真空下碳热还原氧化铝的热力学

对真空条件下碳热还原氧化铝进行热力学研究.结果表明:在1 643～1 843 K的温度范围内,真空碳热还原氧化铝生成气体产物,该气体在温度降低时发生二次反应形成冷凝物,反应过程中体系压力保持在5～150 Pa.热力学分析表明:当体系压力为1～100 Pa时,在1 200～1 900 K的温度范围内,碳热还原氧化铝生成Al2O、Al和CO;生成Al2O的初始反应温度低于生成Al的初始反应温度,但反应温度高于一定值时,更易生成Al气体,该温度取决于体系的压力;当CO的分压分别为1、10和100 Pa时,Al2O稳定存在的温度分别高于1 462、1 560和1 674K,Al气体稳定存在的温度分别高于1 514、1635和1 777K.     

氧化铝的真空碳热还原—氯化—歧化反应(英文)

通过XRD物相分析和热力学分析研究氧化铝的真空碳热还原—氯化—歧化反应。以氧化铝和石墨为原料,在真空下、1643-1843K的温度范围内进行实验。结果表明,AlCl3(g)与氧化铝碳热还原产生的Al2O(g)或Al(g)反应生成AlCl(g),该AlCl(g)在较低温度下歧化分解为金属铝和AlCl3(g);当压力为100Pa、温度为980K时,AlCl(g)的歧化反应率达到90%。生成的金属铝可以吸附催化CO歧化为C和CO2,并可以与CO二次反应形成Al4C3、Al2O3、C和CO2,导致铝产物中含有C、Al4C3和Al2O3。产物铝中所含的这些杂质随着AlCl(g)歧化反应温度的降低而减少。AlCl3(g)在接近室温的温度下冷凝下来。     

真空AlCl歧化法生产铝的过程中C、Al4C3和Al2O3的形成热力学

通过热力学分析研究了真空Al Cl歧化法生产铝的过程中C、Al4C3和Al2O3的形成条件。结果表明,形成这些杂质的反应,即CO的歧化反应和金属铝与CO的反应,所需的反应温度随着压力的降低而降低。金属铝-CO体系的lg pCO-1/T图与实验结果相符,表明反应速率快,该体系在真空下接近平衡,该平衡图可以用来预测该体系在真空下可能的反应。     

电热法生产铝硅合金的理论研究

从理论角度系统研究了Al2O3-C系、SiO2-C系、Al2O3-SiO2-C系热力学。结果表明,在Al2O3-C系中,碳热还原氧化铝过程的中间产物Al4C3,它与A12O3、A1之间有很大的溶解度,导致铝的提取率较低,给利用电热法直接制备金属纯铝带来了困难。在Al2O3-SiO2-C系中,硅在很大程度上改善了铝还原的热力学条件,其中间产物Al4C3、SiC等碳化物分别与SiO2、Al2O3反应进而生成铝-硅合金,使电热法生产铝-硅合金得以实现。动力学研究结果表明,在电热法生产铝-硅合金中,Fe的存在使铝-硅合金生成反应的起始温度大大降低,且Fe与Al、Si在熔融状态下可以无限互溶,Fe还有助于破坏碳热还原过程中容易生成的碳化物。     

氧化铝真空碳热还原-氯化工艺中二氧化钛的行为分析

在不同温度下氧化铝真空碳热还原和氯化反应的过程中,利用XRD、SEM和EDS检测手段分析TiO2的行为。在制备材料时,Al2O3和C的摩尔比为1：4,并添加10%TiO2和过量的AlCl3。结果表明,TiO2从锐钛矿型转化为金红石型后与C反应生成TiC。在1763-1783K的温度区间,在残渣和冷凝物中没有发现Ti和Al的化合物。生成铝的纯度达到98.35%,且TiO2不参与氧化铝真空碳热还原和氯化过程。     

氧化铝碳热还原反应机制及其热力学

研究了球磨活化后氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的机理 ,提出了通过氧化铝碳热还原反应合成氮化铝的新机制 :氧化铝首先发生氮化反应生成AlON相 ,AlON再还原氮化生成氮化铝。通过热力学计算得到的反应平衡温度与实验得到的氮化铝开始生成温度相吻合。     

TiB2合成反应机理的优势区相图分析

随着碳热还原反应的进行,B2O3被C还原生成B2O2,B2O2进一步被碳还原生成B4C.碳热还原TiO2和B2O3合成TiB2的反应机理如下在1200～1300℃温度下,TiO2被C还原成中间产物Ti3O5;在1250～1300℃温度范围,B2O3被C还原生成中间气相产物B2O2;当还原反应温度达到1300℃以上时,中间产物Ti3O5与B2O2一起被C还原生成TiB2.     

