H2还原铁矿石球团的动力学研究

通过热重分析实验、XRD和金相分析等实验手段,对铁矿石球团在600～1 000℃温度范围内的H2还原过程进行了探讨,并采用未反应核模型对铁矿石球团的H2还原动力学进行分析。结果表明:H2还原铁矿石球团的过程具有明显的阶段性特征,还原速率整体上随着温度的升高而增大,然而在700～900℃温度范围内出现了还原速率的迟滞现象。在本实验条件下,整个还原过程的速率由外扩散、内扩散和化学反应混合控制,反应的表观活化能为39.49 kJ/mol。     

焙烧温度对低硅含镁球团矿还原膨胀率的影响及机理

研究焙烧温度对Mg O含量分别为1.5%和3.0%(质量分数)的低硅含镁球团的抗压强度、矿相和还原膨胀率的影响,并基于Arrhenius方程和还原度测定计算低硅含镁球团还原反应的表观活化能,分析还原反应的速率限制性环节。结果表明:当焙烧温度较低时,低硅含镁球团内形成的铁酸镁数量较少,存在未反应的Mg O颗粒,其还原过程主要受气体扩散和界面化学反应混合控制,还原膨胀率高,还原后强度低。1280℃高温下,焙烧的低硅含镁球团形成的铁酸镁数量多、强度高,还原过程后期主要受固相扩散即铁离子扩散控制,尤其是低硅高镁球团受固相扩散控制更明显,还原过程中未出现针状铁晶粒,还原膨胀率低。     

机械与热综合活化法制备超细WC-Co粉末

研究了WO3、Co3O4和石墨混合粉末经高能球磨活化后再分步进行还原和碳化反应制备超细WC-Co粉末的过程.结果表明:球磨30 h后,粉末粒径达到70～100 nm.450～700℃温度范围内球磨粉在流动H2和Ar混合气体中经2 h还原时,随着还原温度的升高,WO3还原反应顺序为WO3→WO2.9→WO2.72→WO2→W,700℃时可实现完全还原;Co3O4在450℃完全还原为Co,随着温度的进一步升高和时间的延长,Co与W反应转变为Co3W;最终还原产物由W、Co、Co3W和石墨组成;在700～1 000℃温度范围内还原粉在流动Ar中碳化时,随着碳化温度的升高,碳化反应按W(Co3W)→Co6W6C→Co3W3C→W2C→WC的顺序进行,在900℃下还原粉在2 h内可完全碳化,得到WC颗粒尺寸约为200～300 nm的WC-Co复合粉末.     

微尺度氧化铁粉还原过程的动力学模拟

用热重分析法研究中低温条件下,氢气还原不同粒度氧化铁的过程,并提出了多颗粒反应料堆动力学模型,以模拟氧化铁微粉在中低温下的还原过程.该模型包括了化学反应动力学方程和颗粒间的气体扩散方程,采用全隐式有限差分方法对控制方程进行数值求解.通过计算得到不同粒度铁矿粉组成的反应料堆在不同温度下,还原率随时间的变化规律,并根据气体浓度在反应过程中的行为得知化学反应和气体扩散在反应速率控制过程中所起的作用.数值模拟数据与试验结果基本吻合.     

外加磁场对CO2焊飞溅的控制机理

用纵向磁场控制CO2气体保护焊飞溅，以低碳钢Q235为试验对象，在不同焊接工艺参数下进行了有、无外加纵向磁场的焊接对比试验，并且改变外加磁场的大小，测试了不同磁感应强度下的焊接飞溅率。探讨了外加纵向磁场控制焊接飞溅的机理。试验表明，在一定的焊接规范下，外加纵向磁场能有效地控制CO2焊短路过渡中的焊接飞溅，获得较好的工艺效果；同时，存在一个最佳的磁场范围，在这个范围内，磁场对飞溅的控制效果较好。     

含重铬酸根硫酸溶液中磁场对铁自腐蚀状态及极化电阻 …

铁在含有一定浓度重铬酸根的硫酸中,自腐蚀状态下的阴极反应速率受重铬酸根阴极还原电子转移过程与扩散过程共同控制,外加磁场使铁的自腐蚀电位正移,且电位正移幅度随重铬酸根浓度增加而增大,在没有外加磁场时的自腐蚀电位下进行恒电位极化时,外加磁场后会出现阴极电流,磁致阴极电流随重铬酸根的浓度增大而显著增大,外加磁场会钤吸一定量重铬酸根的硫酸溶液中铁的极化电阻昱著下降,产场作用进行模型化,分析了磁场作用的动力     

