镁热还原法制取金属钛的实验研究

对镁热还原二氧化钛制备金属钛反应过程进行了热力学分析,在此基础上,探索了二氧化钛"真空镁热还原-酸浸除杂"制取钛粉的新工艺.结果表明:镁还原二氕化钛在热力学上是可行的,且反应为教热反应;镁的热还原在实验条件下是压力减小的气固反应:在环境压力为10Pa～30Pa、温度为900℃～1400℃的条件下,低温利于钛粉的生成;过程中氯化钙的添加对还原影响不明显;在反应温度为900℃,反应时间为4h的条件下可得科粉状金属钛.     

钙热还原二氧化钛的钛粉制备及其中间产物CaTiO3的成因

通过热力学计算以及XRD、SEM和EDS等测试手段,研究TiO2钙热还原制备钛粉过程中钛酸钙(CaTiO3)的形成原因。热力学计算表明:当温度高于800 K时,添加剂CaCl2水解产物CaO与TiO2生成CaTiO3的反应以及还原副产物CaO与TiO2生成CaTiO3的反应均满足反应发生的热力学条件。实验研究表明:CaTiO3的生成主要是由添加剂CaCl2水解生成的CaO与TiO2烧结反应所致,CaTiO3的量随着CaCl2添加量的增加而增加,且CaTiO3更容易被还原为金属钛。当CaCl2与TiO2的质量比约为1:4时、在1 273 K下还原时间为6 h时,反应过程中的CaTiO3被完全还原为金属钛粉,该粉末具有不规则外形,颗粒粒径为8~15μm。经EDS分析,金属钛粉中钛的质量分数达到99.55%。     

低价氯化铝法从氧化铝直接碳还原炼铝的机理分析

碳热过程的热力学分析表明,系统压力为100 Pa时,生成Al4O4C与Al4C3以及Al4O4C与C结合生成Al4C3的初始温度分别为1690,1711,1472 K;碳热-氯化过程的热力学分析表明,在101 Pa,1500 K时,氧化铝直接碳热-氯化的吉布斯自由能为-20.041 kJ;系统压力为100 Pa时,Al4O4C,Al4C3以及Al2O3联合Al4O4C,Al4C3参与氯化反应的初始温度分别为1459,1378,1416 K。实验结果显示:碳热过程在50~100 Pa、高于1693 K时,Al4O4C与Al4C3开始生成且含量随着温度的升高而增加;随着温度的继续升高或系统压力的减小,Al2O3及Al4O4C碳热转化为Al4C3。在50~100 Pa,1693 K时进行了实验,证明了该过程没有发生碳热-氯化反应。在70~150 Pa,1753~1853 K的范围时进行实验,均得到金属铝,说明要发生碳热-氯化反应必须先发生氧化铝与碳的碳热反应,即生成Al4O4C与Al4C3。     

Fe2O3、SiO2和TiO2对氧化铝真空碳热还原-氯化法炼铝过程的影响

采用单因素法,借助XRD、SEM和EDS以及金属铝直收率与物料质量损失率等手段与方法,分别添加Fe2O3、SiO2与TiO2(均为分析纯),研究铁、硅和钛氧化物对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程的影响.结果表明:在40～100 Pa、1 723～1 733 K添加7.5%～10.0% Fe2O3(质量分数)时,金属铝的直收率达55.24%～60.60%(质量分数);而在40～100 Pa、1 763～1 783 K添加2.5%～15.0%SiO2(质量分数)时,金属铝的直收率达20.12%～28.03%,低于未添加SiO2时的金属铝的直收率;在40～100 Pa、1 763～1 783 K添加10.0% TiO2(质量分数)时,金属铝的直收率达73.64%,其平均纯度达95.82%.在上述实验条件下,添加Fe2O3和TiO2有利于氧化铝的碳热还原及碳热-氯化过程的进行,而添加SiO2不利于该法炼铝过程的进行.     

