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.     

铝与硅铁混合物还原煅烧白云石中氧化镁

皮江法炼镁是金属镁生产的主流工艺,该工艺的还原温度较高,导致镁还原过程能耗高,改进还原剂是降低原镁生产能耗的途径之一.本研究以铝和硅铁的混合物作为还原剂进行了煅烧白云石中氧化镁还原的理论和实验研究,探讨了铝配入量、还原时间、还原温度对镁还原率的影响,并对铝与硅铁共同还原氧化镁过程及铝与硅铁在不同温度时的物相转变进行了研...     

SiO2对CaCl2熔盐电解还原钛铁矿精矿制备FeTi合金的影响

在不同电解时间和槽电压下,添加SiO2电解还原钛铁矿精矿制备钛铁合金. 结果表明,以添加一定量SiO2的钛铁矿精矿为阴极,控制阴极中主要组元的摩尔比Ti:Fe:Si=1.2:1:0.2,以石墨棒为阳极、CaCl2熔盐为电解质,在槽电压3.2 V、温度900℃下电解2 h,可制得疏松多孔、颗粒尺寸较均匀的FeTi合金粉体. 钛铁矿精电解还原过程中会生成CaTiO3和Fe?Ti?O等中间产物,添加的SiO2在电解时会优先还原生成单质Si,并参与CaTiO3等中间产物的还原反应,降低中间产物电解还原生成FeTi合金的理论电压,有利于加快电解还原钛铁矿精矿制备钛铁合金的速率.     

镁钙材料表面包裹MgO膜过程的热力学分析及试验验证

为了提高镁钙材料抗水化性能,对镁钙材料表面包裹MgO膜过程进行热力学计算与分析,得出MgO和C发生碳热还原反应生成Mg蒸气,扩散到MgO-CaO耐火材料表面附近,与通入的O2反应,生成MgO膜包裹镁钙耐火材料表面。根据热力学分析结果设计试验,以MgO和C为反应原料,在1600℃下通入O2对镁钙砂处理4h,并对处理后镁钙砂进行抗水化性测试和SEM分析。结果表明:包裹处理后的镁钙砂水化质量增加率为0.09%,约是包裹处理前的1/30;沉积在镁钙砂表面CaO上的新生MgO以小颗粒排列的形式形成膜,沉积在镁钙砂表面MgO上的新生MgO呈阶梯状生长。     

碳热还原镁橄榄石合成MgO-SiC复合粉体的热力学研究

本文对碳热还原镁橄榄石合成MgO-SiC复合粉体进行了热力学研究,结合实验,分析了反应的中间过程,对合成粉体具有重要的指导意义.热力学分析表明:当T=1923 K时,所形成的产物,从容易到困难排序依次为:MgO+SiC,MgO+Si,MgO+SiO,Mg+SiC,Mg+Si,Mg+SiO,Mg+SiO2;增大惰性气体流速,降低CO的分压,可以降低镁橄榄石解构温度.在不同氩气流量下的实验证明,增大氩气流量,促进了镁橄榄石的碳热还原反应,有益于MgO-SiC复合粉体的合成.以镁橄榄石与炭黑物质的量比为1∶5配料,混合均匀后,在氩气保护下,在气体流量分别为100 mL/min,300 mL/min,500 mL/min时,1650℃保温3h合成粉体.用X射线衍射仪(XRD)测试合成的物相,用扫描电子显微镜(SEM)观察各物相形貌.实验结果表明,合成的产物MgO为八面体,SiC为条形.过程分析表明,碳还原镁橄榄石生成MgO和SiO,是合成复合粉体的重要中间过程.     

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。     

CaO-MgO-SiO2-H2O体系的热力学基础研究

本文从热力学角度系统研究了CaO-MgO-SiO2-H2O体系及钢渣中钙镁硅矿物在水热条件下的反应特性,结果表明：在CaO-MgO-SiO2-H2O系统中,CaO优先与SiO2反应生成水化硅酸gO只能与剩余的SiO2反应生成水化硅酸镁：MgO固溶时,可促进托勃莫来石向硬硅钙石转化。而对白钙沸石向白钙镁沸石的转化影响不大,不固溶MgO时,低温型水化硅酸钙向高温型转化温度提高,钢渣鲁镁硅矿物中,镁蔷薇辉石活性最大,透辉石活性最差,钙镁橄榄石和镁黄长石介于前两者之间。     

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。     

钙基脱硫剂用于冶炼烟气脱硫的模拟与实验

提出了一种应用钙基脱硫剂脱除冶炼烟道气中高浓度SO₂并回收硫单质的方法。通过热力学模拟多种硫化物与SO₂之间的反应,筛选得出硫化钙（CaS）适合作为化学链脱硫技术的脱硫剂,它在400～650℃范围内可将SO₂还原为单质硫,生成的固相产物为CaSO₄而非CaO。通过固定床反应器内的脱硫实验,发现温度对脱硫率和硫单质回收率影响较大。在400～650℃范围内温度越高,脱硫率和硫单质回收率越大;当温度高于600℃时,脱硫率和硫单质回收率基本相等。提高空速,则会降低脱硫率和硫单质回收率,但两者的差值随空速增大逐渐减小。当烟气中SO₂浓度小于1%时,脱硫率维持在99.8%基本不变;SO₂浓度升至3.45%后,平均脱硫率急剧下降至92.1%;SO₂浓度越高,平均脱硫率越低。硫单质回收率随SO₂浓度增大存在一最佳范围。在脱硫反应后期,粒径较大的脱硫剂颗粒脱硫性能较低。SEM照片表明了脱硫剂颗粒随反应温度的升高团聚现象更为明显,XRD表征证明了反应中SO₂气体被还原为升华硫颗粒。     

微波加热含碳氧化锰矿粉体还原动力学研究

含碳氧化锰矿粉在微波场中的升温和还原过程均对微波具有较好的吸收性.在C/O原子摩尔比为1.06,CaO/SiO2分子摩尔比为1.27的条件下,微波加热到1000,1100,1200,1300℃时,物料的升温速率分别为52.63,50.00,48.00,37.14℃/min.随着微波加热温度的提高和保温时间的延长,还原物料的金属化率随之增加,在1300℃时还原物料的金属化率达到9.08%.微波加热含碳氧化锰矿粉体还原反应的活化能非常低(9.90kJ/mol),表明界面化学反应不是限制性环节,而CO气体向锰矿粉颗粒的内扩散是反应的主要限制环节.     

