白云鄂博稀土复合铁矿直接还原过程机制

以高温直接还原工艺为基础,采用大样热重设备在氮气气氛保护下将石墨和稀土复合铁矿混匀压块,然后在1273~1523 K条件下研究其直接还原过程。通过改变还原温度、还原时间和碳氧比研究了各工艺参数对稀土铁矿的还原度、金属化率和稀土相的转变过程。实验结果表明当温度高于1323 K时,还原进行到30 min时试样金属化率即可达到平台期,基于转底炉工艺为参考得出较优还原工艺参数是碳氧比1.0,还原温度1523 K,还原时间20 min,在此条件下球团金属化率可达85.06%。考察在1273~1523 K温度范围内还原动力学,对还原实验结果进行不同控速方程拟合,得出稀土复合铁矿内配碳直接还原反应受三维扩散控制,获得表观活化能为(228.80±12.58)k J·mol~(-1)。通过X射线衍射(XRD)对还原过程中稀土复合铁矿矿物矿相进行检测,发现稀土复合铁矿中稀土相的转变路径是:CeCO_3F→CeOF→Ce_(4.667)(SiO_4)_3O和Ca_3Ce_2[(Si_x,P_(1-x))O_4]_3·F_(3(1-x))(0x1)。     

钒钛铁精矿盐酸浸出渣碳热还原法制备碳氮化钛复合粉末工艺研究

对Fe-Ti-N-C-O系热力学计算和分析表明,钒钛铁精矿盐酸浸出渣采用碳热还原工艺制备TiCN在热力学上是可行的。通过XRD对还原产物进行物相分析和计算,探索了配碳量、还原温度和还原时间对还原过程和还原产物中TiC_(1-x)N_x的C/N的影响,试验结果表明:随着还原温度的升高、还原时间的延长和配碳量的增加,还原产物中TiC_(1-x)N_x的C/N值有下降趋势。在配碳量为1.6,还原温度1500℃,还原时间30,min时,还原产物TiC_(1-x)N_x的x值为0.775,C/N=0.29。     

钒钛铁精矿盐酸浸出渣碳热还原法制备碳氮化钛复合粉末工艺研究

对Fe-Ti-N-C-O系热力学计算和分析表明,钒钛铁精矿盐酸浸出渣采用碳热还原工艺制备TiCN在热力学上是可行的。通过XRD对还原产物进行物相分析和计算,探索了配碳量、还原温度和还原时间对还原过程和还原产物TiC_(1-x)N_x碳氮比的影响,实验结果表明:随着还原温度的升高、还原时间的延长和配碳量的增加,还原产物TiC_(1-x)N_x碳氮比有下降的趋势。在配碳量为1.6、还原温度1 500℃、还原时间30 min时,还原产物TiC_(1-x)N_x的x值为0.775,C/N=0.29。     

V2O5碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米炭黑为原料,利用碳热还原法,在常压下碳管炉中得到了V8C7。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),分析了合成过程。结果表明:在较低的温度下,纳米炭黑将V2O5还原为VO2;随着合成温度的升高,还原为更低价的V2O3,但没有VO生成;接着发生碳化反应,生成VC1-x、V8C7,合成的各阶段相互重叠;在合成过程中,试样的显微组织因物相不同而有所不同,生成的钒氧化物为炭黑附着的颗粒状大团聚体,VC1-x粉末颗粒呈类球形,但大小不均匀;随着温度升高,合成的最终产物V8C7粉末颗粒呈球形或类球形,大小均匀,粒度为1μm左右;还原碳化过程中,产生的气体有CO、CO2。     

提钒尾渣含碳球团电弧炉熔融还原热力学分析与试验

对提钒尾渣中钒、铬氧化物碳热还原热力学进行分析计算,结果表明,钒氧化物的还原顺序为:V2O5→VO2→V2O3→VO→VC→[V],铬氧化物的还原顺序为:Cr O3→Cr O2→Cr2O3→Cr4C→[Cr]。采用50 k VA电弧炉进行提钒尾渣含碳球团进行熔融还原,考察了配碳量和碱度对钒铬在渣铁间的分配比和铁、钒、铬回收率的影响。试验结果表明:随着配碳量的增加,钒、铬在渣铁间分配比增加,铁、钒、铬的回收率下降;随着碱度的增加,钒、铬在渣铁间分配比下降,铁、钒、铬回收率升高;提钒尾渣电弧炉熔融还原较适宜的配碳量为12%~14%,较适宜的碱度为1.0~1.1,在此条件下,铁、钒、铬的回收率可达90%以上。     

钛精矿内配碳球团还原过程中的物相转变及还原产物电阻率研究

以石墨粉为还原剂,研究钛精矿内配碳球团还原过程中的物相转变规律和还原产物的电阻率。结果表明,钛精矿内配碳球团的还原过程先后主要经历铁氧化物的还原和钛氧化物的还原两个过程,且提高还原温度、延长还原时间和增加石墨配比均有利于钛氧化物还原程度的加深;在还原时间为60 min,石墨配比为33.6%的条件下,还原温度由900℃提高到1 550℃时,还原产物物相随温度升高的转变过程为：FeTiO₃→Fe+TiO₂→Fe+Ti_nO_2n-1(n≈1,2,3,4)→Fe+TiC。还原产物电阻率测试结果表明,还原温度和石墨配比对还原产物电阻率影响较大,还原时间影响较小;在石墨配比为33.6%,还原温度1 300℃,还原时间为45 min的条件下,还原产物的电阻率的值为2.67×10^-2Ω·cm。     

