V2O5制备VN的还原氮化机理

以V₂O₅粉末为原料,C粉末为还原剂,对碳热还原氮化法制备VN的机理进行研究,重点讨论了配碳量和温度对产物的影响.结果表明,V₂O₅为逐级还原,存在直接和间接还原;配碳量（C/V₂O₅）为28%（ω）时,产物氮含量最高;800¹ 000℃发生碳化反应生成VC_1-x,1000¹200℃同时发生碳化和氮化反应,主要生成V（C,N）;温度超过1 300℃,V（C,N）向VC_1-x转化.随温度升高,产物氮含量逐渐降低,钒含量逐渐升高,产物之间发生团聚甚至熔蚀形成球状,大部分颗粒粒径约为1μm.采用本工艺进行实际生产,产品氮含量>17%,钒含量为79%,碳含量<2%,表观密度约为3.5 g/cm³,符合国家标准.     

气氛对TiO_2碳热还原氮化反应的影响

为研究反应气氛对TiO_2碳热还原氮化反应产物相的影响,以电极石墨和锐钛矿型钛白粉为原料,分别在nTi∶nC为1∶2. 1、1∶3、1∶4的配碳量下配料,在1 550 K的反应温度下分别进行流动氮气、空气中埋碳、流动氮气中埋碳三种不同气氛下的碳热还原氮化反应。依据热力学计算得出的Ti-C-O-N体系不同相的稳定存在区域,并利用SEM、EDS和XRD等研究了产物的化学矿物组成、微观组织形貌,以探讨气氛对反应的影响机制。结果表明:在流动氮气中埋碳的气氛下反应时,较之目前常见的流动氮气、空气中埋碳等气氛下的反应更彻底,氮化率更高,是一种高效、节能的新型反应条件。在流动氮气中埋碳的气氛下反应时,n_(Ti)∶n_C=1∶3为反应的最佳配碳量,此时的试样表面生成了TiN_(0. 93)、Ti(C_(0. 4),N_(0. 6))等钛族非氧化物。     

化学还原法制备钒电池电解液中还原剂选择及性能

以V_2O_5为原料,采用化学还原法制备钒电池电解液。对比草酸、抗坏血酸、酒石酸、柠檬酸、双氧水、甲酸、乙酸制备所得钒电池电解液的转化率、还原率及电化学性能,发现草酸制得的电解液转化率及还原率较高,且其电化学活性明显优于其他还原剂。对草酸制备电解液的反应动力学进行分析,发现该反应为放热反应且在常温下能自发进行。对制备过程中的各项参数进行优化,在n(H_2C_2O_4)∶n(V_2O_5)=1∶1、反应温度90℃、反应时间100min、n(H_2SO_4)∶n(V_2O_5)=5∶1的条件下,电解液的转化率与还原率达到了94.80%和93.55%。草酸和VOSO_4制备的电解液电化学分析结果表明草酸制备的电解液能够抑制析氧副反应的发生,具有较大的扩散系数、交换电流密度、电极反应标准速率常数和较小的极化电阻,对电极反应的传质过程和传荷过程有促进作用,提高了电极反应速率。以草酸为还原剂能够在较低温度下高效地制备具有良好的电化学性能及稳定性的钒电池电解液。     

从废钒催化剂中回收五氧化二钒工艺研究

本试验采用沉淀法从接触法生产硫酸的废催化剂中回收V_2O_5。经还原酸浸、氧化水解沉钒、碱溶除杂,沉钒、焙烧等工序制得V_2O_5。总收率达90％,产品含量达99％以上。     

碳热还原氮化粉煤灰的研究

以粉煤灰加入炭黑为主要原料,在氮气气氛下对粉煤灰进行了碳热还原氮化研究.研究了碳加入量、合成反应温度、保温时间和Fe2O3含量等因素对生成物物相的影响.实验结果表明:选用理论加入碳含量的样品,在反应温度为1350℃、保温9h条件下,产物中含有较多β-Sialon相;而且经磁选除铁后的粉煤灰较未除铁粉煤灰在反应温度为1400℃、保温9h条件下,碳化还原氮化产物中15R相含量明显增多.     

碱金属碳酸盐对磷矿碳热还原反应的影响研究

通过热力学和实验研究对比分析了Ca_3(PO_4)_2与无烟煤和石墨的碳热还原反应,结果证明炭结构及其活性影响反应的发生;添加K_2CO_3、Na_2CO_3研究其对磷矿碳热还原反应的影响,结果表明,在1300℃、50 min下对比无添加体系,添加1.5%(wt)K_2CO_3和Na_2CO_3体系的P_2O_5转化率分别从46.7%提升至64.22%、59.14%,反应时间延长至4 h,P2O_5转化率分别可以达到91.32%、87.24%;渣相XRD、SEM分析表明加入碱金属碳酸盐可以促进磷矿的碳热还原反应,但并不改变其反应历程,且在1300℃下,渣相均以固态烧结形式排出,符合窑法磷酸的排渣要求;动力学分析表明磷矿碳热还原反应均为一级反应,且添加K_2CO_3和Na_2CO_3体系的活化能分别为182.91和195.38 kJ×mol~(-1),比无添加体系的209.93 kJ×mol~(-1)显著降低。     

