硼镁石真空铝热还原提镁实验研究

热力学分析了铝还原剂从MgO、2MgO·B2O3和3MgO·B2O3中提取金属镁的化学反应。实验研究了制团压力、CaF2添加、还原温度、还原剂用量等对氧化镁还原率的影响。结果表明,适当地提高反应物料的制团压力有利于改善氧化镁还原率,但较大的制团压力会导致球团孔隙率降低,从而阻碍了产物Mg蒸气的释放以及氧化镁还原过程。对还原渣的X射线衍射分析表明,铝热还原生成的Al2O3会先与CaO结合。添加少量的Ca F2有利于氧化镁的还原,CaF2与还原渣结合成11CaO·7Al2O3·Ca F2。添加3%的CaF2,制团压力为90 MPa,在1200℃下还原120 min,氧化镁的还原率为85%,铝利用率为74%。     

氟化钙催化碳热还原氧化镁的实验研究

首先比较了4种碳质还原剂对MgO的还原能力,得到的还原效果依次为:焦炭>木炭>活性炭>石墨。选取还原最佳的焦炭作为还原剂进行正交实验,结果表明焦碳的粒度影响最大,其次是时间和碳配比,而温度的影响相对较小。另外,添加氟化钙(CaF2)可以加速MgO的还原,使之在较低温度下的还原率增加。在1500℃×1h时,添加3%(质量分数)CaF2的MgO还原率从67%提高到了99%,而在1400℃×1h时,添加5%CaF2的MgO还原率也达到91%。     

新法真空铝热还原炼镁的研究

对以煅后白云石和煅后菱镁石为原料,以铝粉为还原剂的新法炼镁技术的热力学进行了分析,并进行了真空热还原实验。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对还原渣的主要物相与物质形态进行了分析。实验结果表明:以煅后白云石和煅后菱镁石为原料,以铝粉为还原剂的新法真空热还原炼镁技术是可行的,在还原温度1200℃,还原时间2 h,铝粉过量5%和无氟盐添加剂的条件下,氧化镁的还原率可达90%,CaF2或MgF2的添加可大幅度地提高还原过程中氧化镁的还原率,降低还原温度。还原后还原渣主要物相为CaO.2Al2O3,还原渣中氧化铝的含量在65%以上,氧化硅含量低于2%,是一种非常适合生产氢氧化铝的原料。     

CaF2在真空铝热还原炼镁过程中的行为研究

对CaF2在以白云石和菱镁石为原料的铝热还原过程中的行为进行了研究,通过X射线衍射对还原渣和结晶产物的物相进行了分析,对CaF2在铝热还原过程的反应过程以及加速还原反应的机理进行了探讨。实验研究结果表明,在还原过程中加入CaF2可降低还原反应的活化能,加快还原反应速率,可使还原过程中的氧化镁还原率提高3%以上,但添加CaF2的效果随还原温度的升高而降低。加入CaF2后一部分CaF2参与还原反应生成了11CaO.7Al2O3.CaF2,另外一部分CaF2被铝还原在结晶器上生成了一种主要成分为MgF2和Al的结晶物。CaF2对铝热还原反应的促进作用是化学反应促进和提高煅白表面活性共同作用的结果。     

以菱镁石为原料铝热还原炼镁的实验研究

对以菱镁石为原料,以铝粉为还原剂的真空热还原炼镁技术进行了实验研究,通过热力学分析和对还原渣的物相分析,对铝热还原煅后菱镁石的机理进行了探讨.还原实验结果表明:当以还原反应4MgO+ 2Al=3Mg+MgO·Al2O3进行配料时,在还原温度1200℃,还原时间2h,铝粉过量5％的条件下,氧化镁的还原率在72％以上,铝粉利用率在91％以上,还原过程的实际料镁比低于3.3∶1.进一步提高还原过程的铝粉加入量,可使镁铝尖晶石中的MgO进一步被还原,还原过程中的氧化镁还原率可达85％以上,但铝粉利用率下降至84％左右.     

真空热还原氧化镁的理论分析与实验研究

通过对C、Si和Al热还原MgO的热力学计算,分析了不同条件下热还原吉布斯自由能和反应初始温度的变化.计算结果表明:在常压下C、Si和Al还原MgO时,反应初始温度分别高达1900,2200和1600℃;通过添加CaO造渣和使用真空,不但能提高MgO的还原率,而且使标准自由能降低;在系统压力为10 Pa时,碳热还原所需的初始温度为1100℃,加入CaO造渣的硅热还原、铝热还原所需的初始温度分别为800和690℃.在采用焦炭真空热还原MgO的验证试验中,发现在1500℃下还原120min,MgO的还原率高达84.59％.     

