Fe_2O_3-CaO-TiO_2体系下铁酸钙的合成过程及TiO_2和CaTiO_3的影响（英文）

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO_2还是TiO_2和CaO形成的CaTiO_3影响,首先利用Fe_2O_3和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO_2和CaTiO_3对钛铁酸钙(FCT)形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023～1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段:前一阶段为1023～1223 K温度范围内Fe_2O_3与CaO之间的反应,合成产物为Ca_2Fe_2O_5,反应方程式为"Fe_2O_3(s)+2CaO(s)=Ca_2Fe_2O_5(s)";后一阶段为1223～1423 K温度范围内Ca_2Fe_2O_5和Fe_2O_3的反应,主要产物为CaFe_2O_4,反应为"Ca_2Fe_2O_5(s)+Fe_2O_3(s)=2CaFe2O4(s)",该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO_3显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO_2与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO_3和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO_3中固溶形成的,主要反应是"Fe_2O_3+CaTiO_3(s)=FCT(s)"。     

铁酸钠对含铁矿物碳热还原过程铁粒形成的影响

通过热力学计算、动力学试验以及还原产物微观形貌扫描电镜分析,研究Na_2O·Fe_2O_3在Fe_2O_3/MgFe_2O_4-Na_2CO_3-C还原体系中的作用。结果表明:在该体系中,Na_2CO_3与Fe_2O_3或MgFe_2O_4快速反应生成更易被碳还原的Na_2O·Fe_2O_3,从而降低还原反应的起始温度,并加速反应的进行;Na_2O·Fe_2O_3还能促进含铁矿物碳热还原过程中铁晶粒的长大,有利于后续铁矿物的磁选分离。     

CO还原焙烧铁酸锌的选择性分解行为

为了将锌焙砂中铁酸锌选择性地分解为Zn O和Fe_3O_4,研究在CO还原焙烧过程中铁酸锌的分解行为。采用HSC和Factsage软件计算铁酸锌在CO还原气氛下分解的热力学基础,再通过回转窑焙烧试验考察还原焙烧条件对铁酸锌分解行为的影响。结果表明:在适宜的温度和气氛下锌焙砂中的铁酸锌能选择性转化为Zn O和Fe_3O_4,CO浓度、p(CO)/p(CO+CO_2)值、焙烧温度和时间是影响铁酸锌分解的主要因素,提高焙烧温度、延长时间、增加CO浓度和分压有利于铁酸锌的分解,也会促进Fe O的生成;在最佳条件下,铁酸锌的分解率近70%,且过还原不严重。经XRD和SEM/EDS分析,产物主要以Zn O、Fe_3O_4、Zn S和Zn_2Si O_4为主,且颗粒粒度较小、疏松多孔及互相包裹严重。     

非等温条件下氢气还原Fe_2O_3-NiO制备镍铁合金的反应动力学EI北大核心CSCD

主要研究不同质量比的Fe_2O_3-NiO在氢气气氛下还原过程的非等温动力学。根据热分析动力学研究方法,结合样品的质量损失曲线,获得了样品在非等温还原过程中的动力学曲线,并确定Fe_2O_3-NiO体系在氢气气氛下还原过程的最佳机理函数(G(α)=[-ln(1-α)]~4),过程受随机成核和随后生长机理控制。结果表明:当样品中Fe_2O_3-NiO质量比从1:2变化到2:1时,还原反应过程的活化能从249.821 kJ/mol增加至390.074 kJ/mol;随着体系中NiO含量增加,还原反应开始的温度逐渐降低,还原产物物相由铁纹石相(Fe,Ni)和镍纹石相(Fe,Ni)逐渐转变为镍铁合金相(FeNi_3),产物微观颗粒尺寸变得不均匀。通过建立数学模型,验证了反应过程中反应分数的模型计算值与实验测量值具有良好的相关性。     

