MoO2氢还原机理探索

在MoO2还原为钼粉的过程中,大颗粒钼粉(指筛上物)的杂质含量会远远高于小颗粒钼粉。本文采用"核收缩"的理论模型来解释了这一现象。在MoO2氢还原为Mo的过程中,产生一种比起钼的其他化合物挥发性更强的氧化钼的水合物MoO3.H2O或MoO2(OH)2,这种水合物结合从MoO2收缩核中扩散出来的杂质,挥发沉积到长大的Mo颗粒的表面。大颗粒Mo粉的表面积大、表面能低,挥发性水合物更容易沉积在由众多细小颗粒团聚而成的大颗粒表面,从而造成大颗粒钼粉的杂质含量较高。     

50%CO2+50%CO气氛下金属化炉料非等温反应动力学

高炉使用金属化炉料作为一种新型的低碳炼铁技术为高炉炼铁过程深度降碳提供了新的可能。由于金属化炉料的易再氧化性,装入高炉炉顶中的金属化炉料是否能被炉顶煤气中的CO₂再氧化成为一个需要关注的问题。对70%金属化率炉料在体积分数为50%CO₂+50%CO气体混合物中的非等温反应过程动力学进行了研究。采用KAS动力学分析方法计算了反应过程的表观活化能和反应机理,分析了反应过程的特征温度。结果表明,70%金属化率炉料在50%CO₂+50%CO混合气氛中的非等温反应过程表现为单步反应行为,反应的最佳机理模型为化学反应控制的A₁模型。金属化炉料低温下反应需要克服较大的反应能垒,主要反应阶段的表观活化能为114.22 kJ/mol,指前因子为2 785/s。金属化炉料反应过程随加热速率增大存在滞后现象,加热速率从5 K/min增大到20 K/min时,反应开始温度从1 045 K增加至1 140 K,快速反应温度从1 267 K增加到1 470 K,而实际高炉炉顶温度远低于1 045 K,因此金属化炉料在高炉顶部不...     

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。     

SO2还原SeO2制备Se的工艺及动力学研究

考察了反应温度、硫酸浓度、SO₂流速及反应时间对SO₂还原SeO₂制备Se过程的影响,并对该过程进行动力学研究,得到了最佳工艺条件及动力学限制性控制环节。结果表明：在反应温度40℃、硫酸浓度1 mol/L、SO₂流速60 mL/min、反应时间30 min的条件下,Se还原率达到99.73%,制备出纯度99.85%的Se;控制条件能得到不同形态Se,低温下得到无定形红硒,高温下得到结晶良好的黑硒;SO₂还原SeO₂制备Se的过程符合Avrami模型,表观活化能为1.98 kJ/mol,受扩散控制,动力学方程为-ln(1-X)=0.178×e^-238/Tt^1.276。     

H_2-CO混合气体还原氧化亚铁粉体的动力学

通过热重实验获得了873、973和1173 K三个温度条件下不同组成的H_2-CO混合气体还原氧化亚铁的动力学曲线,发现在873和973 K时由于析碳反应的发生,动力学曲线较为混乱,没有规律,而在1 173 K时,还原曲线则随还原气体中H_2含量(体积分数)的增加表现出明显的规律性.通过H_2-CO与H_2-Ar气体还原氧化亚铁动力学的比较,混合气体中CO参与反应的速率与其含量(体积分数)基本符合线性关系.还原产物形貌观察的结果表明,随着反应温度的升高,还原产物孔隙增大,铁相充分发育长大并逐渐有明显的烧结现象.     

焙烧钼精矿中MoO2含量对钼铁冶炼的影响

研究钼铁冶炼过程中焙烧钼精矿(氧化钼)中MoO₂对炉料还原剂及热值配比的影响。进行了钼铁冶炼能量衡算,试验验证物质及能量衡算的准确性。结果表明：1 000 g焙烧钼精矿(品位57%)冶炼钼铁时,固定铝粉用量,MoO₂含量每升高1%,还原剂配比降低1.25%,炉料单位热效应下降14.53 kJ/kg左右。随着焙烧钼精矿中MoO₂含量的升高,炉料总氧量降低、热值降低,需降低还原剂配比的同时,提高炉料热值配比。     

