SiO2熔盐电解制备单质Si过程热力学分析

熔盐电解SiO_2制备单质Si过程中,电解温度、气体分压对SiO_2的电解还原反应具有显著影响。热力学计算结果表明,在阴极电脱氧过程中SiO_2的稳定性差,容易被电解还原生成单质Si,而中间产物CaSiO_3稳定性好,其进一步电解还原相对困难。升高温度有利于降低SiO_2和CaSiO_3的电脱氧反应的吉布斯自由能和分解电压。当以石墨为阳极时,气体组成包括CO和CO_2,且各电解反应的分解电压随着气体分压的增大而降低,有利于电解反应的正向进行。     

熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金的热力学分析

以熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金为研究对象,通过热力学计算,分析了TiO2/SiO2在直接电解还原过程中可能的反应路径。结果表明,TiO2和SiO2的电脱氧反应倾向于TiO2在单质Si基础上电解还原得到TiSi2,以及SiO2在单质Ti基础上得到Ti5Si3合金。中间产物CaTiO3和CaSiO3稳定,较难被还原。增大熔盐中O2-的活度有利于降低CaTiO3和CaSiO3的分解电压。CaTiO3在电脱氧后优先与Si反应生成TiSi2,CaSiO3在电脱氧后优先与Ti反应直接生成Ti5Si3。     

CO还原气氛下铁酸锌选择性分解过程研究

为将电炉粉尘中铁酸锌选择性分解为Fe₃O₄和ZnO,采用热力学软件分析了铁酸锌在CO气氛下还原分解的热力学过程和分解特征,讨论了反应温度和气体组成对铁酸锌分解行为的影响。结果表明: 铁酸锌的气体还原遵循逐级还原规律,很容易被CO还原为Fe₃O₄和ZnO,也易过还原为FeO和Fe,甚至可将ZnO还原为锌蒸气;控制P_CO/(P_CO+P_CO2)在0.05~0.20之间,温度在600~700 ℃范围内,可实现铁酸锌的高效分解、抑制铁氧化物的过还原;对CO还原气氛下铁酸锌分解过程进行了热力学模拟,计算出铁酸锌还原初期时的CO利用率约为35%。     

LiCl-KCl熔盐中电解La_(2)O_(3)-NiO制备LaNi_(5)合金北大核心

以LiCl-KCl熔盐为电解质,采用熔盐电脱氧法直接还原La_(2)O_(3)-NiO制备LaNi_(5)合金,研究电解时间对电脱氧还原制备LaNi_(5)合金的影响,探讨了在熔盐中金属氧化物电脱氧的机理。结果表明,在650℃、3.5 V槽电压下,经过10 h电解可制备LaNi_(5)合金;金属氧化物电解还原历程为:NiO优先还原为金属Ni,其次是LaNiO_(x)中La部分得到还原,并与先还原的金属Ni合金化形成LaNi_(5)合金,而金属氧化物生成较稳定的LaNiO_(x)中间产物,最后金属氧化物LaNiO_(x)进一步还原并与先还原的金属镍合金化生成LaNi_(5)合金。     

熔盐电脱氧法制备金属及合金的研究进展

熔盐电脱氧法具有能耗低、流程短、环境友好,是一种具有划时代意义的绿色生产金属及合金的新方法,其阴极还原机理是由直接电脱氧和钙的还原共同作用下的,符合金属/固体氧化物/溶盐三相反应界线动力学模型的还原过程,加入少量的CaO或金属钙将有利于还原的进行。阴极是电脱氧成功的关键,通常为保障一定的孔隙率和机械强度把球磨粒度控制在微米级,压制力度控制在10 ～ 5 Mpa之间,升高烧结温度,并在阴极中掺杂适量的造孔物质,会提高孔隙率、氧离子的扩散速度以及导电性。国内外的研究者利用此方法制备金属单质Cr、Si、Co、Ce及合金进行了许多的尝试并取得成功,其中年产吨级的钛已取得成功,现如今如何提高电流效率仍是未来研究的热点。     

模拟流化床气基直接还原赤铁矿粉的试验研究

在竖直管式电阻炉中模拟流化床反应器,分别利用CO和H₂作还原气体对恩施赤铁矿粉进行了直接还原试验研究。结果表明,缩小赤铁矿粉粒径、提高还原反应温度、增加还原反应时间、增加还原气体流量可以提高还原速率和单质Fe的含量;在其他反应条件相同的情况下,H₂有着比CO强得多的还原赤铁矿粉的能力;在赤铁矿粉粒径为160~40 μm、还原气体H₂流量为0.36 m³/h、反应温度为950 ℃、反应时间为60 min条件下的还原产物,经磨矿、弱磁选,可以获得铁品位为74.92%、回收率为96.82%的铁精矿。     

