真空下碳热还原氧化铝的二次反应

通过热力学分析和实验研究了真空条件下碳热还原氧化铝的二次反应.热力学分析表明:低温、高压有利于碳热还原氧化铝的产物Al2O、Al与CO的二次反应.分别绘制了Al2O和Al在一定分压下,与CO的二次反应平衡曲线图,给出了各二次反应的CO平衡分压与温度的关系,根据CO的分压和温度、利用二次反应平衡曲线图分析二次反应的产物.氧化铝与石墨的真空碳热还原实验研究证实:Al2O与CO降低温度首先生成Al4O4C和C,Al与CO降低温度首先生成Al4O4C和Al4C3,符合根据二次反应平衡曲线图分析得到的结论,说明二次反应平衡曲线图的合理性.     

CaF_2催化真空碳热还原异极矿制备金属锌(英文)

通过异极矿真空碳热还原试验,研究添加CaF2和对碳热还原硅酸锌的的影响。结果表明:CaF2能催化硅酸锌的碳热还原,降低还原温度,缩短反应时间;温度越低,催化效果越好;CaF2的添加量越多,催化效果越明显。CaF2催化真空碳热还原异极矿的较佳工艺条件是:CaF2的添加量约10%,还原蒸馏温度1373K,C/Zn总的物质的量比2.5,系统压强低于20kPa,反应时间约40min。在较佳工艺条件下,异极矿中约93%的锌被还原蒸馏出来。     

真空下碳热还原氧化铝的热力学

对真空条件下碳热还原氧化铝进行热力学研究.结果表明:在1 643～1 843 K的温度范围内,真空碳热还原氧化铝生成气体产物,该气体在温度降低时发生二次反应形成冷凝物,反应过程中体系压力保持在5～150 Pa.热力学分析表明:当体系压力为1～100 Pa时,在1 200～1 900 K的温度范围内,碳热还原氧化铝生成Al2O、Al和CO;生成Al2O的初始反应温度低于生成Al的初始反应温度,但反应温度高于一定值时,更易生成Al气体,该温度取决于体系的压力;当CO的分压分别为1、10和100 Pa时,Al2O稳定存在的温度分别高于1 462、1 560和1 674K,Al气体稳定存在的温度分别高于1 514、1635和1 777K.     

固态氧化铝碳热还原反应研究进展

固态氧化铝碳热还原反应在陶瓷材料及铝冶金领域得到广泛的应用和研究,但其反应机理至今未能得到统一的认识。介绍氧化铝碳热还原过程形成的固态、气态产物,阐述3种主要反应机理。提出固-固相反应机理缺乏直接证据,气-固相反应机理与热力学分析及实验不符,而氧化铝分解反应机理较合理。可能的反应机理如下:氧化铝分解为含铝气体和氧气,碳与氧气反应以降低氧分压,含铝气体再次反应形成最终产物,在减压或氩气下形成碳化铝、碳氧化铝等,在氮气下形成氮化铝。并提出了系统解释固态氧化铝碳热还原反应需要继续研究的方向。     

氧化铝真空碳热还原-氯化工艺中二氧化钛的行为分析

在不同温度下氧化铝真空碳热还原和氯化反应的过程中,利用XRD、SEM和EDS检测手段分析TiO2的行为。在制备材料时,Al2O3和C的摩尔比为1：4,并添加10%TiO2和过量的AlCl3。结果表明,TiO2从锐钛矿型转化为金红石型后与C反应生成TiC。在1763-1783K的温度区间,在残渣和冷凝物中没有发现Ti和Al的化合物。生成铝的纯度达到98.35%,且TiO2不参与氧化铝真空碳热还原和氯化过程。     

氧化铝碳热还原反应机制及其热力学

研究了球磨活化后氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的机理 ,提出了通过氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的新机制 :氧化铝首先发生氮化反应生成AlON相 ,AlON再还原氮化生成氮化铝。通过热力学计算得到的反应平衡温度与实验得到的氮化铝开始生成温度相吻合。     

