真空碳热还原红土镍矿制取金属镁的热力学分析及实验研究

通过热力学计算,得出红土镍矿被C还原的化学反应自由能和各还原反应临界温度,表明真空可有效降低化学反应自由能,确定了碳热还原氧化镁制取金属镁的反应温度为1200~1350℃,同时存在氧化镁的硅热还原反应。对实验反应剩余物的元素含量计算分析表明,镁元素成功脱除,脱除率达到99.96%;Ni元素几乎全部回收,直收率达99.67%;绝大部分的Fe、Si也得到了回收,直收率分别为83.98%以及85.35%。冷凝物主要为金属镁,元素质量比达到95.59%,由于冷凝区发生逆反应Mg(g)+CO(g)=MgO(s)+C(s),得到的冷凝物经检测含有少量氧化镁。     

真空碳热还原法炼铝的研究进展

综述了目前氧化铝碳热还原法及碳热还原-卤化法炼铝的研究进展,重点总结了上述炼铝法的机理及研究现状,讨论了金属铝的制备方法及其影响因素,并指出了制约上述各炼铝法金属铝直收率提高的影响因素。结果表明:常压及真空直接碳热还原法炼铝过程,由于氧化铝碳热还原过程生成的碳化铝,导致碳化铝、氧化铝和金属铝三元系在高温下相互熔解,以致气相不能分离,致使铝的提取率较低,且难以与渣相分离。真空碳热还原-硫化法炼铝存在低价硫化铝歧解得到的产物金属铝与硫化铝(Al2S3)的分离困难,且硫化铝易吸水潮解,生成剧毒物质H2S,造成环境污染;真空碳热还原-氯化法炼铝,虽产物金属铝与冷凝物氯化铝易于分离,但该法存在氯化铝对设备的腐蚀及含六个结晶水的氯化铝脱水处理问题,若能克服上述问题,则该过程就存在连续化作业的可能;而真空碳热还原-氟化法炼铝过程存在机理研究不清及炉型结构设计不合理,从而导致产物金属铝的直收率不高。     

真空碳热还原处理氧化锌矿理论分析及实验研究

通过热力学计算和理论分析表明,在真空条件下可有效降低氧化锌矿中氧化物碳热还原反应的临界温度;将蒸馏出的气体进行分段冷凝,可将Pb,As,Cd与Zn分离。实验证实,在多级冷凝真空炉内,可以降低氧化锌的还原温度,在温度1173 K,压强50 Pa条件下真空蒸馏还原1 h,氧化铅锌矿中约96.82%的Zn被还原蒸馏出来,Zn的纯度达到99.95%以上。     

碳热还原法制取碳化铬、金属铬的热力学分析

分析了以Cr2O3和C为原料用碳热还原法制取Cr3C2和金属铬的热力学原理.结果表明, Cr2O3的碳热还原反应机理有2种,即主要依靠CO/CO2传质的气-固反应以及碳与Cr2O3之间固相扩散传质的固-固反应.前者的反应温度低于后者,何种反应机理占主导地位取决于Cr2O3和C的初始混合态.无论制取Cr3C2还是金属铬,最好都在真空气氛下进行,制取Cr3C2的反应温度比制取金属铬的低,制取金属铬的真空度不宜太高.     

真空碳热还原处理铅锌烟尘实验研究

以铅冶炼厂烟化段生产的铅锌烟尘为原料利用真空碳热还原法综合回收铅锌。采用X射线衍射、扫描电镜和化学分析等手段研究了铅锌烟尘原料性质、还原产物的物相和显微结构的变化规律。通过热力学计算得出当系统压力从105Pa依次降为104,103,102,10 Pa时,ZnO用碳还原的临界温度从1179.35 K依次降为990.97,854.48,751.03,669.93 K,而PbO用碳还原的临界温度则从554.92 K依次降为499.75,454.56,416.86,384.94 K。通过实验研究不同配碳比,还原温度,保温时间,得出当系统压力为20 Pa,配碳比为2.5,还原温度为1173 K时,真空碳热还原处理铅锌烟尘60 min能获得较高纯度的铅锌混合物,锌和铅的回收率分别74.99%和42.28%。     

真空碳热还原法炼镁过程氧化镁行为分析

对真空碳热还原法炼镁过程中氧化镁的行为进行了热力学分析和动力学模拟,热力学分析表明,真空下CO量很少,被CO还原的MgO可以忽略。而MgO自身分解比较难。在此基础上,进行了分子动力学模拟研究,结果表明,高温对于MgO的结构影响并不明显,Mg-O键不会断裂生成Mg蒸气与氧气。此外Mg-O之间并无相互作用。对MgO在1723 K、50 Pa条件下加热过程的动力学模拟计算结果表明,高温并不会使Mg-O键自身发生断裂,MgO结构并未有明显变化。     