空气气氛下钒钛铁精矿碳热还原制备Fe-Ti(C,N)复合粉末

以钒钛铁精矿和煤粉为原料,在空气气氛下通过碳热还原法制备Fe-Ti(C,N)复合粉末。通过还原产物X射线衍射分析,对空气气氛下还原温度和配碳量对钒钛铁精矿碳热还原的反应过程以及物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变过程为:Fe_3O_4→Fe,Fe TiO_3→Fe Ti_2O_5→Ti_4O_7→Ti_2O_3→Ti(C,N),配碳量是使反应体系处于气相平衡的关键因素。在配碳量25%时,体系内CO、CO_2和N2的分压不能达到平衡或维持反应平衡的时间很短,钒钛铁精矿不能被还原或只能部分被还原为Ti(C,N)。在还原温度1 500℃,还原时间30 min,配碳量30%的条件下,还原产物中Ti C_(1-x)N_x的颗粒尺寸约为3μm,Ti C_(1-x)N_x的C/N值为0.491 5,x=0.67。     

偏钒酸铵一步法制备氮化钒研究

在热力学计算基础上,通过热重—差热试验的分析,对偏钒酸铵碳热还原制备氮化钒的过程进行了探索,研究了原料配碳比和反应温度对产物物相和成分的影响。结果表明,配碳比为理论碳比时氮化产物氮含量最高,碳含量随着配碳比增加而升高。一步法制备氮化钒的过程是钒氧化物的碳热还原和氮化同时进行的耦合反应。     

硫磺还原高铁赤泥提铁

为提高高铁赤泥的综合利用率,响应国家“碳达峰”与“碳中和”的号召,提出了利用硫磺还原高铁赤泥、固相还原—磁选提铁的新方法,研究了不同的焙烧温度、配料比、焙烧时间对硫磺还原赤泥中Fe₂O₃效果的影响.利用XRD分析了焙烧产物的物相组成,采用湿法磁选机磁选分离出精矿和尾矿,并计算出精矿中铁的回收率.结果表明：在硫磺与高铁赤泥的配料比(即S与赤泥中Fe₂O₃的摩尔比)为1∶6、焙烧温度为800℃、焙烧时间为0.5 h的条件下,还原效果最佳,铁回收率高达90%.     

高铬型钒钛铁精矿金属化球团的物化性能

高铬型钒钛铁精矿煤基直接还原-电炉熔分新工艺是实现铁、钒、钛和铬元素综合利用最有前景的非高炉冶炼工艺之一,而金属化球团的物化性能与后续电炉熔分工艺能否顺行密切相关。采用煤基直接还原工艺,研究了还原温度、还原时间、煤矿质量比和二元碱度对高铬型钒钛铁精矿金属化球团的物相组成、金属化率、残碳量、电阻率和抗压强度等物化性能的影响规律。试验结果表明,提高还原温度和延长还原时间均有利于磁铁矿和钛铁矿分别被还原为金属铁和黑钛石,而较高的煤矿质量比和二元碱度对还原过程不利;金属化球团电阻率的大小依赖于金属化球团的物相组成、不同物相组成的含量及各个物相之间的结合形式;金属化球团的金属化率与电阻率呈现较为明显的负相关,但是随着金属化率的提高,负相关的程度有所降低;在金属化率大于90%时,电阻率均小于0.5Ω/cm;金属铁的生成量和金属铁晶粒之间的连接作用是影响金属化球团抗压强度的关键因素,提高还原温度和延长还原时间有助于金属化球团抗压强度的提高,而随着煤矿质量比和二元碱度的提高,金属化球团的抗压强度降低。在还原温度为1 300℃、还原时间为35 min、煤矿质量比为25∶100、二元碱度为0.13的条件下...     

红格矿深还原—熔分过程及钒、铬走向的研究

深还原—熔分固相还原后的金属化球团生产钒铬生铁是利用红格矿的途径之一.由于V2O5与Cr2O3的赋存、分布以及冶炼过程中的走向基本一致,综合回收利用二者可一起考虑.为了提高钒、铬回收率,实现钛和铁的有效分离,通过单因素试验考察了在氩气保护下,配料的碱度、深还原—熔分温度和配碳量对熔分过程和钒、铬走向的影响.结果表明,当熔渣碱度为1.2,配碳量为0.5%,熔分时间为15 min,熔分温度为1 610℃时,渣铁的分离效果较好,且有利于钒、铬熔于铁相.     

