钇直接脱除钛废料中固溶氧新技术

由于钛与氧的亲和力较强,且高温下氧在钛中的溶解度高,钛加工过程90 %以上的钛成为废屑残料,清洁深度脱除钛废料中的有害杂质元素氧对废料回收意义重大。针对现有钛脱氧方法存在固溶氧脱除困难、脱氧效率低等问题,本研究提出了一种用稀土金属钇（Y）作脱氧剂,在Y/YOCl/YCl3平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法。热力学计算结果表明,在1200 K下,利用Y/YOCl/YCl3平衡可将钛中的氧含量降低至10 ppm 以下。在理论研究的基础上,开展了在YCl3和YCl3-NaCl-KCl熔盐体系中钇直接脱氧的实验研究。实验结果表明,钛中氧含量可降低至30 ppm ,远远低于海绵钛中的氧含量（约500 ppm）。理论及实验研究结果表明：以Y作脱氧剂,在Y/YOCl/YCl3平衡下可深度脱除钛中的固溶氧。基于上述研究结果,本研究提出了一种绿色高效脱氧新工艺,未来有望实现工业化应用。     

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。     

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。     

298.2 K四元体系MgCl2+CaCl2+AlCl3+H2O 相平衡研究

为获取粉煤灰含铝溶浸液中铝与共存钙、镁之间的作用规律,采用等温溶解平衡法开展了298.2 K时四元体系MgCl₂+CaCl₂+AlCl₃+H₂O相平衡研究,测定了平衡液相组成及平衡液相密度,同时,绘制了该四元体系的干基相图、水图、密度-组成图。研究发现:298.2 K四元体系MgCl₂+CaCl₂+AlCl₃+H₂O 稳定相图由2个共饱点、4个结晶区以及5条单变量曲线组成,有复盐溢晶石（2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O）生成,为复杂四元体系。4个结晶区分别对应3个单盐结晶区MgCl₂·6H₂O、CaCl₂·6H₂O、AlCl₃·6H₂O和1个复盐结晶区2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O,结晶区按照AlCl₃·6H₂O、MgCl₂·6H₂O、CaCl₂·6H₂O、2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O顺序依次减小,对应AlCl₃·6H₂O溶解度最小,2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O溶解度最大。      

HoCl3熔盐介质中Ho直接脱除钛废料中固溶氧研究

针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、金属/熔盐分离困难等问题,本研究提出了一种以Ho作脱氧剂,在Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法。热力学计算结果表明：1200K条件下,Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限分别为280 ppm O和12 ppm O。实验结果表明：在1200 K下,Ho/Ho2O3平衡脱氧极限为420 ppm O,随着Ho2O3含量的降低,脱氧极限降低;相同温度下,Ho/HoOCl/HoCl3平衡的脱氧极限为180 ppm O,远低于Ho/Ho2O3平衡的脱氧极限,并且随着HoOCl含量的降低,脱氧极限降低,表明HoOCl的生成（2/3Ho (s) + O(in β-Ti, 1 wt %) + 1/3HoCl3(l) = HoOCl (s)）有效促进金属Ho深度脱氧。理论及实验结果证明,以Ho作脱氧剂,借助HoOCl的生成可有效脱除钛废料中的固溶氧。基于上述研究结果,本研究提出了一种绿色高效脱氧新工艺。     

采空区液态CO2防灭火技术应用

隆安煤业为预防11304工作面回采期间采空区遗留煤体自燃造成CO超限问题,为保证工作面安全回采,对采空区采取液态CO₂压注防灭火技术,对液态CO₂的输送方案、管路布置及注液流量进行设计,并通过现场应用及效果分析可知：液态CO₂压注下回风流CO浓度由13×10^-6ppm降低至3×10^-6ppm以下,且能抑制采空区遗留煤体氧化自燃。     

低钛高炉渣脱硫能力研究

针对某钢厂低钛高炉渣的实际情况,研究了二元碱度(w(CaO)/w(SiO₂))和MgO等化学成分变化对该渣系脱硫能力的影响规律。结果表明,低钛高炉渣的脱硫能力随着炉渣二元碱度增加而提高;当w(MgO)<10%时,炉渣脱硫能力随MgO含量增加而升高,继续增加MgO含量,其脱硫能力反而降低;随着Al₂O₃和TiO₂含量增加,炉渣脱硫能力降低。建议高炉生产炉渣二元碱度保持在1.05~1.10,炉渣MgO含量应保持在9%~10%,同时应适当降低Al₂O₃和TiO₂含量。     

