真空碳热还原制备Mg-Sr合金的反应热力学

介绍了真空碳热还原制备Mg-Sr合金新思路,研究了其还原反应的反应式、吉布斯自由能及临界还原温度。结果表明,真空碳热还原MgO,SrO的混合物可以得到Mg-Sr合金;其他因素不变的情况下,还原反应吉布斯自由能随反应温度的提高而减小,随系统气压的降低而减小,随反应生成的Sr,Mg混合蒸气中Sr摩尔分数的减小而减小;反应温度的提高、系统气压的降低和Sr摩尔分数的减小均有利于还原反应的进行;当系统气压为10 Pa,Sr摩尔分数为0.1时,临界反应温度为1353 K;相同系统气压下,碳热还原制备Mg-Sr合金的临界反应温度低于真空碳热炼锶、炼镁的临界温度,反应更易于进行;常规真空硅热还原制备金属镁(皮江法)的反应温度1473 K,气压13.3 Pa下,无论反应生成的Sr,Mg混合蒸气中Mg,Sr相对比例如何,真空碳热还原制备Mg-Sr合金的反应均具备热力学可行性。     

新型真空热还原法制镁工艺分析

通过对真空条件下A l-S i-Fe合金还原白云石煅白的热力学分析及实验研究,得到真空条件下还原反应的吉布斯自由能及反应临界温度,确定工艺可行性;所进行还原实验的结果表明:在还原温度1 443 K、还原时间2 h、真空度4 Pa、制团压力50 MPa条件下,可获得86.4%的镁收率,相比同等条件下硅热法镁还原率仅为73.9%。     

热还原法炼镁理论分析

通过理论计算,导出了不同还原剂硅铁、铝、硅铝热法还原金属镁热力学参数。结果表明,在相同压力下,铝比硅还原镁温度降低906.38 K;氧化钙的添加对硅还原金属镁温度影响大;提高反应区温度或降低反应区压力可加快还原反应速度。     

低品位镍钼矿加钙焙烧及直接热还原热力学研究

通过热力学分析计算,给出了镍钼矿直接热还原的ΔGΘ-T图,用于直观分析不同温度下镍钼矿中矿物的还原过程,并在此基础上进行低品位镍钼矿加钙焙烧及硅铁直接热还原实验。研究表明:镍钼矿原有工艺的焙烧温度为580~620℃,反应速率低,焙烧时间长,升温会增加钼的挥发,加钙氧化焙烧可以将焙烧温度提高到700℃,提高了反应速率,并且可以将钼固定在矿物中,生成稳定的钼酸钙,减少氧化钼的挥发,起到良好的固钼作用。对镍钼矿氧化焙烧、硅铁直接还原过程进行分析,绘制镍钼矿中硅铁还原在不同温度下各反应的热力学状态图。分析研究表明,低温下的固-固反应中,硅铁均可还原氧化钼,但铁对氧化钼的还原能力较弱,Fe不能还原Ca Mo O4;液-固反应中,硅可还原氧化钼、钼酸钙,但铁没有还原能力;在铁浴反应阶段及钢渣界面的反应,起还原作用的主要是硅。实验室中加钙焙烧-硅铁直接热还原工艺制备镍钼铁合金,镍、钼的收得率均在85%以上,焙烧过程中硫被Ca O固定在熔渣中,有利于环保。     

真空碳热还原锂辉石矿提取Li同时回收Si和Al的探究

针对目前锂辉石矿提锂工艺资源利用率低、对环境污染大等问题,探究一种全新的处理锂辉石矿的方法：从锂辉石矿中提取Li的同时对其中占主要成分的Si和Al进行回收。通过理论计算和实验探究表明,直接碳热还原锂辉石提取Li同时制备Al-Si合金的工艺很难实现,矿石中的Si O₂被还原Si C和Si O气体,无法得到单质Si,而Li Al Si₂O₆由于自身非常稳定,在实验温度范围内不会发生反应。加入Fe₂O₃碳热还原锂辉石矿提取Li同时制备Si-Fe合金回收Al₂O₃的理论和实验探究表明,Fe₂O₃可以有效促进锂辉石中Si O₂和Li Al Si₂O₆碳热还原反应的发生。还原过程中Li被还原为Li蒸气在冷凝系统中得到收集,同时在还原剩余物中可以得到Si-Fe合金和Al₂O₃。因此,本文提出添加F...     