氧化镁真空碳热还原法炼镁的工艺研究

采用物料失重率、金属Mg还原率、X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)等手段与方法,研究了真空条件下氧化镁碳热还原温度、物料造球成型压力、物料配比、碳热还原保温时间以及催化剂对氧化镁碳热还原法炼镁工艺的影响。研究结果表明,在30~100 Pa时,碳热还原温度高于1553 K,控制物料压块压力为8 MPa,此时物料失重率最大,最有利于氧化镁的还原。随着焦煤还原剂与氧化镁摩尔比以及碳热还原时间的增加,碳热还原反应速率加大,还原率提高,但是变化效果不明显,加入氟盐CaF2后,物料失重率明显提高,添加CaF2的质量超过物料总质量的3%时,物料失重率超过95%,还原率也相应大幅提高。因此,选择适当的焦煤还原剂与氧化镁摩尔比值以及碳热还原时间,添加超过3%CaF2,将有利于该法炼镁过程的顺利进行与金属Mg还原率的提高。此研究为真空碳热法从氧化镁中提取金属Mg工艺提供了很好的实验依据。     

碳热还原法制镁

镁的强度/重量比值高，因而非常适用于运输工具的制造和特种合金生产，2004年全世界生产镁达到57万t，而且专家预期在今后10年将进一步扩大增长。     

碳热还原法制备SiC的动力学分析

主要分析了碳热还原法制备碳化硅的动力学。通过动力学分析,计算了Si-C反应的动力学参数,估算了不同粒径的反应物在不同温度下完全转化为SiC所需的时间。结果表明,反应物粒径为1μm时,在1900K左右,反应完成的时间只要将近1h。     

真空铝热还原法制备金属钛及钛合金的研究

通过热力学计算得出,Na_2TiF_6被Al还原的化学反应自由能,并通过电位差计法测量真空铝热还原氟钛酸钠和氟化钠的混合物过程的反应临界温度。结果表明该过程在600℃即可发生。真空还原产物经X射线衍射、扫描电镜及X射线荧光谱分析后可知,改变实验原料中Al粉添加量,直接影响还原产物成分及形貌,且副产物为铝电解工业重要原料——Na_3AlF_6。真空条件下,还原产物金属钛及钛合金可与另一产物——Na_3AlF_6达到彻底分离。     

Al-Si-Fe合金真空热还原法制镁工艺研究

以Al-Si-Fe合金为还原剂,采用真空热还原白云石煅白制取金属镁。通过对还原温度、还原时间、还原剂过量系数、制团压力以及氟盐的添加对还原过程的影响分析,确定本工艺最佳工艺条件为:还原温度1413 K、还原时间120 min、真空度4 Pa、还原剂过量10%、制团压力150 MPa、CaF2添加量为3%。在该条件下金属镁还原率为91.3%,产品纯度达到99.1%。     

碳热还原法制备氮化硅粉体的反应过程分析

对以碳热还原法制备氮化硅粉体的ＳｉＯ２－Ｃ－Ｎ２系统进行化学反应热力学和动力学的分析，从而发现在氮气氛不足的条件下，这一系统的反应产物将由氮化硅变为碳化硅；在氮气充足的情况下，随着温度的升高，生成物中碳化硅的量也会逐步增加，这一分析结果通过实验得到了验证。     

碳热还原法制备Sn-C复合材料及其性能

用碳热还原法制备了Sn-C复合材料,通过XRD及SEM对其进行表征,并通过恒流充放电循环和慢速扫描循环伏安等方法对其电化学嵌脱锂性能做了研究.结果表明:SnO2碳热还原成金属Sn,晶粒尺寸约为42.8nm.该材料的首次嵌脱锂比容量分别可以达到1024.9和632.8mAh/g,循环15周以后的脱锂比容量为395.9mAh/g.     