氢氧化镁制备活性MgO及MOC的工艺研究

柴达木地区盐湖镁资源储量丰富,伴随锂和钾资源的开发利用会副产大量的富镁副产物。为提高盐湖镁资源利用率,本文以MgCl₂与电石渣制备的Mg(OH)₂为原料,研究煅烧工艺对煅烧产物粒径、比表面积、活性MgO含量、凝结时间的影响,并以煅烧产物为原料制备MOC试件,研究煅烧温度和原料配比对MOC试件的影响。研究结果表明:随煅烧温度的升高和保温时间的延长,煅烧产物的比表面积逐渐降低,粒径呈先降低后增加的趋势;随煅烧温度升高和保温时间的延长,煅烧产物中活性MgO含量逐渐增加,煅烧产物的凝结时间逐渐延长。当原料的煅烧温度为600℃,活性MgO与MgCl₂摩尔比为6,MgCl₂溶液波美度为27时MOC试件抗压强度较高,且抗压强度随龄期延长而逐渐增加。      

MgO-Fe3O4比例对磁铁矿氧化动力学的影响机制

采用氧化镁纯试剂和磁铁矿纯矿物研究不同MgO和Fe₃O₄摩尔比对焙烧样品物相转化的影响,进而采用非等温法对Fe₃O₄-MgO混合样品氧化焙烧过程进行动力学分析。结果表明：较高Mg/Fe摩尔比例有利于生成Mg_xFe_3-xO₄,Mg²⁺的存在会抑制Fe₂O₃晶粒连接,不利于Fe₂O₃晶粒长大。Fe₃O₄-MgO混合样品氧化过程分为三个阶段：在低温阶段(250～420℃)受化学反应和气体内扩散反应共同控制,此温度范围内磁铁矿氧化率约30%;中温阶段(420～720℃)由化学反应控制,氧化率提高至55%左右,MgO含量变化对表观活化能影响不大,为35.67～43.23 kJ/mol;高温阶段(720～980℃)主要为气体内扩散控制,此阶段Fe₃O₄...     

MgCl2及Vitamin C抑制煤自燃效果的实验研究

为了探究不同阻化剂对煤自燃氧化的阻化作用,基于气相色谱仪、电子自旋共振波谱仪(ESR),对比分析了原煤、原煤+MgCl₂,原煤+抗坏血酸(Vc)3种煤样低温氧化过程中的CO生成量、自由基变化规律。实验表明：MgCl₂及Vc均在一定程度上抑制了煤的自燃,且经Vc阻化煤样的CO生成量小于经MgCl₂阻化处理的煤样,Vc抑制自由基浓度增大的效果较MgCl₂更为显著;在120℃以上时,MgCl₂对自由基生成的抑制作用减弱;各煤样g因子值随氧化温度的增加而增加,且经MgCl₂及Vc阻化处理的煤样g因子值均小于原煤;总的来说,Vc对煤自燃的抑制效果优于MgCl₂。这些研究为煤自燃防治工作提供依据。     

采用Ho直接脱除钛废料中的固溶氧

随着科技的发展,钛及钛合金应用日益广泛,钛废料也与日俱增,如何脱除钛废料中固溶氧是目前钛行业亟待解决的问题.针对现有钛废料脱氧方法存在效率低、流程长、金属/熔盐分离困难等问题,提出一种以Ho作脱氧剂,在Ho/Ho2O3和Ho/HoOCl/HoCl3平衡下直接脱除钛废料中固溶氧的新方法.热力学计算结果表明:在1200 K...     

熔盐法制备氧化镁粉体及其反应机理研究

以MgCl₂、CaCO₃、NaNO₃和KNO₃为原料, 采用熔盐法制备了MgO粉体。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)对产物的组成与形貌进行了表征, 借助热重-差示扫描热量计(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)对制备氧化镁粉体的反应机理进行了探讨。结果表明, 在熔盐反应过程中, Mg²⁺与Ca²⁺发生置换反应, 生成白云石和碳酸镁等中间产物, 随着反应的不断进行, 白云石最终转变为碳酸镁; 550 ℃热处理碳酸镁分解为氧化镁, 经水浸泡后氧化镁水解生成氢氧化镁, 氢氧化镁前驱物为不规整的层状形貌, 厚度介于0.03～0.05 μm, 直径介于0.2～1.0 μm之间; 600 ℃热处理氢氧化镁分解为氧化镁, 产品氧化镁为颗粒状形貌, 粒径介于0.2～0.5 μm之间。     

熔盐法制备片状及多孔棒状形貌氧化镁

以MgCl₂、CaCO₃和NaCl、KCl为原料, 采用熔盐法制备了片状和多孔棒状形貌MgO粉体。借助XRD、FT-IR、SEM等手段对产物进行了分析和表征。结果表明: 原料在700 ℃热处理后, 经PEG溶液浸泡得到的氢氧化镁前驱物形貌为纤维状, 经EDTA-PEG溶液浸泡得到的氢氧化镁前驱物形貌为片状。纤维状氢氧化镁分解为氧化镁产物后呈多孔棒状形貌, 直径介于20～80 nm, 长径比介于40～100; 片状氢氧化镁分解为氧化镁产物后仍保持片状形貌, 厚度介于30～50 nm, 直径介于200～500 nm, 单片表面积最大可达1.0 μm²。     

