CaH2还原TiO2制备TiAl合金粉的研究

在1 112～1 600K温度范围内,以TiO2粉、CaH2粉和Al粉为原料,采用还原扩散法制备TiAl合金粉.该法是一种低成本高效率的绿色冶金方法.通过分析Ca-TiO2-Al体系可能发生的反应,计算这些反应的吉布斯自由能和体系的Ca蒸气压,以及对原料配比的控制,从热力学角度上证实了采用还原扩散法制备TiAl合金粉是可能的.在1 423 K条件下,针对保温时间进行了一系列实验.并对保温8 h的实验产物进行XRD分析,证实为TiAl合金粉.     

砷钙渣碳热还原分解热力学分析及试验研究

运用热力学计算软件HSC Chemistry 6.0对砷钙渣碳热还原分解反应进行热力学分析,发现还原气氛下可有效降低CaSO_4、Ca_3(AsO_4)_2的分解温度。根据分析结果在管式炉中进行砷钙渣碳热还原分解试验,并考查反应温度、还原剂量、反应时间对砷钙渣分解的影响。试验结果表明,在温度1 200℃、还原剂量25%、反应时间3h最优条件下,砷挥发率93.75%,脱砷渣中CaO含量78.87%。     

固态原位电还原TiO2制取Ti的阴极还原过程

运用循环伏安法对固态原位电还原TiO2制取B的阴极还原过程进行了研究,探讨了固态原位电还原TiO2制取Ti的电解机理．研究发现,固态TiO2原位直接电还原为Ti是分步进行的：第一步为可逆、产物不溶的二电子反应,即Ti（Ⅳ）＋2e=Ti（Ⅱ）;第二步同样为可逆、产物不溶的二电子反应,Ti（Ⅱ）＋2e=Ti．同时,在电解温度下,CaCl2熔体中存在着少量CaO．Ca2＋在阴极放电析出金属Ca,即Ca2＋＋2e=Ca,生成的金属Ca热还原TiO2生成金属Ti．固态原位电还原TiO2制取Ti是TiO2的直接电还原与Ca热还原TiO2共同作用的结果．     

辉钼矿非氧化焙烧工艺的热力学分析

通过热力学研究了几种非氧化焙烧工艺处理辉钼矿的可行性工艺路线。采用高温真空分解法直接处理辉钼矿得到金属钼粉,可以直接用于炼钢,适宜的分解条件为:温度为1 700~1 900 K以及真空度小于100 Pa;气体产物硫可在392~490 K进行液化回收。选用氧化钙作固硫剂,碳作还原剂还原辉钼矿,可以得到Mo、Mo2C和CaS混合物,适宜的反应温度应控制在1 200 K以上。选用碳酸钠固硫剂,碳作还原剂还原辉钼矿,产物为Mo、Mo2C和Na2S,通过水洗可以得到纯度较高的钼粉,适宜反应温度应控制在900~1 100 K。     

钙蒸气对氢化脱氢钛粉还原脱氧行为的影响

以金属钙在高温下生成的钙蒸气作为还原剂,对氧含量(质量分数,下同)为0.56%的氢化脱氢钛粉进行脱氧,然后分别用稀盐酸和蒸馏水充分洗涤,过滤干燥后得到脱氧钛粉。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和氮氧含量分析等手段,分析与表征粉末的物相组成、形貌和元素组成,研究还原温度和时间对脱氧效果的影响,并对钛粉的脱氧行为进行研究。结果表明,钛粉脱氧主要通过还原反应和原子间的扩散进行。还原温度与还原时间对脱氧钛粉的氧含量影响较大。在相同条件下,随还原温度升高,钛粉的氧含量降低,但当温度超过1 273 K时氧含量略有增加;最佳还原工艺为1 273 K温度下保温2 h,钛粉氧含量从0.56%降至0.14%,粉末颗粒形貌和粒度未发生明显变化。脱氧钛粉在室温下于空气中放置60 d,其氧含量变化不大。     

