前驱体碳热还原法制备纳米碳化铬粉末及其机理研究

以硝酸铬和葡萄糖为原料,按照一定碳含量配比配置混合溶液,烘干后获得前驱体粉末,然后采用碳热还原法制备纳米碳化铬粉末。利用热重-差热分析、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等测试方法对反应过程及产物的物相和形貌进行表征。结果表明:升高配碳量有利于促进碳热还原反应进行,配碳量过低时产物含有贫碳相碳化铬(Cr_7C_3),配碳量过高则会增加产物残碳量,试验最佳配碳量为25.71%;反应温度为1 100℃、保温时间为1 h时,产物为单一的Cr_3C_2,产物粉末由平均粒径为100 nm的椭球形颗粒组成,分散性好,无明显团聚现象。     

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。     

熔盐合成法制备Mo_2C纳米粉末的研究

以(NH_4)_2MoO_4和C_6H_(12)O_6作为前驱体,NaCl+KCl(摩尔比1:1)为原料,采用熔盐合成法在900℃制备了纳米片层状Mo2C粉末,利用X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜观察(scanning electron microscopy,SEM)等方法研究了Mo_2C粉末物相结构和微观形貌的演变规律。实验结果表明:反应中相变过程是由MoO_3变成MoO_2再到产物Mo_2C的生成;Mo_2C由斜方晶型向六方晶型转变的温度出现在900~1000℃区间;提高合成温度和延长反应时间有利于加快反应进程,但过高的合成温度会导致晶粒显著长大。     

共沉淀法制备超细锰锌铁氧体前驱体粉末

采用草酸铵共沉淀法,可以制备出球形、超细的锰锌铁氧体前驱体粉末,用该粉末作原料可制成性能优异的锰锌铁氧体材料。     

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2h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TiCxNyOz转...     

配碳比对TiO2真空碳热还原的影响

以钛白粉和石墨为原料,开展TiO2/C真空碳热还原试验,考察配碳比对TiO2/C真空碳热反应历程和还原产物的影响.研究结果表明:TiO2/C真空碳热还原表现出阶段性反应特征,各阶段反应程度取决于配碳比;不同配碳比还原产物的表观差异在于游离碳含量及其赋存状态;随着配碳比升高还原产物颗粒尺寸减小、孔隙率增大;不同配碳比还原产物的电阻率介于2.61×10-3～4.20×10-3Ω·cm,导电性能介于导体和半导体之间.     

真空碳热还原制备Mg-Sr合金的反应热力学

介绍了真空碳热还原制备Mg-Sr合金新思路,研究了其还原反应的反应式、吉布斯自由能及临界还原温度。结果表明,真空碳热还原MgO,SrO的混合物可以得到Mg-Sr合金;其他因素不变的情况下,还原反应吉布斯自由能随反应温度的提高而减小,随系统气压的降低而减小,随反应生成的Sr,Mg混合蒸气中Sr摩尔分数的减小而减小;反应温度的提高、系统气压的降低和Sr摩尔分数的减小均有利于还原反应的进行;当系统气压为10 Pa,Sr摩尔分数为0.1时,临界反应温度为1353 K;相同系统气压下,碳热还原制备Mg-Sr合金的临界反应温度低于真空碳热炼锶、炼镁的临界温度,反应更易于进行;常规真空硅热还原制备金属镁(皮江法)的反应温度1473 K,气压13.3 Pa下,无论反应生成的Sr,Mg混合蒸气中Mg,Sr相对比例如何,真空碳热还原制备Mg-Sr合金的反应均具备热力学可行性。     

As2O3真空碳热还原制备粗金属砷的热力学研究

采用HSC Chemistry 5.0热力学分析软件研究了As2O3真空碳热还原制备粗金属砷过程的吉布斯自由能与温度的关系,重点研究了挥发过程、碳热还原过程及砷蒸汽冷凝过程。结果表明,常压下As2O3在773K时以As4O6(g)双原子气态形式挥发,而在100Pa下挥发只需473K即可,与实际情况一致;As2O3(g)气体参与碳热还原过程的可能性较小,As2O3(s)粉末、As4O6(g)气体在100Pa真空压力下参与碳热还原反应温度分别是473～810K、873K,该温度均低于常压碳热还原过程所需温度(893～1 203℃);砷蒸汽的冷凝过程是As4(g)蒸汽先凝结成液态砷后,再冷凝成固态粗金属砷。     