非等温条件下氢气还原Fe_2O_3-NiO制备镍铁合金的反应动力学

主要研究不同质量比的Fe_2O_3-NiO在氢气气氛下还原过程的非等温动力学。根据热分析动力学研究方法,结合样品的质量损失曲线,获得了样品在非等温还原过程中的动力学曲线,并确定Fe_2O_3-NiO体系在氢气气氛下还原过程的最佳机理函数(G(α)=[-ln(1-α)]~4),过程受随机成核和随后生长机理控制。结果表明:当样品中Fe_2O_3-NiO质量比从1:2变化到2:1时,还原反应过程的活化能从249.821 kJ/mol增加至390.074 kJ/mol;随着体系中NiO含量增加,还原反应开始的温度逐渐降低,还原产物物相由铁纹石相(Fe,Ni)和镍纹石相(Fe,Ni)逐渐转变为镍铁合金相(FeNi_3),产物微观颗粒尺寸变得不均匀。通过建立数学模型,验证了反应过程中反应分数的模型计算值与实验测量值具有良好的相关性。     

常压低温冷等离子体还原Fe2O3的研究

目的研究常压低温冷等离子体还原过程中气体常量对Fe_2O_3还原过程的影响。方法采用冷压成形后高温烧结的方式制备Fe_2O_3试样块,利用射流型常压冷等离子体还原铁基氧化物,通过X射线衍射仪分析还原前后的物相,用扫描电镜观察还原前后的微观形貌,讨论了还原过程中气氛的作用和影响。结果等离子体的还原能力取决于还原气体的成分与含量,其中氮等离子体在常温常压条件下无法还原Fe_2O_3,氨气+氮气混合气体为工作气体的常压低温冷等离子体能将Fe_2O_3还原成Fe_3O_4和金属Fe,还原能力随着氨气含量的增加而增强,还原速率随着氨气含量的增加而下降。氨气在等离子体中可产生多种还原性物质,如N_2H_4、H和H_2*等,能将Fe_2O_3还原,且过程表现为过渡还原,即Fe_2O_3先被还原成Fe_3O_4,再被还原成金属Fe。结论常压低温冷等离子体中的电子与热效应无法还原Fe_2O_3,添加氨气后的等离子体中产生了一系列的活性物质,才能还原金属Fe表面的氧化物。     

Fe_2O_3-SiO_2-Al_2O_3系还原烧结过程中Fe_2O_3的反应行为（英文）

以纯化合物和高岭土为原料,研究Fe_2O_3-SiO_2-Al_2O_3三元系还原烧结过程中Fe_2O_3的反应行为。热力学计算分析和还原烧结实验结果表明,在还原性碳气氛中,1173 K下Fe_2O_3被还原后得到的FeO能分别与SiO_2和Al_2O_3反应生成硅酸亚铁和铝酸亚铁。对于Fe_2O_3-SiO_2-Al_2O_3三元系,在还原性气氛条件下,Fe_2O_3还原后形成的FeO将优先与Al2O3反应形成铝酸亚铁,只有当体系中Al_2O_3反应完全后还存在过量的FeO时,SiO_2才能与FeO反应形成硅酸亚铁。当烧结温度继续升高到1473 K时,三元系中形成的铝酸亚铁将进一步与体系中的SiO_2反应生成莫来石和FeO。研究结果有望为氧化铝生产过程中低A/S比含铁原料的铝硅分离提供新的思路。     

310S奥氏体不锈钢丝高温氧化行为

利用静态增重法研究了310S奥氏体不锈钢丝在700、800、900、1000℃下的氧化特性,采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射仪对该材料表面的高温氧化膜形貌及物相进行了分析。结果表明:310S奥氏体不锈钢丝在1000℃下抗氧化,且氧化动力学曲线遵循抛物线规律;氧化膜主要由铁的氧化物(Fe_2O_3、Fe_3O_4)、铬的氧化物(Cr_2O_3)和具有尖晶石结构的Ni Cr_2O_4、Fe Cr_2O_4组成。     