动态

还原羧酸制备醛在钒催化剂存在下,用氢还原羧酸(或酯)制备相应的醛。例如,将间苯氧基苯甲酸溶于三甘醇二甲醚(浓度为15%)中,与 V_2O_5催化剂一起加热到375℃,通氢气(速度为660h~(-1))。还原反应后得间苯氧基苯甲醛。转化率为76.2%,选择性为75.9%。如果还原萘酸和壬酸,不仅要用 V_2O_5催化剂,还要用 Al_2O_3,TiO_2或 SnO_2作载体。     

碳复合砖抗氧化性能研究

对高炉炉缸炉底用碳复合砖在空气环境下的抗氧化性能进行热力学分析和动力学分析.热力学分析结果表明,温度在800～1100 K内,主要发生的是C的氧化反应;温度在1100～1500 K内,主要发生的是SiC的氧化反应和石墨C的氧化反应.氧化实验结果表明,温度为600℃时,反应始终由C-O反应控速;温度为800℃以上时,控速环节逐渐转变为O2的扩散,且随着温度升高,O2扩散的阻力越大.     

铌酸铁碳热还原的等温动力学分析

在热力学分析的基础上,结合XRD分析,确定了铌酸铁在1000~1300℃下碳热还原的中间产物和最终产物. 采用热重热分析仪测量了氩气保护下含碳铌酸铁以35℃/min升温速率分别从室温加热至1170, 1230, 1290和1320℃并保温40 min的TG-DSC曲线. 根据TG曲线,采用等温热分析法计算了铌酸铁碳热还原反应的动力学参数,确定了反应的限制性环节. 结果表明,铌酸铁碳热还原反应的表观活化能为515.2 kJ/mol,反应的动力学方程为[(1-a)-1/3-1]2=kt,为三维扩散Z-L-T方程. 除了反应的初始阶段外,反应速率是由产物层扩散所控制,即CO气体在产物层中的内扩散为反应的限制性环节.     

工艺参数对锆英石碳热还原氮化反应速率及物相组成的影响

以锆英石细粉(≤0.045 mm)和活性炭为起始物料,N2为氮源,研究了配碳量(质量分数为10%、20%、22%和30%)、反应温度(1 3501、400、1 450和1 500℃)以及成型压力(25、501、00和150 MPa)等工艺参数对锆英石碳热还原氮化反应速率及产物相组成的影响。研究结果表明:1)配碳量不同,锆英石碳热还原氮化反应产物的相组成不同;此外,配碳量的增加还会降低锆英石碳热还原氮化反应的开始温度。2)反应温度对反应速率和产物相成分的影响显著;配碳量(w)为22%时,随着反应温度的升高,产物相中锆英石相和m-ZrO2含量减少,ZrN含量不断增加,而Zr7N8O4先增加后减少。3)成型压力对产物相组成的影响不大,但成型压力的增加会降低反应的速率。     

磷矿石熔融还原(Ⅱ)——磷酸盐还原动力学

对固体石墨碳、Fe-P-C饱和熔体、CO气体还原熔融磷渣中磷酸盐的反应动力学进行了研究.固体石墨碳还原碱度B(CaO/SiO_2)为1.1、Al_2O_3含量约8.3%的熔融磷渣中磷酸盐的反应速度常数与温度的关系为k=1.1×10~3exp[-217360/(RT)];在一定温度下反应速度常数随渣碱度增大而增大.Fe-P-C饱和熔体还原熔融磷渣中磷酸盐的反应速度常数约比固体碳大1个数量级.CO气体还原熔融磷渣中磷酸盐的反应速度取决于CO气体流量,还原反应接近热力学平衡.     

S101型钒催化剂的热重研究

在380～530℃及SO_2、O_2、(SO_2+O_2等不同气氛下,对S101型钒催化剂进行了热重研究,考察不同温度下催化剂增重随时间变化的规律。发现对应最大稳定增重量存在一最佳温区,该温区在反应气氛中为440℃左右。试样最大增重高达原重的12.2％。在不同温度和不同气氛下,K—V物系的相态不同。在反应气氛中,试样增重的初速率比在还原气氛中要高出2.3～5.3倍。热重数据表明,双钒氧化机理远较单钒机理合理。SO_2氧化产物是在用O_2氧化的阶段释放出的。     

工艺条件对粘土碳热还原氮化合成β'-Sialon粉体的影响

利用失重和XRD分析研究了试样组成、合成温度、保温时间和N2分压等工艺条件对粘土碳热还原氮化合成β'-Sialon粉体的影响.结果表明加入超过化学计量10%的碳,适当提高合成温度和延长保温时间,适当减小氮气分压,都有利于β'-Sialon的形成.轻烧粘土对氮化反应影响不大;β'-Sialon形成过程的分析表明碳热还原氮化反应主要受中间产物CO和SiO的控制.     