Exploring influence of MgO/CaO on crystallization characteristics to understand fluidity of synthetic coal slags

The crystallization has significant influence on fluidity of slag and slag discharge of entrained-flow-bed(EFB) gasifier. The crystallization characteristics and fluidity of five synthetic slags with different MgO/CaO ratios prepared on the basis of the range of oxide contents of Zhundong coal ash were investigated in this study. The results show that with the MgO/CaO ratio increase, the initial crystallization temperature increases, and the main temperature range of crystallization ratio growth...     

皮江法炼镁镁渣的回收处理

取自宁夏惠冶镁业的镁渣粉体经过改质,提高其体积稳定性后可作为建筑材料。将镁渣与硼酸盐混合,压制成块,然后高温烧结。扫描电子显微镜研究表明,在较高温度下硅酸多晶型物中因为加入的硼酸盐中的钠离子和硼离子而稳定。镁渣中自由氧化镁的含量也随着烧结过程的进行而减少。混合质量分数为0.4%～0.6%硼酸盐的炼镁还原渣在1 200 ℃烧结5～6 h后,变成体积稳定的结合体。可以将处理过的镁渣用于建筑材料,在制镁过程中节省宝贵的自然资源,减缓全球气候变暖。     

PbO-FeOx-CaO-SiO2-ZnO挥发性高铅渣的挥发动力学

为揭示高铅渣的高温挥发行为,以PbO?FeOx?CaO?SiO2?ZnO为基本渣系,借助热重分析技术,建立了质量比FeO/SiO2=1.8和CaO/SiO2=0.6、不同PbO含量的高铅渣高温挥发本征动力学模型,探讨了不同PbO含量下随温度变化熔渣的挥发特性,结合挥发后熔渣物相和元素分析,揭示了高铅渣的挥发规律. 结果表明,温度高于700℃时,高铅渣中PbO挥发最剧烈,造成渣成分波动导致测定结果偏差;含铅量为20wt%、温度700?1450℃的平均挥发率为18.58%;高铅渣高温挥发受三维扩散控制,影响因素为PbO和硅氧复合离子的含量.     

硅铝比对钙镁耦合作用降低煤灰熔融性的影响研究

利用化学试剂配制不同硅铝比的模拟煤灰,探究不同硅铝比模拟灰的流动温度随灰中钙镁配比的变化规律;并借助XRD、SEM-EDX分析矿物转化过程,初探钙镁耦合作用发生机理.结果表明:随着硅铝比的增加,钙镁耦合作用降低煤灰熔融性的强度先增大后减弱,且在Si/Al为1.5时最大;钙长石与镁橄榄石发生低温共熔是钙镁耦合作用降低煤灰熔融性的主要原因.Si/Al为1.0和4.0时,随着模拟灰中镁钙比的增大,钙长石低温共熔体系及辉石类矿物低温共熔体系的建立,使得煤灰流动温度一直下降,未表现出耦合作用.钙镁含量相同的灰渣中,随硅铝比的增加,灰渣由片块状向团聚状、絮状转变;SEM-EDX分析结果与XRD分析结果一致.     

Na2O-TiO2-SiO2-CaO-Al2O3-V2O5-MnO-MgO-FeO渣系渣铁间硫分配比热力学模型

基于离子分子共存理论(IMCT)建立了Na₂O-TiO₂-SiO₂-CaO-Al₂O₃-V₂O₅-MnO-MgO-FeO九元渣系的结构单元作用浓度模型和渣铁间硫分配比热力学模型,并对模型进行实验验证。通过模型计算出1200℃下渣系主要结构单元组成和渣中Na₂O,CaO,MnO,MgO和FeO的活度,发现Na₂O的加入可促进渣中低熔点物质的生成,降低渣系熔化性温度,改善脱硫反应的动力学条件;同时随着Na₂O加入量的增加,渣中Na₂O和CaO的活度增加,进而降低渣中S^2?离子活度,强化渣铁间脱硫反应。实验结果表明,增加碱矿比提高了渣铁间硫分配比,有利于铁水深度脱硫,铁水中硫含量可降至0.0005wt%以下,硫分配比的理论计算值与实验结果吻合极好。渣中各碱性氧化物的硫分配比随碱矿比R_N/C增加逐渐增大,各碱性氧...     

钛铁矿和高磷铁矿混合矿氧气顶吹熔融还原炼铁的工艺条件

采用氧气顶吹熔融还原法进行了高磷铁矿和钛铁矿混合矿炼铁的实验研究,考察了熔渣四元碱度、反应温度、碳氧摩尔比、通氧时间、保温时间和氧流量对炼铁效果的影响. 结果表明,提高反应温度、在一定范围内增加CaO加入量、提高碳氧摩尔比、延长通氧时间和保温时间、增加氧流量都能不同程度地提高铁还原率. 确定的合理工艺条件为：温度1500℃,碱度1.3,碳氧摩尔比1.0,保温时间30 min,通氧时间10 min,氧流量350 L/h,在此条件下渣铁分离较好,铁还原率达96.17%.