开放体系下碳热还原氮化法制备Cr2(C,N)粉末

开放体系下,采用碳热还原氮化法,以Cr₂O₃和炭黑为原料,制备了单相Cr2(C,N)粉末。通过TG-DSC、XRD和SEM等测试手段,研究了合成温度、保温时间、氮气流量等工艺参数对制备Cr2(C,N)的影响规律。结果表明,随着合成温度升高,物相演变遵循：Cr₂O₃→(Cr₂O₃、Cr₃C₂和Cr_6.2C_3.5N_0.3)→Cr₂(C,N)的规律,当合成温度超过1 100℃,可获得单相Cr₂(C,N);合成温度为1 200℃、保温时间为2 h、氮气流量为2.5 L/min时,Cr₂(C,N)粉的物相组成、粒径尺寸和氮含量等综合性能最优,制备条件最佳;适当提高合成温度、延长保温时间、增大氮气流量有助于Cr₂(C,N)中氮含量的提高。     

真空碳热还原制备碳化钛和碳化铌粉体的研究

对TiO₂和Nb₂O₅混合球磨料采用真空碳热还原法制得了TiC和NbC,通过正交实验研究了Nb₂O₅、TiO₂和活性炭混合料的摩尔配比、混料球磨时间、还原温度和还原时间对制备TiC和NbC的影响,运用激光粒度仪、X射线衍射仪(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)对混合料和还原产物的粒度、物相及微观形貌进行分析。实验结果表明,各因素对还原程度的影响由大到小顺序为:还原温度>混合料球磨时间>混合料Nb₂O₅∶TiO₂∶C摩尔配比>还原时间,优化实验条件为:混合料Nb₂O₅∶TiO₂∶C摩尔配比1∶3∶20,混合料球磨时间10 h,还原温度1 600℃,还原时间2 h。在该条件下,Nb₂O₅和TiO₂混合料的还原率达到93.90%。真空碳热还原TiO...     

溶胶凝胶-碳热还原法制备Si_3N_4纳米粉末

以硅溶胶为硅源,有机碳为碳源,有机氮和氮气为氮源,先采用溶胶-凝胶法制备前驱体,然后进行碳热还原制备Si3N4陶瓷纳米粉体.主要研究了硅碳比、反应温度、氮气流量、保温时间等工艺因素对氮化硅粉体生成的影响.碳热还原制备Si3N4纳米粉体的最佳工艺条件为:碳硅比(摩尔比)为3.5: 1,氮气流量为3L/min,煅烧温度为1 500℃,保温时间2h.在以上最佳工艺条件下,可制备出纯的Si3N4纳米粉体,其中α-氮化硅为90.8%,β-氮化硅为9.2%,平均粒径为43.82nm.     

碳热还原氮化制备氮化硅粉体反应条件研究

对二氧化硅碳热还原氮化合成氮化硅的反应体系进行了热力学和动力学分析,主要研究了反应温度和氮气流量对Si3N4、Si2N2O和SiC生成的影响。热力学研究表明,Si3N4的生成需要足够高的温度(高于1800K)和充足的氮气气氛;Si2N2O的生成条件是较低的温度(低于1700K)和不充足的氮气气氛;SiC的生成条件是更高的温度(高于2000K)和不充足的氮气气氛。试验研究验证了热力学的分析,并确定了碳热还原氮化合成氮化硅的主要工艺条件(氮气流量为3L/min、煅烧温度为1500℃)。在以上工艺条件下,可制备出纯的Si3N4粉体。     

Preparation technology of Ti-rich material from ilmenite via method of vacuum carbothermal reduction

A route of vacuum carbothermal reduction of Panzhihua ilmenite was introduced to prepare Ti-rich material. The effects of mass ratio of graphite to ilmenite, reduction temperature and vacuum condition on compositions of products and contents of impurities were investigated. Scanning electron microscope images showed that Mg mainly existed in MgSiO₃, MgAl₂O₄ and Mg_nTi_3?nO₅ in ilmenite. Thermodynamic analyses showed that only after TiO₂ was completely reduced to Ti₂O₃, the impurities Mg and Ca could be removed from the products in gaseous state. A Ti-rich material containing 0.39?wt-% Ca and 0.038?wt-% Mg was obtained when Panzhihua ilmenite was reduced with a graphite/ilmenite mass ratio of 0.130:1 at 1773?K for 1?h under the vacuum degree of 10?Pa. X-ray diffraction patterns showed that the final product was mainly composed of Ti₂O₃ and α-Fe.     