真空条件下石墨还原氧化铝的实验研究

对真空下用石墨直接还原氧化铝的实验进行了研究,重点研究了1550℃～1650℃之间铝生成的反应机理.通过对实验现象、反应残渣、冷凝物的分析,结合热力学计算,得出铝的还原主要通过Al4O4C、Al4C3、Al2O3三者间的相互反应来实现的结论.     

氧化铝在碳热还原-氯化法炼铝过程中的行为

采用XRD、气相色谱仪、EDS及质量损失等手段与方法,在不同反应温度、系统压力、添加剂及反应时间对氧化铝在碳热及氯化过程进行研究。结果表明:碳热与氯化过程生成的气体主要是CO,含量达98.4%(质量分数)以上;碳热过程在50～100Pa、高于1693K时,Al4O4C与Al4C3开始生成,且含量随着温度的升高与保温时间的延长而增加;在1Pa及1773K时,Al4O4C碳热转化为Al4C3;分别添加10%Fe2O3与10%SiO2(质量分数),在40～100Pa、1803K、保温120～150min时,可使物料质量损失率达到26.70%与30.13%,促进碳热过程向生成Al4O4C与Al4C3方向进行;温度高于1853K不利于该反应的进行;碳热-氯化过程是Al2O3与Al4O4C、Al4C3及AlCl3共同反应生成低价氯化铝AlCl,气态AlCl进入低温区歧解得到金属铝。     

1000°～1800°K温度范围内Al-C-O系的热力学分析

本文对1000～1800°K 温度范围内的 Al—C—O 系进行了热力学分析。以稳定性标准和化学计量极限为基础,在所研究的整个温度范围内,确定了用石墨还原氧化铝的平衡条件。实验资料和计算数据表明,氧化铝和石墨反应生成碳化铝,碳化铝再还原氧化铝。在可实现的还原体系中,高温和相当小的 P_(Al) 和 P_(CO)值有利于这些反应的进行。本研究中确定的稳定的碳氧化物平衡与其它作者所断定的那些稳定反应不相符合。因此,文中报导的是对体系的动力学而不是对稳定平衡有利的那些反应。按照直接还原过程的要求,探讨了低价卤化物反应的热化学性质。验证了借生成一氯化铝以分离还原的铝的可能性。指出了这一方法在还原时是有效的,但此法在氧化铝还原工艺中尚未采用。     

Preparation of primary Al-Si alloy from bauxite tailings by carbothermal reduction process

Effects of various reaction parameters such as atmospheric pressure, treating temperature, sintering time and bituminite content on the preparation of primary Al-Si alloy by carbothermal reduction of bauxite tailings were investigated by XRD,XRF, infrared absorption carbon-sulfur analysis unit and SEM coupled with EDS. Meanwhile, the mechanism of carbothermal reduction of Al2O3 and SiO2 was discussed. It is found that pressure and temperature are major factors that influence the carbothermal reduction of bauxite tailings. The appropriate conditions for preparation of primary Al-Si alloy are as follows: atmospheric pressure of 0.1 MPa, heating temperature of 1 900 ℃,bituminite content of 95% (mass fraction) of theoretic bituminite content and sintering time of 1 h. Among four mechanisms of carbothermal reduction of Al2O3 and SiO2, the theory of the formation and decomposition of carbides might be the best one to interpret the reaction process.     