烧结法制备中间合金Al3Ti相

采用TiO2粉、CaO和Al粉为原料,经混匀、压制和烧结后,制备出中间合金Al3Ti相,利用XRD、SEM-EDS、XPS等手段,对反应后样品的物相组成、微观形貌和原子价态进行分析表征。结果表明,在烧结温度1 400 ℃、烧结时间30 min、铝钛比1.3和钙铝比1.6的条件下,烧结产物主要物相为Al3Ti、Al和CaAl2O4,烧结产物形貌呈现相间分布,TiO2存在逐级还原的现象,烧结法制备中间合金Al3Ti相是可行的。     

不锈钢粉尘中FeCr_2O_4还原过程分解行为研究

不锈钢粉尘还原过程中FeCr_2O_4分解对Cr的分离回收影响显著。对气体和固体碳还原FeCr_2O_4的热力学过程和分解特征进行研究,探讨Cr在还原过程中存在形式和还原分离条件。结果表明,CO气体和H_2在标准状态下不能还原FeCr_2O_4,固体碳能将FeCr_2O_4还原为铬氧化物和铁氧化物,甚至还原成金属Cr和Fe。提高温度和降低体系总压可促进反应进行。温度1 000～1 200℃,配碳量为β=0.25～0.5时,还原产物主要为Cr_2O_3+Fe;温度1 250℃,配碳量β1.0时,还原产物主要为Cr+Fe;900℃时体系总压在0.01～0.001MPa还原产物主要为Cr_2O_3+Fe,低于0.5kPa时还原产物主要为Cr+Fe。     

还原扩散法制备Sm2Fe17化合物的工艺研究

研究了还原扩散法制备Sm2Fe17化合物工艺中Sm2O3，Ca，CaCl2的配入量对Sm2Fe17合金均相性的影响，并用XRD对产物进行物相分析。结果表明：当反应温度为1423K，反应时间为5h，Sm2O3，Ca，CaCl2的配入量分别为121％，225％，8％时，还原扩散反应比较充分，能得到均相单一的Sm2Fe17化合物。     

以铝为助剂通过机械合金化和热处理制备Ti3SiC2

采用Ti、Si、C单质粉末为原料,添加少量Al元素粉末为助剂,通过机械合金化和热处理制备高纯Ti3SiC2材料。采用XRD和SEM研究该材料的物相组成和显微结构。研究结果表明,机械合金化Ti、Si、C单质混合粉末,会诱发自蔓延反应,生成组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉末与颗粒产物。添加适量的Al元素可消除硅化物,明显促进Ti3SiC2的反应合成。采用Ti、Si、C、Al单质粉末进行机械合金化,可制备出主相为TiC与Ti3SiC2的粉末与颗粒产物。对掺Al机械合金化粉末产物压制后,在900~1 100℃热处理2 h,可制备出纯度大于95%(质量分数)的Ti3SiC2材料,而颗粒产物在900~1 200℃进行热处理,亦可获得纯度为96%的Ti3SiC2材料。但在1 300℃,热处理产物中的Ti3SiC2会发生严重分解,部分分解为TiC和少量硅化物,使产物纯度降低。     

碳还原粉煤灰制备SiC/Al2 O3系复合材料

在氩气气氛下,以粉煤灰为原料,石墨为还原剂,研究碳还原粉煤灰制备SiC/Al₂O₃系复合材料的反应过程,并探索其制备的工艺条件.利用X射线衍射分析还原产物的物相变化规律,使用扫描电镜和能谱仪观察复合材料的微观结构.结果表明:在1673 K粉煤灰中石英相与碳反应生碳化硅,1773 K莫来石相基本分解完全.随着反应温度的升高,生成碳化硅和氧化铝含量增加,较合适的温度条件为1773~1873 K;保温时间的延长,有利于碳化硅和氧化铝的生成,较好的保温时间为3~4 h;增加配碳量对碳化硅和氧化铝的生成有促进作用,较合适的C/Si摩尔比为4~5.在制备出的SiC/Al₂O₃复合材料中碳化硅在产物中分散较为均匀,并且粒度小于20μm.      