尿素对前驱物及氮化铝粉末粒度形貌的影响

以硝酸铝、葡萄糖为原料,用碳热还原法制备氮化铝粉末,研究尿素对前驱物及其氮化反应产物的组成和显微形貌的影响,发现尿素不仅可以影响前驱物的组成和显微形貌,还对氮化反应产物的显微形貌有重要影响。在溶液里添加尿素后,它与硝酸铝发生了低温燃烧合成反应,生成了比表面积高的泡沫状前驱物,该过程中碳由于燃烧损失较大,在没有添加尿素的溶液中,没有燃烧反应发生,碳的损失小,生成的前驱物团聚现象严重,比表面积低,两种前驱物保留了前驱物的形貌特征,对于不添加尿素合成的前驱物,在其氮化反应后所生成的氮化铝粉末板结严重;而添加尿素合成的前驱物的氮化反应产物是由球形颗粒组成的软团聚体。利用XRD,SEM等分析方法对粉末进行了表征。     

碳热还原转炉渣脱磷的试验

 对碳热还原转炉渣进行热力学分析,分别在二硅化钼高温电阻炉和500 kg顶底复吹多功能试验炉开展转炉渣碳热还原脱磷的实验室试验。结果表明,反应温度及动力学条件对脱磷率有较大影响,在电阻炉试验条件下,保证反应温度为1 500 ℃、碳当量为3.0、保温时间为30 min的情况下,可以获得30%左右的脱磷率。在顶底复吹多功能试验炉内,焦粉既作为还原剂也作为升温剂,焦粉与氧气反应放热可以保证脱磷反应在较高温度下进行,同时顶吹氧气对熔渣层的良好搅拌有利于脱磷反应速度进一步提高,试验过程脱磷率为84%,其中还原进入钢液的脱磷率为75.85%,气化脱磷率为8.15%。焦粉带入的硫有10.8%进入钢水,有6.25%进入炉渣。     

溶胶凝胶法制备超细W-Ag复合粉末

采用溶胶-凝胶法制备了W-Ag复合氧化物粉末,再经过氢还原获得超细W-20%Ag(质量分数)复合粉末。采用热重分析(TG)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对干凝胶的分解过程,还原前后粉末的物相组成、粒度和形貌进行分析。结果表明:干凝胶在煅烧和还原过程发生一系列的分解和化合反应,随着温度的升高,粉末的相组成、颗粒尺寸和形貌发生明显变化;SEM结果分析表明,还原后W-Ag复合粉末呈球形或近球形,颗粒直径在200~400 nm。     

溶胶-凝胶工艺制备氮化铝陶瓷超细粉末

采用硝酸盐-有机物低温燃烧反应溶胶-凝胶工艺,以硝酸铝(Al(NO_3)_3·9H_2O)、葡萄糖(C_6H_(12)O_6·H_2O)、尿素(CO(NH_2)_2)为原料,制备出粒度细小、混合均匀的铝源和碳源的混合前驱物,然后以该前驱物为原料进行碳热还原反应制备氮化铝粉末。研究表明,氮化铝的生成温度降低,在1350℃时即有大量氮化铝生成,1550℃时仅用90 min即可实现完全转化。SEM分析结果表明合成粉末为粒度分布均匀的纳米级(～100 nm)粉末。     

真空碳热还原-酸浸含钛高炉渣制备TiC

中国超过50％钛资源在高炉冶炼过程中进入炉渣,渣中TiO2的质量分数高达20％～30％,是一种高附加值二次资源,但在对该资源综合利用过程中,始终未能解决经济提取、硅钛难分,二次污染严重等问题.在热力学理论指导下进行真空碳热还原-酸浸联合工艺处理含钛高炉渣制备TiC研究.研究表明,碳热还原温度越高或相同温度下真空度越高越有利于炉渣中各成分还原;随着真空度增加碳热还原温度要求降低;当温度达到1 573K,真空度为1 Pa,可将SiO2还原得到具有高蒸气压的SiO、MgO被还原为Mg蒸气而离开体系,可实现渣中硅镁与钛彻底分离;真空碳热还原含钛高炉渣制备TiC的最佳条件:还原温度1673 K,炉渣粒度75μm占80％,渣碳质量比100∶38.     

蒸发冷凝法制备超细镁粉

采用电阻加热蒸发和感应加热蒸发法分别制备出超细镁粉,系统研究了充气压力对粉体产率和粒度的影响,采用XRD、TEM等分析手段对所制备的粉体结构进行表征.结果显示:感应加热蒸发法的产率远大于电阻加热蒸发法的产率;随充气压力提高,粉体产率降低,粉体平均粒径增大.所制备的超细镁粉为链球形结构、多晶态,纯度较高,粒度分布范围窄.     

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。