粒径对造气炉内气化反应的影响及动力学分析

采用实验室高温反应炉模拟造气炉环境进行煤气化实验,利用未反应核模型对实验结果进行分析,探究了不同粒径煤球对煤气化反应的影响。结果表明,煤球粒径越小,煤气化完全反应时间越短。改变粒径不能影响煤气化反应的限制性环节,在不同粒径下该反应的限制性环节均为化学反应。     

熔融态氯化镁直接热解制备氧化镁粉体及表征

利用Kroll法冶炼钛过程中还原蒸馏产生的熔融氯化镁,在通氧条件下,直接热解制备出超细的氧化镁粉体。考察热解温度、热解时间、氧气分压对熔融氯化镁热解效率的影响。通过单因素实验确定的最佳工艺条件如下:热解温度1 000℃,输入氧分压0.08 MPa,热解时间50 min。优化条件下氯化镁的热解率达93.5%。实验制备的样品氧化镁经X射线衍射和扫描电镜分析:其平均粒径为80~100 nm,粒度分布均匀,分散性好,纯度很高,获得的氧化镁颗粒为不规则六面体形。热解反应的动力学研究表明:氯化镁热解过程的初始阶段受化学反应控制,表观活化能为93.7 kJ/mol;反应后期受扩散与化学反应混合控制,表观活化能为26.3 kJ/mol。     

含重铬酸根硫酸溶液中磁场对铁自腐蚀状态及极化电阻的影响

铁在含有一定浓度重铬酸根的硫酸中,自腐蚀状态下的阴极反应速率受重铬酸根阴极还原电子转移过程与扩散过程共同控制．外加磁场使铁的自腐蚀电位正移,且电位正移幅度随重铬酸根浓度增加而增大．在没有外加磁场时的自腐蚀电位下进行恒电位极化时,外加磁场后会出现阴极电流,磁致阴极电流随重铬酸根的浓度增大而显著增大．外加磁场会使含有一定量重铬酸根的硫酸溶液中铁的极化电阻显著下降．通过对磁场作用进行模型化,分析了磁场作用的动力学机理．磁场对阴极扩散过程的加速作用导致了自腐蚀电位正移及磁致阴极电流,而磁场引起自腐蚀电位的正移是引起极化电阻减小的主要原因．     

白云鄂博矿磁场作用下的强化还原研究

以典型的多金属共生矿——白云鄂博原矿为研究对象,针对其成分复杂、配碳直接还原反应温度较高、还原效率低的情况,借助磁场对化学反应的影响,实现白云鄂博矿的低温快速还原。研究结果发现,稳恒磁场对白云鄂博矿的直接还原具有强化作用,在磁场作用下,配碳矿的还原程度与常规条件下相比,所得还原物料的金属化率明显提高,还原时间有所缩短;且在磁场作用下,金属铁晶粒更易聚集长大。     

硅热法炼镁过程中宏观动力学模型的分析

本文根据在1125～1200℃温度下还原试验的结果并通过对还原过程传热、传质、化学反应等方面的分析,提出了以准界面反应的收缩性来反应核模型(即宏观动力学模型),推导了包括镁的孔隙扩散和准界面化学反应控制的综合速率方程,并用该方程检验了反应中期的试验结果。     

真空低温(250～400℃)下利用含镁冷凝物还原四氯化钛

本文较详细的论述了利用蒸馏副产物—含镁冷凝物还原四氯化钛工艺过程的操作方法、技术条件以及还原设备的结构特点。文中指出,往反应器中加入不少于装入总镁量的15％的冷凝镁,在真空低温(200℃)下可进行还原反应,化学反应热使镁锭熔化,致使温度上升到850～900℃。该法的特点在于:1)可直接利用回收蒸馏的大量副产物;2)节省电能消耗;3)提高海绵钛的质量;4)设备结构比较简单。同时,作者还对于反应过程的机理做了预测。     

磁场对Q235钢微生物腐蚀行为的影响

采用腐蚀失重法、电化学测量技术和表面分析技术研究硫酸盐还原菌 (SRB) 在外加磁场下对Q235钢的腐蚀行为。结果表明,磁场条件下SRB对Q235钢的腐蚀作用较无磁场条件下减轻,其阻抗值先减小后增大,而无磁场条件下的阻抗值先增大后减小,说明磁场条件下试样表面的生物膜形成滞后。SEM的分析结果显示,磁场条件下Q235钢表面的生物膜均匀致密,并且紧密地黏附在金属表面。清除腐蚀产物后,无磁场条件下的基体表面呈现较多腐蚀孔和腐蚀裂缝,而有磁场条件下的基体表面则相对平整,说明磁场能有效地抑制SRB对Q235钢的腐蚀。     

直流脉冲辉光冷等离子体氢还原金属氧化物的特性研究

利用直流脉冲电场下产生的非平衡等离子态的氢对CuO进行了强化还原实验,考察等离子体的固有化学特性对还原过程的影响.在体系压力450Pa、温度200℃的条件下,分子态的氢不能还原CuO,而等离子态的氢可还原CuO得到金属Cu.随着还原时间的增加,等离子态的氢还原CuO得到金属Cu层厚度的变化随着试样放置方式的不同呈现不同的规律,等离子体鞘层的变化对还原速率有很重要的影响.还原层厚度随时间的变化可以分为三个阶段,前两个阶段的反应速率主要受制于到达氧化物表面氢活性粒子流的通量,活泼的等离子体氢在反应产物层向反应界面的扩散是第三阶段的速率限制性环节.     