高位钻孔抽瓦斯与压注CO2防灭火一孔两用技术

采空区瓦斯与遗煤自然发火耦合极易诱发瓦斯爆炸。结合唐口煤矿现场条件,分析了煤层瓦斯涌出规律及采空区自然发火特性,采用高位钻孔抽采瓦斯及压注液态CO₂防治采空区煤自然发火一孔两用技术。结果表明:高位钻孔抽采瓦斯能使回风隅角和回风流的瓦斯浓度分别降低到0.05%~0.10%和0.10%~0.15%;监测束管CO平均浓度由原来的4.2×10^-6降低到1.8×10^-6,O₂浓度由原来的18.5%降低到11.5%,压注液态CO₂能有效杜绝采空区煤炭自燃;回风隅角未再出现瓦斯超限现象,上隅角对应采空区氧气浓度不高于5%,应用效果良好。     

工业钛液制备钛酸钡实验研究

以硫酸法钛白生产过程中的中间产品工业钛液(TiOSO₄)为钛源, 通过常温水解获得正钛酸, 以草酸溶解获得草酸氧钛酸, 再与氯化钡共沉淀得到草酸氧钛酸钡, 高温煅烧后制备出了合格电子级钛酸钡产品, BaTiO₃纯度为99.6%, 钡钛摩尔比为1.005。最佳制备条件为: 钛液水解pH值为2.5～3.5, 草酸氧钛酸生成温度和草酸氧钛酸钡共沉淀温度均为50～70 ℃, 共沉淀pH值为2.5, 煅烧温度为800 ℃, 煅烧时间2 h。分析表明, 以工业钛液为钛源生产钛酸钡的成本明显低于偏钛酸。     

La2O3对TA2钛电解渗硼的影响

以无水硼砂为渗硼剂、K₂CO₃为活化剂、B₄C为供硼剂、La₂O₃为添加剂,对TA2金属钛进行电解渗硼,研究La₂O₃对渗硼层形貌的影响。结果表明,硼化层由表面层的TiB2和次外层的TiB晶须组成。在相同渗硼工艺条件下,不添加La₂O₃时,TiB晶须长度为92.61 μm,TiB2厚度为6.38 μm; 添加5%、10%和15%La₂O₃后,TiB晶须长度分别为100.39、121.65和144.83 μm,TiB₂厚度分别为5.83、5.28和5.30 μm,La₂O₃的加入促进了TiB晶须的生长,但降低了TiB₂层厚度。     

MgO/Al2O3质量比对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响

为了提高红土镍矿烧结矿的产质量指标,基于热力学分析,查明了MgO/Al₂O₃质量比对高温烧结过程液相量及其黏度的影响;再通过微型烧结试验探讨了镁/铝质量比对烧结矿的物相组成、黏结相强度的影响,阐明其对褐铁矿型红土镍矿烧结成矿行为的影响;最后通过烧结杯烧结扩大试验进行了有效性验证。微型烧结试验结果表明,在烧结温度为1 300℃、烧结气氛为5%CO+95%N₂、二元碱度m(CaO)/m(SiO₂)=1.3的条件下,m(MgO)/m(Al₂O₃)=0.5～0.8范围内,黏结相主要由钙镁黄长石和钙镁橄榄石构成,强度超过4 000N/个。烧结杯验证试验表明,镁/铝质量比由0.5提高至0.7时,烧结矿的成品率无明显变化保持在70%左右,但是其转鼓强度由49.73%提高至56.67%,烧结矿的转鼓强度得到有效改善,适宜的镁/铝质量比为0.6～0.7。     

焙烧对Ti-PILCs结构和物化性能的影响

以高纯钠基蒙脱石为基质材料^[1], 以钛酸正丁酯[Ti(n-C₄H₉O)₉]为钛源, 采用Sol-gel法制备得到含钛蒙脱石纳米复合材料(Ti-PILCs)。对Ti-PILCs进行了焙烧研究, 并应用XRD、BET、TG-DSC、SEM和TEM等检测手段进行表征, 分析表明: 经600 ℃、900 ℃ 焙烧后Ti-PILCs的d₀₀₁值分别由焙烧前的3.74 nm下降到3.67 nm、3.34 nm, 比表面积由409.1 m²/g下降S_{500 ℃}=374.3 m²/g、S_{700 ℃}=362.5 m²/g。焙烧后的Ti-PILCs存在大量的中孔, 氧化物柱子较均匀分布, 热稳定性超过900 ℃。