硅铁还原菱镁矿制镁的热力学分析与实验研究

对硅铁还原氧化镁进行了热力学分析,计算出硅铁还原氧化镁的化学反应自由能和临界反应温度,表明造渣反应和真空条件可使临界反应温度由3846 K降到1358 K. 实验得出还原温度1473 K、10.13 Pa真空度、还原时间1 h及CaO/MgO摩尔比1.4时,镁还原率达94.42%,还原金属镁纯度达98.36%,渣团物相主要为Ca2SiO4和SiO2.     

碳化钙真空还原硼镁石提取镁

对以硼镁石为原料,以碳化钙为还原剂的真空热还原炼镁以实现硼镁分离进行了研究,通过对煅烧后的物料进行物相分析,对碳化钙还原硼镁石过程中氧化镁还原率较低的原因进行了分析,并对还原过程中影响氧化镁还原率的因素进行了探讨。研究结果表明:以硼镁石为原料进行煅烧后获得的煅后硼镁石的氧化镁主要以硼酸镁和硅酸镁化合物的形式存在,游离的氧化镁较少是导致还原过程中氧化镁还原率较低的主要原因。在煅烧过程中添加氧化钙可使以化合物形式存在的氧化镁游离出来大幅增加氧化镁的还原率。在煅烧过程中配入氧化钙后进行真空热还原炼镁可有效实现硼镁石中的硼镁分离,其还原过程中的氧化镁还原率可达85%以上,还原后获得的还原渣主要物相为CaO和3CaO·B2O3,可作为生产无碱玻璃纤维的原料,能够实现硼镁石的综合利用。     

碳化钙真空还原硼镁石提取镁

对以硼镁石为原料,以碳化钙为还原剂的真空热还原炼镁以实现硼镁分离进行了研究,通过对煅烧后的物料进行物相分析,对碳化钙还原硼镁石过程中氧化镁还原率较低的原因进行了分析,并对还原过程中影响氧化镁还原率的因素进行了探讨。研究结果表明：以硼镁石为原料进行煅烧后获得的煅后硼镁石的氧化镁主要以硼酸镁和硅酸镁化合物的形式存在,游离的氧化镁较少是导致还原过程中氧化镁还原率较低的主要原因。在煅烧过程中添加氧化钙可使以化合物形式存在的氧化镁游离出来大幅增加氧化镁的还原率。在煅烧过程中配入氧化钙后进行真空热还原炼镁可有效实现硼镁石中的硼镁分离,其还原过程中的氧化镁还原率可达85%以上,还原后获得的还原渣主要物相为CaO和3CaO·B₂O₃,可作为生产无碱玻璃纤维的原料,能够实现硼镁石的综合利用。     

不同条件下合成活性尖晶石粉的研究

研究了在不同成分条件下用氧化镁和氧化铝合成镁铝尖晶石的方法,阐述了温度、成分、颗粒大小、晶格活性对合成过程的影响,并提出了较理想的合成镁铝尖晶石的工艺条件。     

皮江法炼镁还原机理

用XRD和SEM?EDS对不同还原温度下所得皮江法炼镁还原渣的主要物相与分布规律进行分析,分析了镁、硅与钙的扩散过程,探讨了皮江法炼镁的还原机理。结果表明,以硅铁合金为还原剂的还原炼镁过程是简单的固?固反应,Si还原MgO的起始温度为900~950℃,还原反应主要在高于1050℃时进行,温度低于1000℃时MgO还原率很低。还原反应首先在CaO?MgO颗粒与Si颗粒的交界面进行,反应生成的镁蒸汽从反应区域逸出并在结晶区结晶,未反应的Si向外扩散穿过反应区域继续还原MgO。还原过程中,以单质存在的Si全部参与反应,与CaO结合生成Ca2SiO4, FeSi2在还原反应过程中部分分解为FeSi和Si,而FeSi, FeSi2及Fe2Si3(FeSi与FeSi2的混合物)中的Si还原MgO的温度较高,较难参与还原反应,造成Si损失,是硅铁还原MgO还原率较低的主要原因。     

硅热法炼镁中影响还原真空因素的分析

1 前言 硅热法炼镁,目前国内普遍采用硅铁还原煅烧白云石工艺。还原反应是在真空条件下进行的。真空度的好坏直接影响还原过程的反应温度和粗镁质量。真空度越高(相应的剩余压力越低),得到的粗镁越致密,镁收率也越高。因此,控制好真空度对还原反应至关重要。     

