低硅含镁球团矿还原行为研究

本文研究了低硅含镁球团矿在900℃,CO气氛下的还原过程,并通过X射线衍射仪(XRD)和矿相显微镜测定了球团矿在不同还原度时的物相组成和显微形貌。研究结果表明:Fe_2O_3的还原顺序为Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe,当还原度由0%增加到10%时,Fe_2O_3被还原成Fe_3O_4,且球团矿由外向内均匀还原;当还原度由10%增加到50%时,Fe_3O_4被还原成FeO,并出现还原聚集现象,其原因是球团矿内部孔隙分布不均匀;此后大多数FeO还原为金属Fe。MgFe_2O_4的还原顺序为:MgFe_2O_4→Mg_(0.239)Fe_(0.761)O→Mg_(0.64)Fe_(2.36)O_4→Fe,其还原反应从球团矿还原度为30%时开始,主要原因是MgFe_2O_4较Fe_2O_3难还原。采用未反应核模型对球团矿还原过程进行动力学分析,得到球团矿在还原前期受界面化学反应控速,还原后期既不受混合控速也不受扩散控速。     

FeO-V_2O_5二元系在980℃下的平衡

FeO和V_2O_5是含钒钢渣中的两个主要组分,其间的反应决定着渣的物性。本文通过计算FeOV_2O_5二元系可能发生化学反应的热力学参数,发现FeO和V_2O_5之间生成Fe_2O_3和V_2O_4(VO_2),且在不同条件下这四种物质可继续反应生成复合氧化物FeVO_4、FeV_2O_4或Fe_3O_4。通过X射线衍射法验证了FeO为28.5%、45%和50%、65%时,FeO-V_2O_5二元系在氩气保护下、980℃反应10 h的平衡物质分别为FeVO_4、V_2O_5、V_2O_4(VO_2),FeVO_4、Fe_2O_3、V_2O_5、V_2O_4(VO_2)和FeVO_4、Fe_2O_3、V_2O_4(VO_2),即随着FeO含量的增加,将有部分的FeO被氧化成Fe_2O_3,而V_2O_5逐渐被消耗完而消失。     

氧化镍在聚氯乙烯热裂解过程中的低温氯化

利用聚氯乙烯(PVC)与氧化亚镍混合物(质量混合比10∶1)中的PVC在氩气气氛低于673K温度条件下释放出的氯化氢作为氯化剂氯化氧化亚镍,并通过氧化焙烧激活氧化亚镍的反应活性促进氯化反应,将氧化亚镍的氯化率由30%提高至95%,表明聚氯乙烯在低温下可以作为氯化剂氯化氧化亚镍。利用TG-DTA测试恒定升温速率(10~40K/min)条件下失重率随温度的变化规律,分析了PVC与氧化亚镍反应动力学。得出PVC+NiO反应体系的表观活化能为96kJ/mol,略小于纯PVC裂解的表观活化能114kJ/mol。     

电气石矿物的全分析

电气石是含硼的铝硅酸盐矿物,一般结构式为(Na,Ca)(Mg,Al),〔BAl_3Si_6(O,OH)_3〕,因类质同象置换普遍,成分较复杂,故常使其组分不定,主要成分的含量变化如下(以％计):SiO_230～40,B_2O_38～12,Al_2O_318～44,FeO+Fe_2O_30～38,MgO0～25,Na_2O0～8,CaO0～4,H_2O1～4,尚有K、Mn、Li等元素的混合物。电气石有3个主要类别:     

Fe-Zn-C-O体系中Fe和Zn的还原试验研究

通过TG-DSC,XRD等实验手段,并借助Factsage热力学软件研究C还原ZnO、Fe_2O_3的过程,分析了ZnO对Fe_2O_3还原的影响。结果表明:在904.5℃时,C还原ZnO可实现ZnO(s)→Zn(g)的热力学转变;在1 250℃时,C/ZnO(摩尔比)为1∶1.5的条件下,ZnO还原度达到97.3%;C还原Fe_2O_3分3个阶段进行,遵循Fe_2O_3→Fe_3O_4→FeO→Fe的还原规律;C还原ZnO+Fe_2O_3时,ZnO质量分数每增加10%,反应开始温度和最大反应速率对应的温度滞后20℃,ZnO对Fe_2O_3的还原有抑制作用。     