酒钢含重晶石铁精矿在烧结过程中重晶石分解机理的研究

本文研究了酒钢含重晶石铁精矿在加热烧结过程中重晶石的分解条件和分解机理。结果表明,在氧化气氛烧结过程中,两组分的铁矿物-重晶石混合料中的重晶石在1190℃开始分解,1240℃时反应速度最大,其分解机理为高温下重晶石与Fe_2O_3发生固相反应,生成BaO·6Fe_2O_3;多组分的酒钢铁精矿的烧结反应产物则为(BaO·6Fe_2O_3)·1.82(CaO·2Fe_2O_3)。动力学计算表明,在空气中重晶石分解的表观活化能E~*=119.9kJ/mol,反应级数n=1.3—1.4。     

MECHANISM OF DECOMPOSITION OF BARITE IN PROCESS OF SINTERING JIUQUAN BARITECONTAINING IRON ORE CONCENTRATE

本文研究了酒钢含重晶石铁精矿在加热烧结过程中重晶石的分解条件和分解机理。结果表明,在氧化气氛烧结过程中,两组分的铁矿物-重晶石混合料中的重晶石在1190℃开始分解,1240℃时反应速度最大,其分解机理为高温下重晶石与Fe_2O_3发生固相反应,生成BaO·6Fe_2O_3;多组分的酒钢铁精矿的烧结反应产物则为(BaO·6Fe_2O_3)·1.82(CaO·2Fe_2O_3)。动力学计算表明,在空气中重晶石分解的表观活化能E~*=119.9kJ/mol,反应级数n=1.3—1.4。     

LK—45钢铁材料化学酸洗缓蚀抑雾剂在我省的应用

钢铁材料在生产加工中,经常会涉及到防锈和除锈的问题.常用的除锈方法有机械除锈和化学除锈.化学除锈就是采用各种酸溶液来清除钢铁材料表面的氧化物.以硫酸为例,其清除钢铁材料表面的氧化物过程如下:FeO+H_2SO_4→FeSO_4+H_2OFe_3O_4+4H_2SO_4→FeSO_4+Fe_2(SO_4)_3+4H_2OFe_2O_3+3H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+3H_2O但是,在清除铁的氧化物的同时,酸又把金属铁溶解了,使金属受到损失,     

铂氧化铁电极在硼酸-四硼酸钠溶液中的阴极过程

用动电位法研究了铂氧化铁(Fe_3O_4,α-Fe_2O_3,γ-Fe_2O_3)电极在不同pH的H_3BO_3-Na_2B_4O_7水溶液中的阴极过程。对脱氧溶液中,较低过电位区域出现异常的Tafel常数,作者从电极过程动力学分析确认这-反应是氧化铁的固相还原反应。讨论了溶液pH对氧化铁还原反应速率的影响和氧化铁铁锈在腐蚀过程中的作用。     

应用Fe_2O_3和TiO_2金属热还原进行添加TiB_2和TiC的FeAl/Al_2O_3复合材料的燃烧合成（英文）

通过Fe_2O_3和TiO_2金属热还原自蔓延高温合成(SHS)制备添加TiB_2/Al_2O_3 and TiC/Al_2O_3陶瓷相的铁铝基金属(FeAl)复合材料。反应物粉末包括铝热剂0.6Fe_2O_3+0.6TiO_2+2Al以及元素铁、铝、硼与炭黑。复合材料成分为x FeAl-0.6TiB_2-Al_2O_3 (x=2.0～3.6)和y FeAl-0.6TiC-Al_2O_3(y=1.8～2.75)。当复合材料中FeAl含量增加时,燃烧反应的放热量下降,最终两组燃烧反应的可燃极限分别为x=3.6和y=2.75。根据燃烧波的动力学分析,合成两种FeAl复合材料的反应活化能为Ea=97.1and101.1kJ/mol。从产物的XRD分析可确认生成FeAl/TiB_2/Al_2O_3和FeAl/TiC/Al_2O_3复合材料。SEM显示FeAl为致密多晶结构,而陶瓷成分TiB_2、TiC和Al_2O_3呈微米颗粒状分散于复合材料中。合成的FeAl-TiB_2-Al_2O_3和FeAl-TiC-Al_2O_3复合材料的硬度为12.8～16.6GPa,断裂韧性为7.93～9.84 MPa·m~(1/2)。     

