以视作惰性成分。利用最小二乘法计算灰中各主要成分影响权重,引入基于灰成分质量份额加权和的指数γash,以修正Arrhenius形式的NO-CO反应动力学公式。该公式的计算结果较好地预测了人为配制灰催化条件下的NO-CO反应动力学参数。