砷酸钙与碳粉混合共热解过程解析

研究了砷酸钙与碳粉体系共热解反应过程。利用热重分析仪监测不同升温速率下,砷酸钙与碳粉质量比为4∶1混合物在氩气气氛、加热区间温度30～1 200℃过程中的失重情况,并采用XRD表征各失重阶段残余物。结果表明,混合体系失重过程分为三个阶段:第一失重阶段,温度240～325℃,Ca_2As_2O_7·H_2O脱水生成Ca_2As_2O_7;第二失重阶段,温度560～668℃,Ca_2As_5O_7到Ca_3(AsO_4)_2的晶型转变及Ca_5(AsO_4)_3OH和Ca(OH)_2失水生成Ca_5(AsO_4)_3和CaO;第三失重阶段,温度904～1 120℃,碳还原砷酸钙反应生成CaO和砷蒸气。动力学模型拟合结果表明:相边界反应动力学模型能较好地解释砷酸钙与碳粉共热解第三个失重阶段的反应机制。     

降低铅锌密闭鼓风炉熔炼四氧化三铁影响的生产实践

密闭鼓风炉在熔炼铅锌烧结块过程中,Fe_3O_4往往会随着熔炼的过程进行而析出,炉底、侧壁及前床各部出现沉积,当其大量产生时会对正常生产造成严重影响。通过适当的调整SiO_2的配比(21%～25%),以减缓鼓风炉中Fe_3O_4的含量,选择并合理控制熔炼渣型(Fe31%～35%、SiO_233%～36%、CaO11%～13%;SiO/Fe≈1.13)以及结合精细操作,可有效的降低Fe_3O_4对铅锌密闭鼓风炉的危害。     

旋浮强化炼铜过程中Fe_3O_4的行为

分析了旋浮炼铜过程中Fe_3O_4的生成机理及其对熔炼过程的影响,研究了冰铜品位、Fe/SiO_2及CaO、Al_2O_3等氧化物含量与Fe_3O_4含量的关系,并探讨了下"生料"及其后续保温阶段Fe_3O_4的溶解行为。     

基于红土镍矿的Fe-Ni-H-O体系还原行为研究

对印尼红土镍矿的基础特性研究发现:矿中Ni质量分数为1.4%,Fe质量分数为13.3%,SiO_2和MgO的质量分数之和超过60%;其主要矿相包括利蛇纹石((FeMg)_3Si_4O_(10)(OH)_2)、顽辉石(CaMgSi_2O_6)、石英(SiO_2)等。基于镍矿中Fe、Ni氧化物(NiO、Fe_2O_3、NiFe_2O_4和NiO+Fe_2O_3)的气基还原过程,对Fe-Ni-H-O进行非等温动力学研究发现:Fe、Ni氧化物组合的反应速率由大到小为Fe_2O_3NiFe_2O_4NiO+Fe_2O_3NiO,而且体系中Ni的产生对于Fe还原有显著的促进作用。因此,控制合理的还原温度,维持合适的还原剂体积浓度,可实现镍矿中Ni和Fe的选择性还原。     

含钛炉渣碳热还原热力学计算

对含钛炉渣碳热还原过程进行了详细的热力学计算分析,结果如下:含钛炉渣碳热还原过程中Ti O_2被还原成一系列钛的低价氧化物,TiO_2转变为Ti_3O_5的开始温度为1 359 K,之后可能形成Ti_2O_3和TiC_xO_y,最终形成TiC;含钛炉渣中CaO、MgO和Al_2O_3不与C发生反应;Fe_2O_3、V_2O_5、Mn O和SiO_2可以被C还原,且还原难度依次增加;早期形成的TiC可能与TiO_2发生反应,形成Ti_3O_5等低价化合物;含钛炉渣中CaTiO_3不直接与C发生反应,CaTiO_3熔融后被C还原为TiC。热力学计算为分析含钛炉渣中各种矿物在碳热还原过程中的转变过程提供了重要依据。     