红土镍矿真空碳热还原脱镁的热力学研究

高镁低品位红土镍矿开发利用的关键在于提取镍的同时,重视金属镁等金属的综合回收利用。本文从热力学角度针对真空碳热还原红土镍矿脱除金属镁的过程进行了分析及能耗估算,探索处理红土镍矿的新工艺的热力学可行性。热力学计算表明,真空碳热还原红土镍矿脱除金属镁是可行的。当体系压强100Pa左右的条件下,MgO被还原的温度大于1478K,Ni、Fe以及部分硅将优先被还原为金属;过程能耗理论估算表明:当红土镍矿∶煤炭(质量比)=100∶42,1600K~1800K条件下还原处理1吨红土镍矿,需消耗1.12吨~1.17吨标准煤。     

真空碳热还原提取金属镁过程中菱镁矿热分解行为的实验研究

针对真空碳热还原菱镁矿提取金属镁的过程,直接将菱镁矿、煤粉和萤石按一定比例配料后,经球磨、混匀、压团,得到Φ20mm×15mm的块状混合原料。在20Pa~100Pa的压强下,分别控制不同温度、不同时间考察了混合原料中菱镁矿的热分解行为,其分解对还原剂碳的影响以及混合原料的焦结情况。结果表明,混合原料中菱镁矿在873K,30min的条件下可以完成分解过程,且该条件下分解后的物料具有较好的焦结强度。因此,采用菱镁矿、煤粉和萤石直接混合后入真空炉完成真空热分解-焦结工艺从技术上是可行的,可明显缩短流程。实验分析表明在菱镁矿的真空热分解同时由于伴随着布多尔反应会造成还原剂碳的损失。     

高纯铝制备技术研究进展

与工业铝相比,高纯铝具有更好的耐腐蚀性、延展性、电导率和反射性,是用在航空航天与电子工业领域的最主要材料之一.随着科技水平的不断提升,各行业对铝的纯度要求越来越高,对高纯铝的需求量将逐年增加.总结了目前国内外现有的高纯铝制备技术,并对高纯铝绿色环保的提纯方法进行了展望.     

砷铁化合物真空热分解的从头算分子动力学模拟

为研究砷铁渣中化合物真空下热分解的机理,对砷铁渣中FeAs、FeAs2进行真空条件下热分解的热力学计算,得到它们在1463 K,30 Pa的条件下可能发生的分解反应。采用基于密度泛函理论的平面波赝势法计算得到FeAs和FeAs2的稳定结构。并用从头算分子动力学的方法模拟了它们在1463 K,30 Pa的条件下的热分解过程。采用B3LYP杂化泛函计算了As2、As3、As4分子的稳定结构,并用二次同步转变的方法计算了气态As分子之间反应的过渡态。计算结果表明,在模拟条件下砷的脱除可能分步进行,并且更倾向于以As2的形式分离出去。     

测定钙热还原二氧化钛制备钛粉产物中氧化钙的含量

研究了EDTA络合滴定法测定钙热还原二氧化钛得到的还原产物中氧化钙含量的方法.用钙羧酸作指示剂,三乙醇胺掩蔽干扰元素,同时采用NaOH溶液调节试样溶液的pH值在12～14,用EDTA标准溶液滴定.为防止钛离子影响滴定终点的判断,实验选用不同浓度的盐酸溶解样品,分析不同量的盐酸、溶解时间对溶样的影响以及不溶物对滴定的干扰影响.采用确定的分析方法对不同还原时间得到的样品进行测定,还原时间1h、2h、4h、6h、8h、10h,RSD均小于1％,加标实验回收率为98％～101％.     

钙热还原法制备钛粉过程的研究

以颜料级TiO2、分析纯无水CaCl2和金属钙为原料,探索一种真空钙热还原制备金属钛粉的新方法,并借助XRD,SEM/EDS等设备对产物成分和钛粉进行表征。结果表明,添加的CaCl2可有效地减弱烧结影响并增大了气-固反应界面有助于还原反应。当CaCl2与TiO2比例为1∶4时,片状原料在1000℃下和钙蒸气充分反应6h,还原产物酸洗干燥后制备出低杂质含量的钛粉。粒度分布在10～20μm之间,粉末颗粒呈不规则形状,分布均匀且无大块团聚现象。