碳酸氢镁溶液增浓的研究

碳酸氢镁溶液热解能耗占整个白云石碳化法制取钙镁盐产品工艺能耗的45%左右。为了降低热解能耗,通过优化碳化工艺条件,以提高碳酸氢镁溶液浓度。通过正交试验对碳化温度、白云石灰乳中氧化镁质量浓度、二氧化碳气体流量、过碳化时间进行较为系统的研究。在碳化温度为10℃、白云石灰乳中氧化镁质量浓度为16.60 g/L、二氧化碳气体流量为433.04 L/h、过碳化时间为10 m in时,白云石灰浆碳化所得碳酸氢镁溶液中氧化镁质量浓度为18.79 g/L,远大于目前工业生产中5~8 g/L的水平,为白云石碳化工艺的节能降耗提供依据。     

一种用水氯镁石生产氢氧化镁、镁和镁铝尖晶石的方法

一种用水氯镁石生产氢氧化镁、镁和镁铝尖晶石的方法,属于镁冶金和镁化工领域。本发明以水氯镁石为原料电解生产氢氧化镁、氢气和氯气,然后以氢氧化镁煅烧获得的氧化镁为原料真空热还原生产金属镁和镁铝尖晶石。     

硫酸镁热分解制氧化镁联产硫酸技术获得突破

近日,由青海盐湖工业集团和中国科学院过程工程研究所共同承担的“硫酸镁热解制氧化镁工艺研究项目”通过研究验收和评价。该项目采用盐湖钾肥生产中副产的七水硫酸镁为原料,以天然气、煤气等为还原剂,采用低温还原一流化床热解生产纯度大于98％的氧化镁产品,副产二氧化硫气体制硫酸,硫酸再与氯化镁反应生产氯化氢和硫酸镁,硫酸镁返回系统循环使用。该工艺热分解温度为800~C左右,转化率在99％以上。     

水氯镁石制备金属镁的过程集成与能量分析

以无水氯化镁和氧化镁作为中间产物,电解和热还原为两个关键方法,集成各种相关过程,构建了从水氯镁石到金属镁的综合过程网络,其中涉及24个物种、20个化学过程和25个工艺路线;建立了最低能耗分析模型用于简单和复合过程的能量分析;利用物质的标准生成焓和多温等压摩尔热容,计算得出全部反应过程及工艺过程的能量消耗和热量移除。结果表明基于还原法的最优路径是水氯镁石用石灰法转为氢氧化镁,进而煅烧成氧化镁,再铝热还原成金属镁,该过程能耗360.15 kJ/mol,放出热量–315.46 kJ/mol;基于电解法的最优路径是石灰乳法生成氢氧化镁,再煅烧成氧化镁,通过在熔融电解质中电解生成金属镁,该过程能耗738.54 kJ/mol,放出热量–135.42 kJ/mol。无水氯化镁制备耗能高,不在最优路径中。     

钙辅助溶胶-凝胶碳热还原法合成超细氮化铝粉体

以硝酸铝、葡萄糖和硝酸钙为原料,通过溶胶-凝胶工艺获得了组分均匀的Al2O3、C和CaO前驱体,进而利用碳热还原反应合成超细氮化铝粉体,探讨了钙助剂对氮化铝合成温度及粉体颗粒生长的影响规律。结果表明：钙助剂的添加,通过与前驱体中氧化铝在较低温度下发生反应,先后生成CaAl4O7、Ca3Al10O18、CaAl2O4和Ca12Al14O33等铝酸钙相;上述铝酸钙相能在较低温度下形成液相,可有效促进氮化铝的合成和粉体颗粒的生长,从而在1400 ℃合成纯相氮化铝。当原料中钙铝摩尔比为0.0262时,在1350 ℃氮化得到了粒径60-80 nm的氮化铝粉体,仅有少量铝酸钙相存在;当氮化温度上升至1400 ℃时,铝酸钙相因挥发而消失,得到粒径100-180 nm的单相氮化铝粉体。     

由高炉渣酸解废液制备镁铝尖晶石粉体

以含Mg2+和Al3+等有价元素的高炉渣酸解提硅废液为原料、尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备镁铝尖晶石粉体,研究了其产率及性能. 结果表明,最佳工艺条件为：反应温度100℃,尿素用量为理论用量的10倍,煅烧温度1100℃,保温时间2 h. 加入5%(w) Na2S2O4后,样品中Fe2O3含量从1.70%(w)降到0.49%(w),除铁率达71.2%,白度增加11度. 产品为富铝型镁铝尖晶石,且杂质含量远低于国家标准.     