O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响

利用综合热分析仪研究了O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响。结果表明,在O2/CO2气氛下,Fe2O3与K2CO3均可以催化无烟煤粉的燃烧,但其催化作用要弱于O2/N2气氛,且在低氧气浓度的O2/CO2气氛下对Fe2O3与K2CO3的抑制作用大于高氧气浓度。氧气浓度为20%~80%时,K2CO3在O2/N2气氛下催化煤粉前期燃烧使燃烧由反应控制转变为扩散控制,Fe2O3则只在氧气浓度为20%时能改变煤粉前期燃烧的控制步骤;而Fe2O3与K2CO3在O2/CO2气氛下均只能在氧气浓度为20%时改变煤粉前期燃烧的控制步骤,由反应控制转变为扩散控制。     

铁粉-H_2O_2对PdCl_3SC(NH_2)_2~-的还原

以含PdCl_3SC(NH_2)_2~-溶液为原料,采用Fe-H_2O_2还原法回收溶液中的钯,研究了还原过程的机理,考察了pH、还原时间、H_2O_2用量和铁粉用量对还原率的影响。结果表明,铁粉被氧化后的Fe~(2+)可催化H_2O_2而产生氧化能力极强的·OH自由基,该自由基对复杂的PdCl_3SC(NH_2)_2~-结构具有很强的破坏力,使稳定的PdCl_3SC(NH_2)_2~-以PdCl _4~(2-)形态分离出来,提高了铁对钯的还原性能。在溶液体积20mL,25℃,pH=2,H_2O_2用量0.10mL/mL,反应时间60min和铁粉用量0.50mg/mL的条件下,钯的平均还原率可达99.25%。     

MgO-CeO2复合载体负载Cu2O催化剂的性能研究

采用柠檬酸燃烧法制备MgO-CeO2(10%,质量分数)复合载体和CeO2单载体,用浸渍还原法以水合肼为还原剂制备负载型Cu2O催化剂,以环己醇脱氢制环己酮为探针反应,考察其脱氧性能;采用TPR,XRD,CO2-TPD,环己酵/环己酮-TPD及BET等手段对催化剂进行表征.实验发现,与商品MgO和CeO2为载体的催化剂相比,复合载体负载的催化剂Cu2O/MgO-CeO2(10%)表现出更高的环己醇脱氢活性.这是由于复合载体负载的催化剂中CeO2的存在提高了催化剂的比表面积,有利于活性组分的分散;增强了催化剂中弱碱位的强度并增加了弱碱中心的数量.改变了催化剂的表面吸附能力,因而对环己醇脱氢具有更高的催化活性.3种催化剂都呈碱性,是其具有高环己酮选择性的原因之一.     

Nb2O5-Al2O3-MgO-Na2O-CaO-SiO2体系相平衡研究

为揭示Nb2O5-Al2O3-MgO-Na2O-CaO-SiO2多元含铌炉渣体系中的铌矿物的定向结晶规律，采用高温相平衡—冷淬—SEM-EDS/XRD/EMPA试验方法，考察了温度、钙硅比（CaO/SiO2）、Nb2O5含量等因素对炉渣相平衡关系的影响，并构建了含铌矿物结晶析出的优势相图。结果表明：铌的结晶矿物主要有三种，分别为Ca2Nb2O7、Ca(14-x)Nb(2+x)Si8O(35+1.5x)和3CaO?MgO?Nb2O5；铌先富集于液相，相较于脉石组分，含铌固相为后析出相；CaO/SiO2增加会使含铌固相优势区间发生从Ca2Nb2O7相到Ca(14-x)Nb(2+x)Si8O(35+1.5x)相、再到3CaO?MgO?Nb2O5相的转变。Ca2Nb2O7相的优势析晶区间为：温度1 050~1 200 ℃，C/S=0.8~1.2。Nb2O5在Ca(14-x)Nb(2+x)Si8O(35+1.5x)相中的嵌布质量浓度在18.5%~19.5%。     