低钠光卤石脱水炼镁工艺探究

目前,世界主流生产金属镁的方法有热硅热法(皮江法)和氯化镁熔盐电解法两种。硅热法即利用不同还原剂(硅铁、炭等)在高温下将镁从其化合物中还原出来而制得金属镁。熔盐电解法是在三元系或四元系等熔盐电解质中通入直流电进行电解氯化镁,阳极产生氯气,阴极产生金属镁。     

皮江法物料导热系数测定

采用稳态平板法测定了皮江法炼镁工艺物料的导热系数.结果表明:温度升高,原料中硅铁配入量增加,以及添加CaF2都能提高物料的导热系数.随着还原反应进行,物料的导热系数降低.添加CaF2将降低还原渣的导热系数.对于添加3%CaF2的还原原料导热系数与温度的关系为λ=2.88×10-4T+0.14;添加3%CaF2、还原率为78%的还原渣的导热系数与温度的关系为λ=4.95×10-5T+0.08.     

白云石-碳体系热分解及热还原的热力学分析

分析了以白云石制备金属镁的现有技术中,热分解、热还原等环节资源能源利用不充分、环境载荷重、生产效率低等问题,提出了白云石与碳的混合物一次装料后先后完成热分解和热还原,获得金属镁、钙的新方法,计算分析了单纯白云石和白云石-碳体系常压热分解、真空热分解的Gibbs自由能和临界条件,以及煅烧白云石碳热还原制备金属镁及金属钙的Gibbs自由能和临界条件。结果表明,在较高的反应温度、较低的系统气压(真空度)下,白云石-碳体系热分解反应、煅烧白云石碳热还原反应均具备热力学可行性;白云石-碳体系的临界热分解温度略高于单纯白云石热分解温度,但最高临界分解温度仅增加17.04 K,且副产物CO的利用价值高;真空度可显著减小白云石-碳体系热分解和煅烧白云石碳热还原反应的Gibbs自由能,显著降低热分解、热还原临界温度,当系统真空度为10 Pa时,最高临界热分解温度、MgO临界还原温度、CaO临界还原温度分别为754.38,1353.95,1531.41 K,分别较常压大气环境中低369.38,765.26,897.26 K;碳热还原MgO,CaO的临界反应条件差异较大,可通过调控适宜的温度、真空度及其组合,创造只获得金属镁、先获得金属镁再获得金属钙、同时获得金属镁和金属钙等反应条件,实现白云石资源的合理、高效利用。     

真空铝热还原法制取金属钙钡锶

阐述了真空铝热还原法制取金属钙、钡及锶的工艺流程 ,并借ⅡA族元素间化学性质相近 ,制取工艺相似的特点 ,成功地取得了在硅铁制镁装置上用铝热还原法制取金属钙的工艺技术条件 ,解决了热力学上高难度还原过程 ,为其他元素的铝热还原法制取提供参考     

航空航天级AlV85中间合金制备热力学及动力学研究

根据热力学原理对铝热法制备AlV85中间合金过程进行了吉布斯自由能、绝热温度及热值的计算,使用差热分析法分析了合金生产过程,构建了使用不同粒度Al粉铝热法生产AlV85合金的动力学方程。使用铝热法生产AlV85中间合金能够自发进行并维持,其绝热燃烧温度为2 327 K,热值4 169 J/g;铝粉受热熔化后与固态的V₂O₅反应,置换出V并生成部分Al_mV_n,在约1 000 K的温度下部分V和Al_mV_n反应生成V基固溶体;铝粉粒度对反应过程及反应产物有较大影响;构建了不同粒度铝粉生产AlV85合金的动力学方程,粒度越小,活化能越低、指前因子越高。