金属铁直接催化还原NO的实验研究

在水平陶瓷管反应器中对铁丝网卷直接催化还原NO的特性进行实验研究,于-300～-1 100 ℃对还原性气体CO、氧化性气体O2,CO2以及模拟烟气等气氛条件下的NO脱除效率进行测试,并对铁丝反应后表面组分变化特点进行X光衍射（XRD）分析。结果表明,金属铁具有非常高效的直接催化还原NO的作用。在温度高于700 ℃、N2气氛中,铁直接催化还原NO的效率超过90%。CO有利于铁的氧化物还原为金属铁,进一步提高了铁直接催化还原NO的效率;而O2能将金属铁氧化为Fe2O3,降低了铁直接催化还原NO的效率;CO2气体的影响相对较小。当温度达到950 ℃后,在模拟烟气（含16.8%CO2,2% O2）条件下,铁丝网和4.01%的CO即可达到90%以上的NO脱除效率。     

钛磁铁矿直接还原动力学研究

对钛磁铁矿粉料进行造球、干燥、预热,用还原性气体(H2、CO、N2、CO2、CH4混合物)对预热球进行直接还原,对还原过程的动力学进行了研究。结果表明:当温度在900℃~1 100℃间时,球团的还原反应倾向于界面化学反应控制,而当温度处于1 100℃~1 200℃间时,球团的还原反应比较接近于产物层内扩散控制。     

不同电解温度下 NiFe2 O4基金属陶瓷惰性阳极的熔盐腐蚀行为

采用等静压气氛烧结法制备NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极,在不同温度下进行电解试验,通过分析电解试样的表层形貌及组织成分,研究电解温度对NiFe2O4基金属陶瓷腐蚀的影响,并对其熔盐腐蚀行为进行探讨.研究结果表明:较高温度有利于电解稳定性的提高及表面致密保护层的形成,在925℃和960℃电解温度下阳极较为稳定,槽电压维持在3.0~4.0V之间;在880℃电解温度下阳极出现肿胀和开裂,槽电压异常升高,Al2O3的溶解度较低,抑制了阳极与电解质熔体(尤其是Al2O3)的交互作用,降低了材料的耐蚀性能.     

机械活化铁氧化物的气基还原热力学

为揭示机械活化对铁氧化物气基还原的影响机理,探讨了铁氧化物气基还原热力学与铁氧化物机械力储能之间的关系。结果表明：机械活化铁氧化物的每个气基还原反应都存在一个特征临界CO或H₂压力分数,只有在还原所需最低CO或H₂压力分数高于其特征临界压力分数时还原温度才随储能的增加而降低,反之则还原温度随储能的增加而升高,这使得机械活化仅对降低某些铁氧化物气基还原反应的温度有利而对降低其他铁氧化物气基还原反应的温度反而不利。另一方面,铁氧化物气基还原所需最低CO或H₂压力分数都随储能的增加而减小,因此机械活化对提高所有铁氧化物气基还原反应的还原气利用率均有利。     

LiF-YF3-Y2O3电解质体系电导率的测定

LiF-YF₃-Y₂O₃体系的电导率直接关系到熔盐电解法制备稀土钇合金过程的机理研究及节能增效。本研究在1173~1373 K下,使用CVCC法测定不同配比LiF-YF₃、LiF-YF₃(摩尔比1:1)-Y₂O₃体系的电导率,发现随着温度降低和熔盐中YF₃、Y₂O₃含量的增加,熔盐电导率随之减小,这是由于大粒度络合离子的产生以及熔盐粘度的增加,导致了熔盐中小体积自由离子(如Li^₊和F^_-)的迁移阻力降低,使熔盐电导率下降。同时发现熔盐电导率随温度变化的规律符合Arrenius方程,并计算出熔盐的指前因子lna以及活化能E,通过拟合获得合理的二元和三元熔盐电导率与成分、温度之间的经验公式,来确定熔盐电导率的变化规律,为熔盐电解法制备钇合金奠定了坚实理论基础。     

锂电解槽的热场分析

为了提高金属锂电解槽的电解效率,以600 A锂电解槽为研究对象,利用多物理场仿真软件对金属锂电解槽在不同电压和不同外辅热温度下进行三维热场模拟,并结合实验进行分析.结果表明,在同一水平面上,电解槽温度较高的区域在阴阳极之间,阳极表面温度要高于阴极表面,越靠近阳极其熔盐电解质温度越高,电解槽四周温度相对较低;当直流电压为...     