碳热炼锶的热力学研究及经济性和环保性分析

采用热力学方法计算并分析了真空碳热炼锶的反应自由能和临界还原温度,同时分析了碳热炼锶的经济性和环保性。结果表明,在标准状态下,碳热炼锶温度需高达2279K;真空工艺可显著降低反应临界温度,真空度为10Pa时,1462K以上碳热炼锶反应即可进行;碳热炼锶的还原剂成本仅为铝热法的1/34.1、硅热法的1/14.6,同时,碳热法的锶资源利用率更高、产生的渣量更少。     

真空碳热还原氧化镁制取金属镁的冷凝实验研究

采用冷凝区金属Mg直收率、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段和方法,研究了冷凝温度和温度梯度对真空碳热法还原氧化镁产生的Mg蒸气冷凝的影响。研究结果表明,在30~100 Pa时,在温度梯度不变的条件下,冷凝温度越接近Mg的露点温度,直收率越高;当冷凝温度合适时,温度梯度越小越有利于Mg蒸气的结晶。冷凝物的SEM和X射线能谱仪分析表明,当冷凝温度接近Mg的露点且温度梯度较小时,所得金属Mg拥有较大晶粒尺寸且排列规则致密,金属Mg的含量可达到90.05%。冷凝物的XRD分析表明,合适的冷凝温度条件下,温度梯度的减小可以增大结晶Mg的晶粒尺寸。     

碳热还原法制备氮化铝陶瓷粉末的研究

从原料的准备,合成,二次除碳工艺三个部分介绍了碳热还原法合成氮化铝粉末的工艺过程,详细总结了该工艺几个关键步预的研究状况,包括铝源的选择,碳源的选择,添加剂的选择,碳铝摩尔比的确定,原料的分散与混合,煅烧,氮气的流速和压力的确定,二次除碳,指 碳热还原法合成氮化铝粉末的主要研究方向。     

碳热还原法制备碳化钒钛的过程研究

以偏钒酸铵、石墨和钛粉为原料,采用碳热还原反应合成碳化钒钛粉体,借助热重-差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析方法对制备碳化钒钛的合成过程以及物相演变进行了研究。结果表明:反应温度和配碳量对碳化钒钛的形成有较大的影响,配碳量增加有利于加快碳热还原反应进程,当产物中碳含量偏多时,VC和Ti C以混合物的形式存在,不形成Ti VC2固溶体;当反应温度高于1 500℃以及碳的质量分数为24.66%时,VC和Ti C能够形成Ti VC2固溶体。     

真空铁热还原氧化锂制备金属锂的热力学分析与实验初探

通过相关的热力学理论计算,对常压及真空条件下以碳酸锂为原料分解成氧化锂以及铁热还原氧化锂制备金属Li进行了热力学分析,计算结果表明:常压下碳酸锂很难发生分解反应,当系统压力降到1Pa时,碳酸锂的临界分解温度降为889K,并且真空中用铁还原氧化锂制备金属Li是可行的.并根据计算设计进行了铁还原氧化锂实验,实验结果表明:在热力计算上,系统压强为1～5Pa,温度为1423～ 1573 K的条件下,金属铁能还原出金属锂,锂的还原率为48％以上.     

真空钙热还原法制备金属钛粉的研究

在真空炉中(30~40 Pa)1273 K下,将物料放入螺纹密封的石墨坩埚中进行不同时间下的还原反应。本文采用热力学分析及X射线衍射、扫描电子显微镜及能量弥散X射线谱等方法与手段,系统研究了金属钙(Ca)与反应器中的氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化钛(TiO2)的反应和还原时间及还原产物的预处理对得到金属钛粉(Ti)的影响。通过热力学研究,在温度低于钙的熔点(1115 K)时,密封容器内的O2与Ca的反应及N2与Ca的反应满足反应发生的热力学条件。当温度达到1273K时,Ca的饱和蒸气压p*≈p系,有利于整个气固反应进行。实验研究表明,在还原反应发生前,反应器内的O2,N2与Ca反应完全。将在1273 K下还原时间为4 h得到的还原产物在酸洗前真空挥发处理还原产物表面大量的Ca时,金属单质Ti再次被氧化成低价氧化物,最终得不到金属Ti粉。将反应时间延长至6 h时,酸洗过滤后得到形状不规则、纯度达到98.64%的Ti粉。     

开放体系下碳热还原法制备碳氮化钛粉末的研究

在开放体系下,采用碳热还原氮化的方法制备出了碳氮化钛粉末.结合TG、DSC、XRD、SEM等分析测试手段对开放体系下TiO2的碳热还原氮化的反应过程,以及该过程中的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遵循TiO2(anatase)→TiO2(rutile)→Ti4O7→Ti3O5→Ti(N,O)→Ti(C,N,O)→Ti(C,N)的顺序;1355℃时,对应着中间氧化物Ti3O5向立方相Ti(C,N,O)的转变,该过程在整个反应进程中转化速度最快;当,m(Ti):m(C)=1:2.7,氮气流量为500ml/min,1600℃下保温3h的情况下,可获得晶粒大小为40.9nm的TiC0.704N0.296粉末.