MoS_2-CaO-O_2系热力学分析及应用

通过热力学计算得出温度为800,900 K时,不同Mo S2,Ca O,O2初始物质量条件下对应Mo S2-Ca O-O2体系的热力学平衡,确定辉钼矿石灰焙烧的反应机制。热力学分析表明,800 K时体系初始摩尔量Mo S2∶Ca O=1∶3时,随着氧用量的增加Mo(VI)优先与石灰、氧气结合生成CaMoO_4,然后S(II)被氧化生成CaSO_4,体系氧化最终热力学平衡产物为CaSO_4,CaMoO_4;800 K时体系初始摩尔量Mo S2∶Ca O=1∶2时,随着氧用量的增加,约70%的Mo S2首先生成CaMoO_4,Ca S,然后Ca S氧化为CaSO_4,最终CaMoO_4作为固硫剂与残余的Mo S2反应生成Mo O3和CaSO_4,最终对应热力学平衡产物为CaSO_4,Mo O3。理论上证明可以实现辉钼矿选择性钙化焙烧;温度从800 K提高至900 K时,不影响全钙化焙烧过程;对于选择钙化焙烧高温不利于CaMoO_4固硫,而富氧益于固硫。验证试验采用100 g辉钼矿与55 g氧化钙混匀,在温度为800 K的马弗炉中焙烧2 h,焙砂钼、硫固定率分别为98.36%,91.44%,X射线衍射(XRD)分析表明钼硫分别以Mo O3,CaSO_4存在,与热力学分析结论一致。     

镁热还原法在不同温度下的反应路径探讨

热力学计算在冶金行业中具有重要意义。通过计算反应焓变,得到镁热还原反应能达到的最高温度为1 689 K(1 416℃)。以反应的吉布斯自由能ΔrG°为判据,得出Ti Cl4气体在液镁中的还原路径:T1 239 K(966℃),Ti Cl4→Ti Cl3→Ti;T1 239 K,Ti Cl4→Ti Cl3→Ti Cl2→Ti。     

镁热还原法在不同温度下的反应路径探讨

热力学计算在冶金行业中具有重要意义,本文通过计算反应焓变,得到镁热还原反应能达到的最高温度为1 689 K(1 416℃)。以反应的吉布斯自由能Δr G°为判据,得出Ti Cl4气体在液镁中的还原路径:T1 239 K(966℃),Ti Cl4→Ti Cl3→Ti;T1 239 K,Ti Cl4→Ti Cl3→Ti Cl2→Ti。     

系列层状K2La2Ti3O10的制备及光催化性能

通过固相反应法合成了一系列不同尺寸的K2La2Ti3O10,考察了原料TiO2粒径对固相反应速率及产物尺寸、形貌的影响,得到了不同粒径下原料的最佳配比;以降解甲基橙为探针考察其光催化性能.结果表明:减小原料粒径,反应温度降低、速率加快;有利于合成小尺寸、大比表面积(可达11.83 m2·g-1)的层状K2La2Ti3O10,而且光催化性能提高.     

氢化脱氢法制备钛粉工艺研究

介绍了生产加工钛粉最常用的方法——氢化脱氢法。金属钛（粉）在一定温度下便开始与氢气发生剧烈的反应，当含氢量大于2．3％时，产物疏松，易于粉碎成细小颗粒的氢化钛粉，氢化钛粉经过大约700℃左右的温度，将其分解以及将钛粉中固溶的大部分氢除去，可得到钛粉。从热力学原理、脱氢曲线，差热分析、平衡分压与氢气的关系等方面对氢化脱氢法做了概要的分析。试验证明，钛中氢的含量随温度的升高逐渐降低，在680℃时氢化钛出现吸热峰迅速分解，钛的氢化反应温度区间为350～680℃。氢化脱氢法生产的钛粉的杂质主要取决于原料的纯度和杂质情况，严格注意操作中的环节，只会引入少量的氧或碳等杂质。对于相同原料制取的钛粉，粒度越细，其含氧量越高。     