煤气CO,H2高电压放电反应性能的研究

研究了常压条件下，ＣＯ和Ｈ２在ＤＢＤ放电反应器中的化学反应试验发现：ＣＯ和Ｈ２放电化学反应须达到反应初始电压，当输入电压大于反应初始电压时，随电压升高，气体流量减小，ＣＯ转化率升高；随着温度上升，ＣＯ转化率下降；ＣＯ和Ｈ２放电反应生成物不仅有ＣＨ４，ＣＯ２，而且有Ｃ３Ｈ６，并生成含有－ＣＨ＝ＣＨ－和ＣＯＯ结构的固态物质     

WO_3在NaCl-KCl-NaF-Na_2WO_4熔盐体系中的溶解度及溶解机理

利用等温饱和法研究温度和熔盐组分对WO_3在KCl-Na Cl-NaF-Na_2WO_4熔盐体系中溶解度的影响。利用热力学软件Factsage6.4对该熔盐体系各物质之间可能存在的反应进行计算,结合X射线衍射对熔盐急冷试样进行分析,确定WO_3的溶解机理。结果表明,WO_3的溶解机理为52Na_2WO_4(l)+96WO_3(s)=49Na2W_2O_7(l)+2NaO_2(l)+2Na2O2(l)+50WO2.9(l),并且WO_3的溶解度随温度的升高而增大,随Na_2WO_4含量增大而减小,随Na F含量升高而先增大后减小,在xNa F=0.385时达最大值。     

温度和钇含量对LiF-YF3-Y2O3电解质体系电导率的影响

LiF-YF3-Y2O3体系的电导率直接关系到熔盐电解法制备稀土钇合金过程的机理及节能增效。在1173~1373 K,使用连续变化电导池常数法(CVCC)法测定不同配比LiF-YF₃、LiF-YF₃-Y₂O₃体系的电导率,发现熔盐电导率随着温度的降低和熔盐中YF3、Y2O3含量的增加而减小,原因是大粒度络合离子的产生以及熔盐黏度的增加,导致熔盐中小体积自由离子(如Li⁺和F^-)的迁移阻力降低;熔盐电导率随温度变化的规律符合Arrenius方程。通过拟合获得了合理的二元和三元熔盐电导率与成分、温度之间的经验公式,可用来确定熔盐电导率的变化规律,为熔盐电解法制备钇合金奠定理论基础。     

不同含量SiO2 对球团质量的影响

通过邯钢现有生产所用的四种矿粉,配矿得到不同SiO₂含量的球团矿,运用一系列的实验方案和检测手段找出邯钢球团矿最优的抗压强度和冶金性能下的SiO₂含量,并探究了不同SiO₂含量对邯钢球团矿的抗压强度和冶金性能的规律。试验结果表明：SiO₂含量在3%时所生产的球团矿抗压强度最强,随着SiO₂含量的增加球团矿的抗压强度下降,但试验所得到的球团矿均在2000N以上;SiO₂含量在3%时,还原度最高,达到了83%,随着SiO₂含量的增加球团矿的还原度下降;SiO₂含量在3%时,低温还原分化率最大,随着SiO₂含量的增加球团矿的低温还原分化率趋于下降,但下降幅度不是太大;SiO₂含量在3%时,软化温度最高,熔滴温度区间最窄,熔滴性最好,随着SiO₂含量的增加球团矿的软化温度下降,熔滴温度区间变宽,熔滴性能变差。     

脱水方式对CaCl2-CaF2熔盐的制备及性能的影响

采用干燥脱水法制备了CaCl2-CaF2熔盐,研究了干燥条件下脱水温度、脱水时间对熔盐中H2O、CaO杂质含量的影响,并与真空脱水法制备的熔盐在溶解度、吸水性能和粘度等方面进行比较研究。结果表明：干燥脱水条件下,随着熔盐脱水温度的升高,脱水时间的增加,熔盐中的H2O、CaO含量随之降低;与干燥脱水法制备的CaCl2-CaF2熔盐相比,真空条件下制备的熔盐CaO、金属Ce的溶解度更高,吸水性能更强,粘度更低。