低共熔溶剂中直接电解还原V2O5制备VO2的研究

利用氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂(ChCl-EG DES)无毒、价廉、性质稳定且合成工艺简单的特性,以其为电解质,模压成型的多孔五氧化二钒(V₂O₅)块体为阴极,石墨片为阳极,在搅拌速率300 r·min^-1,温度80℃,槽电压2.8 V条件下直接电解还原V₂O₅块体制得二氧化钒(VO₂)。采用循环伏安曲线测试方法探讨了直接还原V₂O₅的电化学行为,通过X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)检测分别研究了槽电压对产物物相和形貌的影响规律,并探讨了V₂O₅直接电解还原的过程。循环伏安分析结果表明,80℃下在ChCl-EG DES中填入铂微孔电极的V₂O₅粉末能够被还原为VO₂;在2.4～2.8 V范围内,随着槽电压的不断升高,阴极反应速率明显加快,V₂O₅块体被逐...     

新型CeO2-Fe2O3联合催化剂用于催化CO还原NO

采用3种不同的方法合成新型的以Fe₂O₃颗粒为载体的Ce-Fe复合氧化物催化剂,探究不同制备方式的复合氧化物催化剂的催化CO还原NO性能,并通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)表征来对催化剂进行探究。结果证明Ce-Fe复合氧化物具有较高的催化活性,硝酸水热法Ce-Fe复合氧化物在900℃时脱硝率可达到99%以上。XRD中显示硝酸水热样品中CeO₂峰向高角度偏移,并且晶格常数变小。Raman结果说明硝酸水热样品CeO₂的振动峰向左大幅度偏移,结合XRD说明硝酸水热法可以形成Ce-O-Fe固溶体。H2-TPR说明氧化还原性:硝酸水热法>硝酸浸渍法>普通浸渍法。XPS结果说明硝酸水热法形成的Ce-O-Fe固溶体可以促进Fe³⁺向Fe²⁺、晶格氧向吸附氧的转换,这体现出复合催化剂Ce、Fe之间的联合作用。在整个反应过程中Fe₂O₃作为载体可以提供大量晶格氧,Ce-O-Fe固溶体的存在决定了复合催化剂的高催化活性。     

CO2动力学模型的比较

实验研究了850～1100℃下,稻草600℃焦、木屑500 ℃焦、宝雁煤、兖州煤和石油焦与CO2的气化反应,并分别采用了收缩未反应芯模型、混合模型和随机孔模型进行了反应速率实验数据的拟合.从数据拟合的吻合程度来看,随机孔模型与混合模型比收缩未反应芯模型拟合效果好,与其他两种模型相比,随机孔模型能够表达某些煤焦气化反应过程中出现最大反应速率的现象,这是由于随机孔模型考虑了气固相反应界面在反应过程中的变化,描述了煤焦在气化反应时微孔的发展与坍塌,比其他两种模型更准确、灵活.     

低碱度含FeO渣热分解H2O/CO2制取H2/CO

以转炉钢渣为原料,通过高温重熔获得不同碱度渣样并开展H₂O/CO₂氧化试验,在获得H₂/CO气体能源的同时改善渣样磁性,提升渣综合利用率。试验结果表明,随着碱度增加,析出主要物相从橄榄石到镁蔷薇辉石最终向硅酸二钙转变,与此同时,固溶在其中的RO相逐渐溶出。相同亚铁含量下,高碱度渣样能够大幅度改善氧化反应效率,碱度1.83渣样最高产气量为H₂ (32.3 cm3/g)、CO (22.1 cm3/g),反应率分别达到了83.7%、57%,碱度1.13的渣样反应率分别仅为 40.5%、32%。氧化后的渣样磁选效率均有提高,碱度2.13渣样从14.85%增加到78.75%。     

缺碳预还原MoO3+氢气深脱氧工艺制备超细钼粉

以炭黑为还原剂还原MoO₃制备存在少量MoO₂的预还原Mo粉,然后对预还原Mo粉进行氢气深还原,成功制备出平均粒径为99～190 nm的超细钼粉,研究了碳热还原温度对Mo粉平均粒度和残碳量的影响。结果表明,在同一还原温度下,当C/MoO₃摩尔比从2.0增加到2.1时,产物的粒径变化很小。碳热还原温度对产物粒径和纯度有显著影响。当C/MoO₃摩尔比为2.1时,还原温度从950 ℃增加到1150 ℃,氢还原后钼粉的平均粒径从100 nm增加到190 nm,且残碳量（质量分数）由0.030%降低到0.009%。     