系列层状K2La2Ti3O10的制备及光催化性能

通过固相反应法合成了一系列不同尺寸的K2La2Ti3O10,考察了原料TiO2粒径对固相反应速率及产物尺寸、形貌的影响,得到了不同粒径下原料的最佳配比;以降解甲基橙为探针考察其光催化性能.结果表明减小原料粒径,反应温度降低、速率加快;有利于合成小尺寸、大比表面积(可达11.83 m2·g-1)的层状K2La2Ti3O10,而且光催化性能提高.     

钛酸钙化合物合成热力学与溶出动力学行为

对不同钛酸钙化合物Ca Ti O3、Ca4Ti3O10和Ca3Ti2O7的生成热力学和酸溶动力学进行了研究,结果表明,烧结温度在473~2 000 K时,Ca4Ti3O10、Ca3Ti2O7和Ca Ti O3均能生成;溶出温度在273~573 K时,Ca4Ti3O10、Ca3Ti2O7、Ca Ti O3的酸溶性逐渐减弱.溶出温度在338~358 K范围内,溶出过程受化学反应控制;溶出温度在403~443 K范围内,溶出过程受固膜扩散控制..     

溶液燃烧-钙还原法合成锆锰铁合金微粉

以锆、锰、铁的硝酸盐和甘氨酸为原料,采用溶液燃烧法制得超细金属氧化物前驱体,再将前驱体分别在750、850和950℃由氢化钙还原得到锆锰铁三元合金微粉.用热重/差热分析法(TG/DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对溶液燃烧和钙还原2个阶段的产物进行分析与表征.结果表明:采用溶液燃烧法合成的金属氧化物前驱体颗粒分布均匀,粒度为数百纳米;采用氢化钙还原氧化物前驱体,在温度≥850℃,Ar气氛下反应1h可制得ZrMnFe三元单相合金微粉,粒度为亚微米或微米级.     

Cu还原MoO_4~(2-)产物特性研究

对在酸性条件下Cu还原Mo O42-的行为及还原产物的特性进行了研究。考察了还原体p H值、还原时间、反应温度等因素对钼还原率的影响。结果表明,还原反应要在酸度比较高的条件下才能进行,提高酸度有利于钼的还原;还原速率随温度的升高而增大,符合经典的Arrhenius温度对反应速率的影响规则。同时,采用X-衍射、X荧光分析、拉曼光谱以及扫描电镜对还原产物的特性进行了表征,确定了还原产物的组成与形态,即还原产物中主要的元素有Na、Mo、O,比例是0.2∶4.96∶1,产物组成可定性为Na0.91O19.2H7Mo5.33。产物晶系为六棱型结构,产物中Mo呈现出+5.72价的混合价态。碱分解机理分析得,Cu还原Mo O42-的产物易被氧化,生成Mo O42-。     

钨酸钙球团碳化硅还原试验研究

采用高温炉恒温试验对不同时间、温度及还原剂配比条件下钨酸钙与碳化硅球团还原情况进行研究,结合熔点测试结果分析了球团在升温过程中的物理变化行为,得到各影响因素对球团还原的作用关系及钨直接合金化炼钢工艺的优化条件。结果表明,在1 400～1 500℃时,钨酸钙球团可以被碳化硅还原,还原产物为W、WC、Ca3(Si3O9)及SiO2,球团还原反应可能由固—固、固—液反应共同组成,在升温过程中亦发生碳化硅相变和分解、还原剂的氧化及钨金属的二次氧化;在1 400～1 500℃和10～30min时,低温条件下适当延长反应时间、时间较短条件下适当增加反应温度及适当提高还原剂配比有利于提高球团还原反应率;钨直接合金化电炉炼钢工艺中,采取钨酸钙快速还原,防止钨金属二次氧化措施,可以实现钨酸钙在冶炼早期大部分被还原。