碳酸钠焙烧铝系钒铁炉渣共提取钒与铝

通过对铝系钒铁炉渣碳酸钠焙烧-水浸全过程的矿物分析、热力学计算及对比实验,研究了炉渣中钒、铝同步转化、溶出的机理与规律. 结果显示,焙烧进程中渣中镁铝尖晶石MgO×Al2O3相、CaO×2Al2O3相逐渐消失,MgO相生成,并生成碱熔相Na2O×Al2O3和钒酸盐. 随焙烧温度及时间增加,Na2O×Al2O3和钒酸盐相明显增多,钒、铝溶出率增加. 焙烧熟料经水浸后,液相呈碱性,钒、铝分别以可溶性钒酸钠和铝酸钠的形式进入水相,固相残留物为少量未反应的镁铝尖晶石及新生成的MgO和Ca(OH)2. 在磨矿粒度<75 mm、配碱系数1.0、焙烧温度1000℃及焙烧时间4 h的优化条件下,钒的溶出率可达90%,铝的溶出率可达75%.     

立方形氧化铝的合成与表征

1.0 g碱式碳酸镁为碱源,在110℃加入15 mL氨水,通过20 g过量硫酸铝的均匀共沉淀反应,制备出了粒径约为500 nm的立方形Al(OH)3。对获得的Al(OH)3在不同温度进行焙烧,结果发现,450~600℃焙烧出的样品为无定形氧化铝;850℃焙烧的样品为κ-、θ-和η-Al2O3的混合物;当温度高于1 200℃时,得到纯相的α-Al2O3。通过SEM和TEM对焙烧前后的样品进行观察显示,样品的形貌不受温度的影响,均为立方形。     

Zn对Al_2O_3-Al-C滑板中温性能和显微结构的影响

以板状刚玉、氧化铝微粉、金属铝粉、金属锌粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,制备Al_2O_3Al-C滑板样品。研究了金属锌粉的引入对Al_2O_3-Al-C滑板显微结构和性能的影响。结果表明:在450～1050℃热处理温度条件下,锌粉的引入改变了滑板中金属铝粉的反应进程,金属锌粉氧化后形成的氧化锌沉积在金属铝粉表面,改变了金属铝粉熔化、扩散和反应的进程,有利于材料在较低温度下形成金属结合,提高中温(600～1100℃)性能。锌粉的引入对材料显微结构有较大影响,900℃热处理3 h后材料内部形成大量颗粒状、柱状和针状氮氧化物,1 050℃热处理3 h后材料内部形成大量碳化铝纤维,有利于材料性能的提高。     

养护温度对高温煅烧MgO水化反应产物组成的影响

以TG-DSC和TG-FTIR联用,研究了轻质MgO在不同实验条件下的水化性质和水化产物.结果表明,900 ℃煅烧的MgO在室温下容易发生水化,温度升高可显著加快MgO的水化速率.常压高湿条件下,1300 ℃煅烧MgO的水化和碳酸化作用同时进行,产物为六方Mg(OH)_2和无定型的碳酸化产物,两类产物的生成量随养护温度升高而显著增加,生成的碳酸化产物的热解温度在300～450 ℃范围内,基本覆盖了Mg(OH)_2 的热分解温度范围.高于1300 ℃煅烧的MgO有较强的稳定性,室温下几乎不发生反应,但温度提高到40 ℃以上时,水化和碳酸化作用又显著进行.     

Flux mechanism of compound flux on ash and slag of coal with high ash melting temperature

The melting temperature of Z coal ash was reduced by adding calcium–magnesium compound flux(W_(CaO)/W_(MgO)=1). In the process of simulated coal gasification, the coal ash and slag were prepared. The transformation of minerals in coal ash and slag upon the change of temperature was studied by using X-ray diffraction(XRD). With the increase of temperatures, forsterite in the ash disappears, while the diffraction peak strength of magnesium spinel increases,and the content of the calcium feldspar increases, then the content of the amorphous phase in the ash increases obviously. The species and evolution process of oxygen, silicon, aluminum, calcium, magnesium at different temperatures were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The decrease of the ash melting point mainly affects the structural changes of silicon, aluminum and oxygen. The coordination of aluminum and oxygen in the aluminum element structure, e.g., tetracoordinated aluminum oxide, was changed. Tetrahedral [AlO_4] and hexacoordinated aluminoxy octahedral [AlO_6] change with the temperature changing. The addition of Ca~(2+) and Mg~(2+) destroys silica chain, making bridge oxide silicon change into non-bridge oxysilicon; and bridge oxygen bond was broken and non-bridge oxygen bond was produced in the oxygen element structure. The addition of calcium and magnesium compound flux reacts with aluminum oxide tetrahedron, aluminum oxide octahedron and silicon tetrahedron to promote the breakage of the bridge oxygen bond. Ca~(2+) and Mg~(2+) are easily combined with silicon oxide and aluminum oxide tetrahedron and aluminum. Oxygen octahedrons combine with non-oxygen bonds to generate low-melting temperature feldspars and magnesite minerals, thereby reducing the coal ash melting temperatures. The structure of kaolinite and mullite was simulated by quantum chemistry calculation, and kaolinite molecule has a stable structure.