不锈钢冶炼底吹CO2对熔池动力学条件影响

 近年来,CO₂在钢铁行业的资源化利用技术被广为开发,研究表明CO₂在不锈钢冶炼中的应用颇具潜力。通过建立底吹CO₂气泡反应动力学模型并结合水力学模拟试验研究,量化研究不锈钢冶炼条件下底吹CO₂对熔池动力学条件的影响。由于CO₂脱碳导致气体体积增加会造成气泡膨胀或分裂的情况不明确,假设两种极端条件,即条件a,CO₂反应气泡体积增大后只膨胀不分裂;条件b,CO₂反应气泡体积增大后只分裂不膨胀,并取某厂70 t不锈钢炉冶炼中期工艺参数对两种条件下CO₂气泡反应动力学进行计算。结果表明在本研究条件下,不锈钢冶炼底吹CO₂反应后气体增加无论是导致气泡膨胀或者分裂,反应平衡时气泡最终体积约为初始体积的1.3倍,并且气泡体积随反应时间的变化呈线性关系。水力学模拟研究发现,相对于对照组试验,条件a和条件b下熔池的混匀时间分别缩短16.5 s和8.4 s,因此得出实际底吹CO₂在反应后会使熔池混匀时间缩短8.4~16.5 s,使熔池的动力学条件得到显著改善。此外,通过墨水示踪剂观察底吹CO₂对熔池流场变化的影响,发现底吹CO₂反应后导致气泡膨胀会促进熔池的溶质向横向扩散,相对抑制溶质在纵向的扩散速度;相反地,CO₂反应后导致气泡分裂会促进熔池的溶质向纵向扩散,相对抑制溶质在横向的扩散速度。     

H2/H2O气氛下Fe?C合金薄带气固脱碳反应动力学

为对H₂/H₂O气氛下Fe?C合金薄带的气固反应脱碳进行动力学研究,在保证快速脱碳而铁不氧化的前提下,利用可控气氛高温管式脱碳炉,研究了不同的脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对Fe?C合金薄带脱碳效果的影响。结果表明延长脱碳时间、提高脱碳温度、减少薄带厚度均可提高脱碳效果。当脱碳温度为1353 K,在脱碳过程中,薄带可以分成明显的3层,由表面到内部依次是完全脱碳层、部分脱碳层和未脱碳层。完全脱碳层的组织为铁素体,此部分碳含量最低;部分脱碳层由铁素体、渗碳体和少量石墨相组成,未脱碳层由珠光体和大量石墨相组成,此部分碳含量最高。脱碳层的厚度随着脱碳时间的延长而增加,脱碳层的厚度y与时间t平方根满足良好的线性关系,可用函数y =kt0.5描述,碳原子扩散所需扩散激活能为122.36 kJ?mol?1,脱碳反应为表观一级反应,表观活化能为153.79 kJ?mol?1。      

SO2还原MnO2制取电解金属锰的试验研究

论述了SO2还原MnO2的简要原理,进行了浸出、净化、电解金属锰全流程试验研究,获得了良好的试验结果与较好的技术指标。     

yCu/TixSn1-xO2脱硝催化剂协同氧化CO的性能及反应机理

钢铁工业烧结过程产生的NO_x和CO会对环境造成极大威胁,针对这两种有害气体的同时去除技术具有良好的发展前景。本文制备一种yCu/Ti_xSn_1-xO₂催化剂,采用氨选择性催化还原NO_x技术(NH₃-SCR)协同治理CO,该催化剂对NO_x还原和CO氧化都具有较高活性;并通过XRD、XPS、Raman、NH₃-TPD、O₂-TPD、In-situ DRIFTs等表征方法深入探究NH₃-SCR协同氧化CO的反应机理。结果表明：催化剂表面的酸性位点先与NH₃结合形成活性物质,而后与硝酸盐反应,符合Eley-Rideal(E-R)机理;对于CO氧化反应,Cu能提供CO的吸附位点,并与催化剂表面的晶格氧反应生成CO₂,其中间产物为碳酸氢盐和碳酸盐,符合MvK机理的反应特征。该催化剂的研发对于烧结烟气超低排放具有重要的工业应用价值。     