碳热还原法制取铝硅合金的反应机理及其动力学

利用XRD、TG/DTA技术分别分析真空碳管炉内不同反应温度下的物相组成和碳热共还原Al2O3、SiO2的反应过程,并在此基础上探讨碳热还原法制取铝硅合金的反应机理.分别采用10、15、20和25 K/min升温速率的差热分析,研究动态氩气气氛中碳热法制取铝硅合金的反应动力学.结果表明:碳热还原反应过程可分为4个阶段,其中,以碳化物的生成与分解阶段为主.碳热还原反应的4种还原机理中,碳化物的生成与分解理论能较好地解释反应过程中出现的反应现象.各个吸热峰的表观活化能分别为848.9、945.4、569.7、325.7、431.9和723.1 kJ/mol,给出了各个吸热峰的动力学方程.同时,利用XRF和红外定硫定碳仪对碳管炉和电炉所得产物组成的定量分析,验证了动力学分析结果的可行性.     

Synthesis of ZrO2-SiC composite powder and effect of its addition on properties of Al2O3-C refractories

ZrO2-SiC composite powder was synthesized by carbothermal reduction of zircon in argon atmosphere, and it was used as the additive to prepare Al2O3-C refractories. The effects of heating temperature on the synthesis process and the addition of the synthesized composite powder on the properties of the Al2O3-C refractories were investigated. The results show that the synthesized composite powder can be easily obtained by heating the mixture of zircon and carbon black at 1 873 K for 4 h in argon atmosphere, and the relative contents of ZrO2 and SiC in sample reach about 83.7% and 16.3%, respectively. The bulk density, crushing strength and thermal shock resistance of the Al2O3-C refractories can be improved obviously by the addition of the synthesized ZrO2-SiC composite powder.     

Al-Zr(CO3)2体系反应生成Al基复合材料的力学和磨损性能研究

运用Al-Zr（CO3）2体系熔体反应法制备了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al合材料，研究了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al复合材料的力学和磨损性能。结果表明：Al-Zr（CO3）2与Al熔体反应生成了Al2O3、Al3Zr颗粒；（Al3Zr＋Al2O3）g/A复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒理论体积分数的增大而提高，当颗粒体积分数为10％时，复合材料的Rm为148．3MPa，较铝基体提高了90．1％，复合材料的Rp02为110．5MPa，较铝基体的提高了163．1％，复合材料的断后伸长率先升后降；由复合材料的拉伸断口SEM可知：随着反应物质量增加，塑性变形区减小，但仍是塑性断裂；由磨损表面SEM观察表明：（Al3Zr＋Al2O3）p/Al复合材料的磨损特征为黏着磨损和磨粒磨损的混合型磨损。     

氟盐对炼镁还原渣中氧化铝浸出率的影响研究

以白云石和菱镁石为原料以铝粉为还原剂真空热还原炼镁过程中添加氟化钙可使镁还原率提高5%以上,还原温度降低50℃,还原后还原渣的主要物相为CaO.2Al2O3,加入的氟化钙在还原过程会参与反应生成氟铝酸钙。在实验室以氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液对该含氟盐还原渣中氧化铝的浸出进行了研究,研究结果表明:经碱液浸出后还原渣中的CaO.2Al2O3全部被分解,还原渣中的氧化铝浸出率在70%以上,浸出渣的主要物相为CaCO3。含氟盐炼镁还原中氧化铝的浸出率比不含氟盐的氧化铝浸出率低10%以上,在还原过程中生成的氟铝酸钙和浸出过程中生成的水合铝酸钙是导致氧化铝损失增加的主要原因。     

SPRAYING-OXIDATION AND DEPOSITION PROCESS OF Al/Al2O3 COMPOSITES

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｓｂｅｅｎｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔａｃｔｉｖｅａｒｅａｓｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏ...     

Rietveld法定量分析Al_2O_3-TiC复合陶瓷相含量

采用热压制备了纯Al2O3陶瓷和Al2O3-20wt%TiC复合陶瓷,引入XRD的Ri-etveld分析方法对纯Al2O3陶瓷和Al2O3-20wt%TiC复合陶瓷材料进行了定量相分析。通过Rietveld定量分析发现Al2O3-20wt%TiC复合陶瓷的相含量与原始粉末的配比基本一致。Rietveld方法的定量分析具有准确、高效和快捷等优点,此方法适用于复合陶瓷材料的定量分析。