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%。     

Pd-ZrO2/Al2O3催化剂对丙烯选择性催化还原NO的催化活性研究

采用浸渍法制备了具有高比表面积的氧化铝负载的Pd-ZrO2复合物催化剂(Pd-ZrO2/Al2O3),利用BET、XRD、TEM等手段研究了该复合物催化剂的物理特性,并重点研究了该复合物催化剂对以C3H6为还原剂选择性催化还原(SCR)NO的催化反应活性,分别讨论了反应温度、组分、焙烧温度、原料气组分、空速等因素对该催化反应的影响.结果发现,少量的Pd纳米粒子均匀分散于载体氧化铝上,添加适量ZrO2后,所制备的低负载量的Pd(1wt%)-ZrO2(2wt%)/Al2O3复合物催化剂具有较高的NO选择性催化还原反应活性,在240～250℃可使NO的转化率达到50%～70%.其活性提高的机制在于适量ZrO2的添加增强了反应物中NO和C3H6在催化剂表面的吸附,同时与Pd催化剂形成一种协同催化作用.     

铜渣熔融还原炼铁过程反应热力学分析

对铜渣还原炼铁过程中各元素的反应热力学及渣处于熔融状态时(FeO)组分作用浓度分别进行了理论分析。XRD分析结果显示铜渣中含铁物相主要为铁橄榄石(2FeO.SiO2)。热力学分析结果表明,铜渣中添加一定量CaO,(2FeO.SiO2)还原反应理论起始温度由1042.23K降至757.47K;渣中Mg、Al、Si和Ca 4种元素的还原反应不能发生;增加熔池中O2-浓度,Fe2+还原限度升高。FeO-SiO2-CaO三元渣系作用浓度模型计算结果显示,熔池碱度为2.0时,(FeO)组分作用浓度达到最大0.14。     

氟磷酸钙真空碳热还原反应机理

在真空条件下,本文采用热力学分析、XRD及化学分析等方法与手段,对SiO2在氟磷酸钙碳热还原制磷的过程进行了研究,考察了SiO2的添加量对磷矿还原率的影响.通过热力学研究,在压力100Pa温度低于1075℃ 时,Ca5(PO4)3F与C、SiO2的反应满足反应发生的热力学条件.实验研究表明:在真空度10Pa～80Pa,温度达到实验最高温度1550℃时,二氧化硅不能使氟磷酸钙发生脱氟反应,与热力学计算结果一致.还原率随着温度升高而增大,在低于1450℃时,添加SiO2有利于提高还原率;随m增加,还原率也增加,在1350℃时,还原率增大速度较快.由此作者提出了SiO2对氟磷酸钙真空碳热还原的反应机理.     

富硼渣钠化法制备硼砂的实验研究

采用X射线衍射分析(XRD)方法分析表明,富硼渣中的硼组分主要以Mg2B2O5形式存在,而钠化渣中的硼组分以Na4B2O5和NaBO2晶相形式析出.为提取富硼渣中的硼,考察了热处理温度、碳酸钠加入量、热处理时间、水浸温度等因素对钠化渣中硼浸出率的影响.同时考察了富硼渣中w(Al2O3)、w(CaO)、w(B2O3)、m...     

Synthesis of Al_2O_3-SiC Composite and Its Effect on the Properties of Low-carbon MgO-C Refractories

Al2O3-SiC composite was synthesized with pyrophyllite and natural graphite as raw materials by carbothermal reduction reaction under argon atmosphere. The effect of synthesis temperature on phase composition and microstructure was investigated. Low-carbon MgO-C refractories were prepared by using the synthesized Al2O3-SiC composite as additive. The effect of its addition on the slag penetration and corrosion resistance as well as oxidation resistance of the refractories was investigated, and the slag resist...     

电热还原法制备V-Ti-Cr-Fe储氢合金

采用电热还原热法制备了V-Ti-Cr-Fe合金,考察了CaO加入量、Al-Ca还原剂用量及精炼剂成分对制备效果的影响。结果表明,CaO和Al-Ca合金用量对Ti的收得率和合金中杂质含量影响显著,m(CaO)/m(Al)为0.9、m(Al-Ca)/m(Al)为0.5时的熔炼效果较好,Ti的收得率可达66%,Al、O杂质含量可分别达到3.66%和0.75%(质量分数)。以90%(3CaF_2-CaO)-10%V_2O_5(质量分数)渣体为精炼剂,采用喷吹造渣的精炼方法,可较有效地去除合金中的Al杂质,并能起到一定的预脱O作用,精炼后Al和O含量可分别降到1.23%和0.59%(质量分数)。SEM分析表明,未精炼的合金除了含有固溶体主相外,还含有很多氧化物夹杂相,而通过喷吹造渣精炼,夹杂相明显减少。     