氧化铝碳热还原氯化法制低价氯化铝反应的热力学研究

对氧化铝碳热还原氯化法制低价氯化铝的反应进行了热力学研究,经过热力学计算得到:在常压下,该反应发生的起点温度为2121.21K,而当系统压力下降时,该反应的起点温度也会下降;经过计算得到了该反应起点温度与系统压力间的关系,也得到了不同系统压力下反应吉布斯自由能与系统温度间的关系。     

真空下氯化亚铝歧化法提取铝的设备研究

设计了真空刚玉管式炉和真空石墨炉。真空刚玉管式炉不适于进行氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应。真空石墨炉成功用于利用该反应提取铝的实验研究,其高温反应区的温度可以控制在25℃~1570±2℃的范围内,其三氯化铝升华区的温度可以控制在25℃~200±2℃的范围内,且真空石墨炉操作方便。     

碳热氯化歧化法炼铝的热力学分析

用碳热氯化歧化法对从含铝原料中炼铝过程进行了热力学分析,该过程分为三个步骤:首先,固态AlCl3在低温下升华得到AlCl3或Al2Cl6气体,升华气体经导气管进入高温反应器内;其次,Al2Cl6可能直接参与碳热氯化反应,也可能分解得到AlCl3气体,AlCl3再参与碳热歧化反应生成低价氯化铝AlCl;最后,AlCl在低温区歧解得到金属铝与AlCl3气体。实验结果表明:在12Pa~50Pa,353K~363K条件下,低温时固态AlCl3升华,得到的是Al2Cl6气体,而非AlCl3气体;升华得到的Al2Cl6气体进入高温区,在10Pa~100Pa,560K~615K时发生分解得到AlCl3气体;AlCl3气体参与了碳热氯化反应,而非Al2Cl6气体参与碳热氯化反应。     

机械活化对镁金属真空碳热还原反应的强化作用初步研究

用机械活化法对镁金属的真空碳热还原反应进行了研究。为了突出机械活化对此反应的强化作用,在1273K、真空度为1000Pa的条件下,重点考察了机械活化时间对此反应的影响。实验获得了块状的银白色镁金属晶体,实验结果表明,该方法对此反应具有很好的强化作用。对机械活化后氧化镁的机械储能进行了分析和计算,计算结果显示:位错吉布斯自由能的增加是氧化镁机械储能增加的主要部分。并用谢乐公式对氧化镁的平均晶粒尺寸进行计算。     

真空AlCl歧化法生产铝的过程中C、Al4C3和Al2O3的形成热力学

通过热力学分析研究了真空Al Cl歧化法生产铝的过程中C、Al4C3和Al2O3的形成条件。结果表明,形成这些杂质的反应,即CO的歧化反应和金属铝与CO的反应,所需的反应温度随着压力的降低而降低。金属铝-CO体系的lg pCO-1/T图与实验结果相符,表明反应速率快,该体系在真空下接近平衡,该平衡图可以用来预测该体系在真空下可能的反应。     

真空氯化亚铝歧化法从氧化铝中提取铝

研究了以氧化铝和石墨为原料真空氯化亚铝歧化法提取铝的条件,包括反应温度、预反应和冷凝器的结构。结果表明：在1643~1843 K的温度范围内,氧化铝与碳的反应程度随着反应温度的升高而提高,但铝的提取率首先随着反应温度的升高而提高,在1743 K时达到最高,继续升高反应温度,铝的提取率反而降低;氧化铝与碳进行预反应可以提高金属铝的提取率;金属铝与CO的接触面积越小、冷凝温度越低,C、Al4C3和Al2O3杂质的含量越低,这取决于冷凝器的结构。     