I_2-KI-H_2O_2体系下金溶解速率的影响因素分析

分别采用正交试验法和单因素试验法考察I_2-KI-H_2O_2体系下碘质量分数、n(I_2)/n(I~-)比值、双氧水用量、固液比对金溶解速率的影响程度,以及碘化钾质量分数、m(I_2)/m(I~-)比值、双氧水用量、溶液温度和溶液pH对金溶解时间的影响,然后对金溶解后的溶液进行稳定性测试。结果表明,各因素影响程度大小顺序依次为固液比、双氧水用量、n(I_2)/n(I~-)比值、碘质量分数。当碘化钾质量分数为0.2～0.25g/mL、m(I_2)/m(I~-)=1∶5～1∶4、双氧水用量0.7～0.9mL、温度室温、pH为原溶液状态时,金溶解速率最大,溶液的稳定性可以满足使用要求。     

Al_2O_3-CeO_2-ZrO_2-Ni系球磨过程中的分散性和相变研究

运用XRD、SEM等方法研究了Al2O3-CeO2-ZrO2-Ni高能球磨体系在不同的球磨工艺条件下的组织结构转变和分散性的问题.结果表明,四种物质一起球磨时,不会发生机械合金化,但随着球磨时间的延长,Al2O3、CeO2、ZrO2粉末都会不断被细化,而Ni颗粒仍较粗大且分布很不均匀.通过改变球磨顺序,将CeO2、ZrO2和Ni先球磨30 h再添加Al2O3继续球磨30 h,却能使CeO2和ZrO2发生合金化生成固溶体,且Ni颗粒有明显的细化,分散性也明显提高.     

NaOH-Na2SnO3-Na2PbO2-H2O四元水盐体系相平衡研究

采用等温溶解法测定20、40和60℃条件下,NaOH-Na2SnO3-Na2PbO2-H2O四元水盐体系及边界三元水盐体系NaOH-Na2SnO3-H2O、NaOH-Na2PbO2-H2O的相平衡数据.结果表明,在三元体系中,锡酸钠的溶解度随碱度的升高而降低,在高碱度条件下,40℃溶解度较高,亚铅酸钠的溶解度随温度的升高而升高,而随碱度升高呈现S形变化;在四元体系中,锡酸钠、亚铅酸钠之间相互影响,但溶解度变化趋势与三元体系一致.该研究成果可为碱、锡、铅的分离提供基础数据.     

原位反应制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷烧结过程热力学分析

对Fe-6B-48Mo-0.8C材料体系用液相烧结原位反应法制备了Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷,用SEM-EDS观察分析了烧结体的组织结构与成分组成,用热分析(DSC)、X射线衍射分析与热力学计算表征了体系的反应过程。结果表明,在该材料体系中,Fe2B、MoB2为反应中间相,Mo2FeB2为最稳定存在的相,呈条块状均匀分布在铁基粘结相中。通过热力学计算分析,在Mo-Fe-B三元体系中,Mo2FeB2的Gibbs自由能最低,形成能力最强,在481.8℃开始形成Fe2B,当温度达到1293.7℃时,该体系形成最稳定的Mo2FeB2相,并使材料致密化。     

Cao—SiO2—CaF2—Na2O四元渣系的挥发

通过回归正交设计确定了连铸保护渣基料挥发率同温度、Ｎａ２ＣＯ３含量、ＣａＦ２含量、减度及时间的二次函数关系式。分析结果表明，温度对挥发率的影响随着Ｎａ２ＣＯ３含量的增加而增加；碱度Ｒ为０．９时挥发率最大；Ｎａ２ＣＯ３对挥发率的影响略高于ＣａＦ２。     

炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系与铁液间硫分配比的影响

针对高碱度高氧化铝的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,通过在1 773 K温度下测定其与铁液间的硫分配比,研究该渣系的脱硫性能.利用偏最小二乘法回归分析,建立了可较好预测硫分配比的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度(mCao/msiO2)、MgO、TiO2、Al2O3以及Na2O对硫分配比的影响.结果表明,当炉渣碱度大于2.9时,炉渣硫分配比均在140以上,表明该渣系具有较强的脱硫能力.在实验范围内,硫分配比随炉渣碱度的增加而提高.当碱度一定时,MgO对硫分配比的影响不大,TiO2、Al2O3均使硫分配比降低,其中Al2O3降低硫分配比较为明显.硫分配比随Na2O增加而增加,少量的Na2O即可明显提高炉渣的脱硫能力.