应用低钛高炉渣的半钢炼钢:脱磷热力学与工业试验

基于低钛高炉渣资源化综合利用和提高转炉半钢炼钢脱磷效果的考虑,对低钛高炉渣进行喷吹CO_2法脱硫处理后,配入25%~30%的氧化铁皮制备成半钢化渣球用于半钢炼钢。采用建立半钢渣系的脱磷热力学模型和工业试验的方法,对此半钢化渣球冶炼半钢的脱磷能力和冶金效果进行研究。研究结果表明:随着炉渣中TiO_2和Al_2O_3含量的升高,炉渣的脱磷能力降低,特别是当炉渣碱度和温度较低时,脱磷能力降低更快;在两种氧化物含量相同的情况下,TiO_2比Al_2O_3的负面影响更大;随炉渣碱度的增加,炉渣的磷分配比和磷容量均呈先升高后持平的趋势;随渣中w(FeO)的增加,炉渣的磷分配比和磷容量均先升高后降低;随w(MgO)的降低,炉渣的磷分配比和磷容量逐渐降低。采用半钢化渣球冶炼半钢,渣中w(TiO_2+Al_2O_3)和w(FeO)升高,炉渣碱度和w(MgO)降低,控制炉渣碱度在4.0左右,炉渣不仅具有较高的磷分配比和磷容量,并且可以弱化(TiO_2+Al_2O_3)对脱磷能力的影响,确定其加入比例为总渣量的15.0%~20.0%。留渣+化渣球法冶炼半钢的前期平均脱磷率增至58.59%,为原冶炼工艺的1.57倍,吨钢石灰消耗和终点钢水[O]含量分别下降3.48kg/t和112×10-6。     

Fe~(3+)/Ti~(4+)赋存状态对钛酸铝/莫来石复合材料结构的影响

借助XRD、SEM和能谱分析仪等手段,研究了1 600℃煅烧中低品位矾土制备的钛酸铝/莫来石(Al_2TiO_5ss/3Al_2O_3·2SiO_2ss)复合材料经1 200℃保温12h后结构的稳定性。结果表明:高温煅烧中低品位矾土后,其合成材料的结晶物相组成为3Al_2O_3·2SiO_2ss、Al_2TiO_5ss和少量残存的方石英;Fe~(3+)或Ti~(4+)离子以不同形态赋存于结晶相(3Al_2O_3·2SiO_2ss和Al_2TiO_5ss)和非晶相。含Fe~(3+)/Ti~(4+)离子的3Al_2O_3·2SiO_2ss将Al_2TiO_5ss结晶相分割,使其蜷缩其间,并抑制Al_2TiO_5ss的分解;高温下,二者因组成元素相近而致使晶界融合,进而共同构建了体系牢固的致密骨架结构。由3Al_2O_3·2SiO_2ss和Al_2TiO_5ss等高温物相构成的致密结构将非晶相挤压于空隙结构的3Al_2O_3·2SiO_2ss晶间,避免了低熔点相富集带来的不利影响,进而赋予该Al_2TiO_5ss/3Al_2O_3·2SiO_2ss复合材料良好的结构稳定性。     

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。     

红土镍矿真空碳热还原过程中硅的挥发行为

为了解红土镍矿在真空碳热还原过程中SiO2的还原特性和还原过程的主要影响因素,在系统压力2～200 Pa下,以分析纯的SiO2、Fe2O3以及煤炭为原料,在热力学分析的基础上,采用X射线衍射、扫描电子显微镜-能量散射谱和化学成分分析等手段,研究了Fe/Si摩尔比、配碳量对SiO2还原过程、硅的挥发率和还原反应速率的影响。通过热力学计算,得出Fe,Si氧化物被碳还原的化学反应自由能和还原反应临界温度,表明在100 Pa条件下SiO2的临界反应温度降低了477～584 K。实验结果表明:Fe/Si摩尔比的增大和配碳量的增加,均降低了Si的挥发率,提高了SiO2还原反应速率;SiO2发生了气化反应生成了SiO气体并在石墨冷凝系统歧化生成Si和SiO2,且有部分SiO气体与石墨或者CO反应生成SiC;反应残渣中的石英颗粒被Fe-Si合金和SiC包围,结合紧密。