感应熔覆Mo2FeB2/Fe耐磨涂层的组织与性能研究

本文采用真空反应烧结合成出Mo2FeB2硬质颗粒,并采用感应熔覆技术在钢基体表面成功制备出以Mo2FeB2为强化相的硬质涂层,并对其组织结构、界面相容性和耐磨性进行了研究。结果表明,在1 350℃真空烧结30min所制得Mo2FeB2硬质相颗粒分布均匀致密且硬度高;感应熔覆Mo2FeB2/Fe涂层的硬质相最佳含量为50%质量分数,涂层组织分布均匀孔洞较少,硬度高达65.5HRC,涂层与基体结合良好。磨损试验表明,Mo2FeB2强化层具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。     

钢铁生产CO2过程排放分析

钢铁生产成为大气中温室气体CO2的一大来源,准确测算钢铁生产CO2过程排放量是评估企业或行业减排的保障。建立基于CO2排放模块的CO2排放模型,选定国内典型钢铁生产企业进行分析,发现炼铁工序的CO2排放占总流程的60%左右,同时进一步分析了整体CO2排放强度与吨钢能耗的关系及工序CO2排放强度的分布。     

CO-N2还原球团矿的本征数学模拟与动力学预测

根据传统宏观动力学分析仅能“模拟”而无法“预测”未知试验,提出本征数学模拟及预测的方法以解决传统动力学分析方法中存在的参数调整随意性强、预测准确性差等系统性问题。采用热重法进行了5组不同温度下(1 235、1 275、1 326、1 377和1 425 K)一氧化碳还原球团矿的等温动力学试验来获取本征动力学参数集合,再对试验数据进行模拟复原,并且对1 254和1 301 K下的反应进行了预测。由还原速率的转折点可将还原过程分为2段,反应前期主要为球团矿中的Fe₂O₃还原为浮氏体的过程,由一级化学反应控制,反应后期主要为浮氏体还原为铁的过程,由缩核模型控制。反应前后期的转折点的还原度D_tp与温度T之间的关系由方程D_tp=9.101 4×10^-4T-0.787 4确定。各反应时期的本征动力学参数分别为,一级化学反应活化能为40.63 kJ/mol,频率因子为52.43 g/(m²·s);外扩散等效活化能为53.58 kJ/mol,频率因子为3.04 m/s;界...     

三维自支撑的铜铋双金属电沉积制备及其电催化还原CO2性能研究

金属铜(Cu)是二氧化碳(CO₂)还原为甲酸的常见催化剂,但是存在竞争析氢副反应(HER)严重和稳定性差等问题。引入第二金属的合金化策略可以有效改善上述问题,但是复杂的合成方法限制了电催化CO₂还原技术中的实际应用。鉴于此,开发了一种简单、快速、低能耗的原电池沉积法,以还原电势差为反应驱动力,通过调节前驱体浓度在石墨烯基底上原位生长具有三维自支撑结构的铜铋(CuBi)双金属纳米枝晶(nCuBi-G/Cu foil)。研究表明：nCuBi-G/Cu foil结构中Bi作为电子供体向Cu提供电子,从而增加Cu中心电子密度,可以有效抑制CO₂RR过程中的析氢反应,大幅提高甲酸产物的选择性,并且降低了电极表面的积碳浓度,提高CO₂电催化反应的稳定性。此外,石墨烯导电基底可以加速CuBi和基底之间电子传递过程,改善CO₂催化过程动力学,提高CO₂RR活性。基于以上效应,nCuBi-G/Cu foil表现出95.9%的甲酸选择性,并且在此电压下可以稳定运行20 h,且...     

碱式碳酸钇焙烧制备纳米Y2O3的工艺及动力学研究

针对液相沉淀法制备纳米Y₂O₃粉体工艺的焙烧过程中粉体易团聚问题,以碳酸钠和碳酸氢钠混合沉淀剂沉淀获得的纳米碱式碳酸钇为对象,系统研究了其焙烧条件对Y₂O₃形貌和粒度的影响以及动力学行为。研究表明：在煅烧温度860℃、升温速率5.375℃/min、焙烧时间1 h的条件下,得到D₅₀=0.050μm,(D₉₀―D₁₀)/(2D₅₀)=0.98,分散性良好的纳米Y₂O₃,其形貌与前驱体碱式碳酸钇相似。碱式碳酸钇前驱体(Y(OH)CO₃·H₂O)焙烧制备纳米Y₂O₃粉体的热分解过程分为两个阶段：第一阶段,Y(OH)CO₃·H₂O分解生成Y(OH)CO₃,该反应过程的表观活化能E为90.23 kJ/mol,指前因子A为7.46...