高铁三水铝石型铝土矿烧结过程中氧化铝反应热力学

研究了高铁三水铝石型铝土矿烧结过程中Al_2O_3与CaCO_3、CaO、SiO_2及FeO反应的热力学规律.结果表明:在1 473～1 673 K温度下,Al_2O_3比Fe_2O_3更易与CaCO_3反应;Al_2O_3与铁酸钙(2CaO·Fe_2O_3和CaO·Fe_2O_3)反应不能生成3CaO·Al_2O_3,当烧结温度大于1 000 K时,可以与2CaO·Fe_2O_3反应生成12CaO·7Al_2O_3;SiO_2比Al_2O_3更易与CaO结合,Al_2O_3与SiO_2直接反应生成硅酸铝的可能性较小;当烧结温度为1 473～1 673 K时,除CaO·2Al_2O_3和CaO·Al_2O_3不能向3CaO·SiO_2转变外,其余铝酸钙均可在SiO_2的作用下向硅酸钙转变;2CaO·Al_2O_3·SiO_2是CaO、Al_2O_3和SiO_2三者直接反应的产物,不能由硅酸钙和铝酸钙相互反应生成;CaO、Fe_2O_3、Al_2O_3和SiO_2四元矿物存在时,烧结过程优先生成2CaO·Al_2O_3·SiO_2和4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3,这与烧结实验结果相符.     

高岭石与氧化铁在还原焙烧过程中的反应行为（英文）

铝硅酸盐矿物中氧化硅和氧化铝的预先分离对从高硅含铝物料中提取氧化铝具有重要意义。本文作者研究高岭石与氧化铁在还原焙烧过程中的反应行为。热力学计算以及还原焙烧实验结果表明,由氧化铁还原得到的氧化亚铁优先与高岭石中的氧化铝反应而生成铝酸亚铁;与此同时,高岭石中的氧化硅转变为石英固溶体或者方石英固溶体。在有足量碳粉存在的条件下,过量的氧化亚铁和氧化硅反应生成的硅酸亚铁随着焙烧温度的升高进一步还原成氧化硅和金属铁。然而,升高焙烧温度及降低Fe_2O_3/Al_2O_3的摩尔比均能促进莫来石的形成。控制高岭土、赤铁矿和煤灰中Fe_2O_3/Al_2O_3/C摩尔比为1.2:2.0:1.2,在1373 K下还原焙烧60 min即可实现高岭石完全转变为独立的氧化硅和铝酸亚铁。研究结果有望为铝硅酸盐矿物中氧化铝和氧化硅的综合利用提供新技术。     

FeTiO_3-Fe_2O_3固溶体合成及其非等温碳热还原研究

为明确Fe_2O_3固溶对FeTiO3还原过程的影响机理,本实验基于粉末煅烧法合成x FeTiO_3(1-x)Fe_2O_3固溶体(0≤x≤1),研究了非等温碳热还原条件下固溶体的还原行为,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)对合成固溶体及还原产物进行表征。结果表明,实验合成固溶体质地均匀,纯度较高,且x越大,FeTiO_3晶格畸变程度越大。固溶体开始还原温度和还原速率(还原度α的增大速率)均随着x值的增加而增加。固溶Fe_2O_3能够促进FeTiO_3还原,且在还原过程中存在过渡相Fe_2TiO_4和Fe_3Ti_3O_(10)。固溶体-石墨交界面首先形成浮士体(FeO)、钛铁尖晶石(Fe_2TiO_4)和TiO_2,进一步还原生成金属Fe和Ti_2O_3。由非等温碳热还原过程动力学计算分析,得出表观活化能为295.54 kJ/mol。     