脱硫液中钒(Ⅴ)～钒(Ⅳ)电偶的电位

在湿式氧化法脱硫中,诸如改良A.D.A.改良对苯二酚、栲胶法以及茶灰法,均添加五价钒(NaVO_3或V_2O_5)作为催化氧化剂。五价钒与气体中H_2S反应后还原成四价钒,同时析出硫磺;四价钒又在载氧体A.D.A之类存在下被空气氧化再生为五价钒,从而达到循环使用。所以,湿法脱硫实质上是一个氧化还原反应的过程。因此,可以利用氧化还原电极电位     

碳热还原法结合冰模板法制备氮化硼-碳化硼复合多孔陶瓷

以六方氮化硼(h-BN)、氧化硼(B_2O_3)和石墨(C)为原料,去离子水为分散介质、甲基纤维素(MC)为分散剂、聚乙烯醇(PVA)为结合剂,通过冰模板法以及碳热还原过程制备了BN–B4C复合多孔陶瓷。结合碳热还原反应过程的热力学变化对产物进行分析。结果表明:当烧结温度为1 350℃时,热力学计算得到反应体系达到平衡时的CO分压为1.45×10~6,此时产物的XRD结果中出现B4C新相,说明在1 350~1 550℃的烧结温度和氮气气氛条件下,石墨可将B_2O_3还原成B4C,得到产物的体积密度和气孔率分别为0.22、0.26、0.28 g·cm~(–3)和94.65%、92.24%、92.10%。产物的微观结构由直通孔结构和部分树枝状孔结构组成,这些多孔结构为碳热还原反应产生的CO气体逸出提供了快速通道。     

基于热重分析的(Al_2O_3–C)/Fe体系的反应动力学

借助于热分析仪,通过热重分析研究了(Al_2O_3–C)/Fe体系中的反应动力学特征。在氩气气氛和不同升温速率下,对(Al_2O_3–C)/Fe试样进行了热重实验。计算出不同阶段反应的活化能Ea、指前因子A和反应速率常数k,同时,提出了(Al_2O_3–C)/Fe体系反应的2个阶段,铁熔化前为第1阶段,主要是氧化铝和碳之间的固–固反应,铁熔化后为反应的第2阶段,主要为固–液反应阶段。在高温条件下,铁液的参与使得反应速率加快,促进了氧化铝碳热还原反应的进行。     

TiO2/Al氮化合成复相TiN-Al2O3

从热力学角度讨论了Al作为还原剂还原氮化TiO2制备复相TiN-Al2O3的可行性.利用综合热分析、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪分析研究了在1 100～1 500℃TiO2和金属Al粉还原氮化过程中样品的质量变化、相组成和显微结构.结果表明:在1 100℃合成产物中已有少量的AlN和TiN,说明A1的氮化反应以及TiO2和Al的还原氮化反应都已开始.在1200～1 300℃,TiN含量明显增加,AIN含量逐渐减少.在1 350℃,合成产物中只有TiN和Al2O3,说明还原氮化反应完成.继续提高温度,在1400～1 500℃,TiN和刚玉的晶粒长大.     

氧化还原法测定苯菲尔脱碳溶液中的钒含量

热钾碱液对设备有腐蚀作用,加入V_2O_5可使设备、管路表面形成一层保护膜,有良好的防腐蚀效果,但必须严格控制钒在溶液中的含量。采用分光光度法测定溶液中的钒含量,分析过程中     

气氛对煤矸石中矿物质高温碳热还原反应的影响

利用煤矸石制备复合耐火材料是实现煤矸石高值利用的有效途径之一.以山西平朔煤矸石为研究对象,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别研究了1200~1500 ℃氩气(Ar)和氮气(N2)气氛下煤矸石中矿物质的碳热还原反应情况,并通过变换两种气体通入次序,研究了气氛通入次序对矿物质碳热还原反应的影响.结果显示,只通入Ar时,高温样品中的莫来石在1300 ℃时开始发生碳热反应生成碳硅石(SiC);只通入N2时,莫来石在1300 ℃时发生碳热还原氮化反应生成β-Sialon相(Si5AlON7)和刚玉相(Al2O3);当先通入Ar并停留1 h后通入N2停留2 h时,样品中生成的碳硅石在通入N2后转化为β-Sialon相,而且中间体碳硅石的生成能够明显促进莫来石向β-Sialon相的转化.当煤矸石中碳含量较低时,热处理过程中难以同时生成SiC相和Sialon相.高温下煤矸石样品中β-Sialon相的生成使样品表面的棒状颗粒增多.     

高炉炉缸炭砖的抗氧化性能

借助于热力学分析和氧化性能实验,研究了高炉炉缸用炭砖在空气气氛下的氧化行为和氧化动力学。结果表明,炭砖的质量损失主要来自于石墨C氧化,质量损失量随温度升高、保温时间延长而增大。炭砖的氧化过程属于连续型氧化,而非保护型氧化。在800~1 200℃时,氧化过程的控速环节为碳氧界面反应控速,氧化反应的活化能为5 586.76 J/mol。石墨C氧化将导致炭砖内部形成多气孔的氧化层,随温度升高和时间增加,氧化层面积增大,材料耐压强度和密度降低。