真空下以煤还原氧化铝的实验

研究真空下以煤为还原剂进行碳热还原氧化铝。结果表明:压力为10-2Pa~10Pa的条件下,温度在1450℃~1650℃范围内,氧化铝与煤中的碳反应生成碳化铝和铝,温度越高,反应程度越大。煤中的硅、铁也被还原。还原产物铝、硅、铁蒸发出来,部分硅、铁冷凝在温度较高的位置,形成碳化硅、硅铁合金。铝与另一部分硅铁冷凝在温度较低的位置,一部分金属铝形成碳化铝和铝硅铁合金。     

Aluminum production by carbothermo-chlorination reduction of alumina in vacuum

Aluminum production by carbothermo-chlorination reduction of alumina in vacuum was investigated by XRD, SEM, EDS and thermodynamic analysis. Thermodynamic calculations indicate that AlCl(g) generated by carbothermo-chlorination process among Al₂O₃-C-AlCl₃ system should be at 1 377–1 900 K (100 Pa) and AlCl (g) will disproportionate into aluminum and AlCl₃(g) below 950–1 050 K at 10–10² Pa. Experimental results demonstrate that Al₄O₄C and Al₄C₃ begin to be formed by Al₂O₃-C system over 1 698 K (40–150 Pa). It is Al₄O₄C and Al₄C₃ but not Al₂O₃-C that participate in the carbothermic-chlorination reaction. Temperature for AlCl(g) generated by Al₄O₄C-AlCl₃-C, Al₄C₃-Al₂O₃-AlCl₃ and Al₄O₄C-Al₄C₃-Al₂O₃-AlCl₃-C system is 1 703–1 853 K (40–150 Pa). Aluminum metal is produced by AlCl(g) disproportionation process below 933 K. The average purity of aluminum metal reaches 95.32%, which has perfect crystallization and uniform grain size.     

低成本纳米氧化铝的合成工艺

以硝酸铝和碳酸氢氨为主要原料,在超声场中采用化学沉淀法制备纳米γ-氧化铝粉末.实验研究了反应物的滴加顺序及方式对氧化铝粒径的影响,用正交试验法优化了制备工艺,并用扫描探针显微镜(SPM)、XRD、TEM技术对粉末进行了表征.结果表明:硝酸铝溶液一次性加入到碳酸氢氨溶液中,可获得较小的纳米颗粒,体系中含有乙醇可以减轻团聚现象的产生.900℃下,在硝酸铝与碳酸氢氨的物质的量之比为1/8,混合方式是硝酸铝一次性加入碳酸氢氨溶液中,水与乙醇的体积比是1/1时,煅烧1.25小时可获得38.6 nm左右的纳米γ-氧化铝粉.     

熔融Ni-5%W合金与固态多晶Al2O3材料的润湿性

通过对传统的静滴法进行改良,观察了1 773-1 873 K内熔融Ni-5%W合金与固态多晶Al2O3材料间的润湿行为,测定了接触角,并计算了附着功.结果表明,熔融合金与固态Al2O3接触的最初阶段,接触角由110°急剧下降至100°左右,并在1 823 K和1 873 K时观察到了随后的周期波动.3个温度下的附着功均随着时间的延长逐渐增加,结合界面微观组织观察,可认定熔融Ni-5%W合金与固态Al2O3材料间的润湿行为为反应润湿;由于1 823 K和1 873 K时界面反应剧烈,导致界面不稳定,附着功比1 773 K时较小.     

真空碳热还原法制备碳化钛粉末

采用XRD、SEM、XRF以及激光粒度分析仪等分析手段,研究真空条件下碳热还原TiO2制备的碳化钛粉末。热力学计算和实验结果表明：真空条件下容易获得碳化钛,且随温度逐渐升高得到的产物顺序为：Magneli相（Ti4O7）、Ti3O5、Ti2O3、TiCxO1-x和TiC。当物料配比为1：3.2-1：6时,在1550℃保温4h的条件下可获得单相TiC粉末;物料配比为1：4和1：5时,产物粉末为标准化学计量的TiC1.0粉末;物料配比为1：4时,得到的产物为单相低杂质超细碳化钛粉末（D50为3.04μm）、SEM观察表明在产物块体表面存在分布均匀、团聚小、结构疏松的结构。