不同形状纳米Fe_3O_4水基磁悬液对人工裂纹缺陷试块的磁粉检测

用两种不同的方法制备了球形及条形颗粒的Fe_3O_4磁悬液,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)分析测试手段对制备的样品进行了表征。将制备的两种形状的Fe_3O_4磁悬液用于对制作的裂纹试块进行磁粉检测。试验结果表明:在磁化过程中,纯球形纳米Fe_3O_4向缺陷漏磁场处聚集较快,裂纹显示清晰具体;撤走外加磁场后,受磁悬液的扰动,缺陷磁痕被破坏;使用纯球形纳米Fe_3O_4磁悬液所得缺陷磁痕显示不如使用条形纳米Fe_3O_4磁悬液所得磁痕显示清晰。     

界面能调控熔体中纳米颗粒分布铝热合成铁基ODS合金

利用铝热合成工艺结合快速凝固技术制备了铁基氧化物弥散强化(ODS)合金。经过优化铝热剂成分,合金熔体中不仅原位生成了a-Al_2O_3纳米颗粒,还发生了液相调幅分解,形成了富Fe、Cr与富Ni、Al的两相结构。因为a-Al_2O_3与富Ni、Al相之间的界面能较低,Al_2O_3纳米颗粒与富Ni、Al相结合,从而在基体中均匀分布。分析了反应熔体发生液相调幅分解的热力学可能性以及纳米颗粒在界面能和Brownian运动影响下的移动速率。实验结果表明,液相调幅分解得到的NiAl相呈球形,直径约50 nm,体积分数约50%;反应合成的aAl_2O_3颗粒直径约5 nm,受界面能作用全部与NiAl相结合。计算表明,受界面能和Brownian运动影响,a-Al_2O_3颗粒移动速率极快,快速冷却过程中完全有时间在两相液体间完成移动和分布。测试表明,铁基ODS合金平均拉伸强度为602 MPa,延伸率为21%,大气环境中1000℃下氧化100 h后增重0.4 mg/cm2。     

Fe-Cr-Al-Si铁素体耐热钢组织结构与抗氧化性

研究了Fe-Cr-Al-Si轻质耐热钢的组织结构及抗氧化性能,结果表明:铸态的Fe-9Cr-5Al-0.5Si-0.02N-0.03C钢的晶粒直径达到0.5 mm,晶粒粗大的原因主要是原子扩散系数大,晶粒长大速度大,又没有奥氏体铁素体相变的细化晶粒作用。钢在800℃的空气中平均氧化速率为0.0685 g·h~(-1)·m~(-2),达到了完全抗氧化级别;随着氧化温度增加,钢的表面氧化膜由Fe、Al、Cr的化合物、低价态氧化物转变为以Al_2O_3为主的高价态氧化物;氧化膜中Fe_2O_3呈圆圈层规则排列在岛状的Al_2O_3组织上,是由于在高温下铁、铝、氧的复杂的氧化还原反应造成的。     

镍冶炼渣中CaO-SiO_2-FeO-MgO系炉渣热力学与物相平衡研究

硫化镍闪速熔炼终渣中铁主要以含镁橄榄石型硅酸盐为主,致使其后续资源利用中提取困难。本研究从提铁角度出发,通过适当调整熔炼初始渣系组分,利用Fact Sage热力学软件计算了FeO-SiO_2-CaO-MgO渣系在特定温度下的热力学条件、相平衡及物相组成,并用实验验证,以期找到最有利于后续还原提铁的渣组成。结果表明,在500~1 400℃间,该渣系主要存在物相以橄榄石以及钙镁硅酸盐为主,并伴有少量Fe_3O_4、MgO(方镁石)和Ca_3MgSi_2O_8。渣中CaO及Fe/SiO_2比增加,MgO含量降低(13%降为7%),均会降低渣系熔点。随着CaO含量从5%增加到20%,体系中铁镁橄榄石和铁橄榄石物相含量降低显著,FeMgSiO_4相对含量从34%降低到6%左右,Fe2SiO_4相对含量从39%降低到小于6%。该渣组分非常有利于渣后期还原提铁。