ZrOCl_2-Al体系熔体反应生成Al_3Zr_((p)),Al_2O_(3(p))/Al复合材料的反应机制

利用X射线衍射仪 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM ) ,对ZrOCl2 Al体系熔体反应生成的复合材料组织进行了分析 ,结果表明 :ZrOCl2 Al体系反应生成相为Al3 Zr和α Al2 O3 ,颗粒尺寸为 0 .2～ 5 μm ,形状以多面体为主 ;随反应起始温度升高 ,生成的颗粒体积分数增大 ,熔体温度也升高 ,但当熔体温度高于 12 0 0℃时 ,Al3 Zr出现聚集、长大。提出了ZrOCl2 Al体系的反应是气液反应和固液反应的复合过程 ,建立了ZrOCl2 /Al反应中的控制环节ZrO2 /Al反应的动力学模型及化学反应速率的关系式。     

机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究

采用向铝熔体中搅拌加入硅颗粒的方法制备高硅铝合金,研究了搅拌工艺参数对制备的合金微观组织的影响.结果表明,控制搅拌温度为700～720 ℃时,能够得到硅颗粒尺寸细小、均匀分布、与基体结合良好的高硅铝合金.对添加硅颗粒制备的Al-Si合金,在590～680 ℃不同的温度下进行等温处理,在590 ℃下保温30 min,能够使合金显微组织中的Si相明显细化,形状得到改善;随着保温温度的进一步升高,Si相变的粗大.     

自生颗粒增强铝基复合材料的制备工艺

采用原位反应工艺,通过在Al溶体中加入TiO,在一定温度下产生化学反应,反应生成Al3Ti颗粒,然后采用搅拌铸造法制备Al/Al3Ti复合材料,当TiO2加入量为20%～30%（质量分数）、反应温度为920℃时,铸态复合材料具有良好的力学性能。     

电化学还原TiO2制备金属钛及反应过程的研究

采用熔盐电解法,在900℃熔盐CaCl2中以烧结TiO2为阴极,石墨棒为阳极制备出了金属钛.研究了不同温度下烧结阴极的形貌及其对电解反应的影响.结果表明：600℃下烧结4 h的阴极具有良好电化学反应性能;电解过程中脱氧速度不均匀;TiO2电极的还原是由外向内,由高价向低价再到金属分步进行的;电解还原过程电流效率低约为15%.阴极的孔隙大小和颗粒尺寸会影响电极的反应速度.     

磁场和Fe^3＋对铁在0.5mol／LH2SO4中阴极极化行为的影响

用动电位扫描法研究了有无外磁场时纯铁在Ｆｅ２（ＳＯ４）３和Ｈ２ＳＯ４＋Ｆｅ２（ＳＯ４）３溶液中的阴极极化曲线，没有外加磁场时，Ｆｅ＾３＋还原反应与Ｈ＾＋去极化反应有相互促进作用，在单纯Ｈ２ＳＯ４溶液或单纯Ｆｅ２（ＳＯ４）３溶液中，外加０．４Ｔ磁场均加速铁的阴极过程，但不改变反应进行的机制；在Ｈ２ＳＯ４＋Ｆｅ２（ＳＯ４）３溶液中磁场对铁阴极过程的加速作用是磁场对Ｆｅ＾３＋还原和对氢离子去极化反应作用     

半固态等温热处理对纳米SiC_P/AZ61镁基复合材料组织的影响

在不同等温热处理工艺条件下,对纳米SiCP/AZ61镁基复合材料的组织演变进行了研究,并采用电子显微镜、SEM和XRD技术对其进行观察与分析。结果表明:在本试验条件下,等温时间在15～30 min之间,保温温度在595～605℃区间时,制备的n-SiCP/AZ61镁基复合材料半固态颗粒等效直径为30～80μm,圆整度为1.1～1.6,是理想的半固态组织;外加颗粒的存在与颗粒尺寸的减小使得复合材料在等温热处理过程中获得近球状半固态组织所需时间显著减小,同时晶粒直径也相对减小。