碳热还原氮化法制备氮化钒

以V2O5为原料,采用碳热还原法制备氮化钒,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)观察与分析还原氮化产物的形貌与组成,分析产物的碳、氮、氧含量,研究原料配碳量、氮化温度和氮化时间等对还原氮化产物的影响。结果表明:还原氮化产物为碳氮化钒的固溶体。原料配碳量是影响反应产物中氮含量的关键因素,配碳比(质量分数)约为21%时还原氮化产物具有最高的氮含量14.76%;氮化温度应控制在1 400~1 420℃范围内,氮化时间达到4 h即可实现氮化完全。     

反应温度对纳米碳化钒(V_8C_7)制备的影响

使用偏钒酸铵和纳米炭黑为原料,先制备前驱体粉末,再将前驱体粉末在一定温度下热处理得到纳米V8C7粉末.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对不同温度下反应产物的相组成和微观结构进行了分析.结果表明:反应温度对纳米碳化钒制备过程中的相组成和微观结构具有重要影响;随着温度升高,将发生NH4VO3→V2O5→V2→V5O9+V407→V2O3→VC1-x→V8C7的相转变,反应产物的粒度呈增大→减小→增大的变化趋势,1100℃时粉末显示较好的分散性,并且主要由直径100nm左右的球形颗粒组成.     

含碳球团的还原性和还原冷却后的强度

在1273~1573 K条件下研究了不同煤种、木炭和石墨与不同种类矿石制成含碳球团的还原速度;进而讨论了温度、配碳比(C/O)、挥发分含量等因素对含碳球团还原所需时间和金属化率的影响.通过测定含碳球团还原冷却后的强度,对影响强度因素进行了分析.还原冷却后的强度在温度1273 K时较低,配入含挥发分较高的气煤,可以使还原冷却后的强度提高,加快反应速度.     

CaO—SiO2—Al2O3—MgO—V2O5渣系熔融还原过程中钒的平衡分配

本文从热力学角度出发,在实验室用石墨坩埚,在氮气作保护气的条件下,探明了铁浴法熔融还原时,钒在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-V_2O_5渣系与碳饱和铁水之间达到分配平衡约需6h。并探讨了铁浴量、还原反应温度,炉渣碱度对钒的平衡分配比的影响,指出铁浴量为120g,炉渣二元碱度为0.8左右,Lv达最大值,随着温度升高,Lv以0.345/K的速率增加。本文对高炉冶炼钒钛磁铁矿也提供了有益的信息。     

利用铁尾矿合成Si3N4粉的实验研究

在热力学分析的基础上,以铁尾矿和碳黑为原料,采用碳热还原氮化法合成了 Si3N4粉.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术测定了产物的相组成和显微结构,研究了合成温度为1 450℃,恒温时间8 h,N2流量600 mL/min条件下原料组成(配碳比(C和SiO2摩尔比))对合成过程的影响.结果表明,配碳比对合成过程的影响非常显著,在实验条件下配碳比为2最佳.当配碳比小于2时,随配碳比的增加,产物中Si3N4相迅速增加;当配碳比大于2时,随配碳比的增加,产物中Si3N4相开始减少,而SiC相逐渐增多.配碳比为2时,产物中Si3N4晶粒多为等轴柱状或短棒状β-Si3N4.     

提钒尾渣高温改性试验研究

借助XRD和SEM,对改性前后的提钒尾渣进行工艺矿物学研究,特别是铁、钒的矿物学特征对还原效果的影响及规律。系统研究了配碳量、还原温度、还原时间对还原效果的影响,结果表明:在配碳量25%、还原温度1 150℃、还原时间2 h的较佳工艺条件下,铁的金属化率达到91.86%,为下一步的电炉熔分奠定了基础。     

碳热还原法制备LiFePO4/C锂电池正极材料的研究

以Fe2O3为铁源,NH4H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,蔗糖为碳添加剂,应用碳热还原一步烧结法制备了LiFePO4/C复合粉体材料,系统的研究了烧结温度、烧结时间和锂铁比对样品电化学性能的影响。研究结果表明,对电化学性能影响因素最大的是烧结温度、其次是锂铁比,最后是烧结时间。当烧结温度为700℃、锂铁比为1.00、烧结时间为12 h时样品所得的电化学性能最佳,它在0.1C,0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为130.1,118.2和105.6 mAh.g-1,经20次循环后,不同倍率下样品的容量的保持率分别为99.8%,98.9%和97.5%。     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

水热还原法制备车电极用W-Cu复合粉末的特性表征

为了提高车电极的导电性,探索一种水热还原法制备的W-Cu复合粉末,并利用SEM、XRD等检测手段,对复合粉末的微观形貌以及物相组成进行特性表征,重点分析了水热反应后、煅烧后和还原后复合粉末的特性。结果表明:水热还原反应后,生成的沉淀物呈现大小不等的颗粒团聚状态,粉体颗粒呈球状,粒度在2.5μm左右,主要由CuWO_4H_2O与Cu_2WO_4(OH)_2组成,表明水热反应阶段生成的产物具有明显的晶态结构;煅烧后粉末中存在大量的Cu WO4-x,成为由Cu WO4-x、CuO和WO3组成的复合氧化物;还原后的粉末有团聚现象以及细小的初始颗粒,还原的Cu颗粒对WO3的还原起到促进作用,最终形成了弥散分布、颗粒细小的WCu复合粉末。