从高岭土合成Sialon粉末有关副反应的热力学特征及其实验验证

对以天然高岭土为主要原料采用碳热还原氨化法制备Sialon粉末的反应体系有关副反应进行了化学热力学分析,从侧面确定了Sialon粉末合成的温度条件,为确定合理的生产工艺提供了理论依据与指导。并通过实验验证了理论分析的结果。     

天然原料合成O‘—Sialon—ZrO2—SiC复合材料及性能分析

在热力学分析的基础上,利用天然高岭土、锆英石为原料,通过引入添加剂,还原氮化的方法直接制备Ｏ‘－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料。烧结良好的材料,其室温裂强度可以达到１１０ＭＰａ,１５００℃时烧结的材料,其断裂形式以理解断裂为主;１５５０℃烧结的材料呈沿晶与穿晶混合断裂形式。     

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.     

天然原料合成O'-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料及性能分析

在热力学分析的基础上, 利用天然高岭土、锆英石为原料, 通过引入添加剂、还原氮化的方法直接制备Ｏ′ＳｉａｌｏｎＺｒＯ２ＳｉＣ复合材料。烧结良好的材料, 其室温断裂强度可以达到１１０ ＭＰａ。１５００ ℃时烧结的材料, 其断裂形式以解理断裂为主;１５５０ ℃烧结的材料呈沿晶与穿晶混合断裂形式。     

原位合成(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料

以粉煤灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法原位合成了(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料.通过XRD和SEM研究了配炭量对合成材料相组成和显微结构的影响,并分析了材料的生成过程.研究结果表明,增加配炭量有利于O'-Sialon和β-Sialon的生成;将粉煤灰与炭黑质量比为100/42和100/56的试样加热至1350℃并保温6 h可以合成(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料,且合成材料中O'-Sialon和β-Sialon多以粒状形式存在,平均粒径约为1 μm;(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料的生成过程包括O'-Sialon和β-Sialon的生成及O'-Sialon向β-Sialon的转化过程.     

碳热还原铝土矿尾矿制取一次铝硅合金的热力学分析和实验验证

对碳热还原铝土矿尾矿可能发生的反应进行了热力学分析。利用TG、XRD、XRF、SEM-EDS等技术研究了产物的生成过程、Fe2O3对反应的影响以及产物的物相组成。结果表明,Fe2O3可以降低反应温度和S iC的生成率,提高A l2O3的还原率。碳热还原铝土矿尾矿合适的反应温度为1 900℃。整个还原过程可分为4个阶段,其中以碳化物的生成与分解阶段为主。产物中除含有铝硅铁相生成外,还有残留的A l2O3、单质铝和碳化物相存在。     

碳热还原法制备SiC的热力学分析

对碳热还原法制备SiC进行了热力学分析。通过热力学计算,分析了CO分压、SiO_2和C颗粒的粒度及其混合的均匀性对制备SiC反应的影响。结果表明:一定温度下降低CO的分压能有效增大反应生成SiC的热力学趋势;对碳热还原反应而言,SiO_2颗粒和C颗粒的混合均匀性及其各自的粒度非常重要;通过控制温度和调整CO气体的分压,可以控制生成SiC的微观形貌。     

Mn—Fe—C,Mn—Si—C体系热力学性质的研究

本文采用溶解平衡的方法测定了碳在不同含量的Mn-Fe,Mn-Si合金中及不同温度下的溶解度,用同一活度法推算出1400℃及1500℃时的e_C~(Si),e_C~(Fe)值,用Wagner方程推算出了1400℃与1500℃时的lnγ_C~°,ε_C~C,△_C~°值。     

硼铁矿碳热还原氮化过程中MgO的失重

在热力学分析的基础上,研究了碳热还原氮化硼铁矿过程中MgO的还原挥发过程。结果表明,试样的总失重率随着温度的升高而增大,1 440～1 470℃时很快达到最大值,最大失重率为52.88%。MgO以镁蒸气的形式挥发而造成失重,试样中MgO最大失重率达到98.138%。挥发过程中又被重新氧化,并和硼、硅的挥发物一起在炉管口形成白色粉末附着在炉管壁上,证明碳热还原氮化硼铁矿过程中MgO有挥发现象。     

高炉渣合成Ca-α-Sialon-SiC粉的热力学分析及工艺优化

在热力学分析的基础上,以高炉渣为原料,引入适当的添加剂,利用碳热还原-氮化的方法制备了Ca-α-Sialon-SiC粉,得到的Ca-α-Sialon含量最高可以达到81%;利用统计模式识别结合人工神经元网络优化了工艺.     

O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料的合成热力学分析及其制备

在分析、绘制Si-O-N三维立体参数状态图基础上,采用纯原料合成了O'-Sialon-ZrO₂-SiC复合材料.对实验结果用XRD、TEM进行分析,验证热力学分析的可靠性.结果表明,O'-Sia-lon-ZrO₂-SiC复合材料中,主晶相O'-Sialon彼此之间构成网络状结构,ZrO₂和SiC颗粒弥散于编织状结构的孔隙中,起强化作用     

V2O5直接合金化的热力学分析

运用HSC软件对V2O5直接合金化过程中V2O5和还原剂构成的多元、多相复杂反应体系进行还原成分的计算和分析.热力学计算结果表明,2O5碳热还原产物是V的碳化物;硅热还原体系中需配加CaO;铝热还原可以得到99%的还原率,l的还原能力比C和Si都要强.V2O5的硅铝热复合还原用少量的Al可得到高的还原率.计算结果与工业实践中电硅热法冶炼钒铁反映的热力学规律一致.     

碳热还原铝土矿尾矿制取一次铝眭合撇力学分析和实验验证

对碳热还原铝土矿尾矿可能发生的反应进行了热力学分析。利用TG、XRD、XRF、SEM—EDS等技术研究了产物的生成过程、Fe2O3对反应的影响以及产物的物相组成。结果表明,Fe2O3可以降低反应温度和SiC的生成率,提高Al2O3的还原率。碳热还原铝土矿尾矿合适的反应温度为1900℃。整个还原过程可分为4个阶段,其中以碳化物的生成与分解阶段为主。产物中除含有铝硅铁相生成外,还有残留的Al2O3、单质铝和碳化物相存在。     

冶金粉尘铟碳热还原热力学分析及铟元素迁移路径

对冶金粉尘铟碳热还原过程进行了热力学分析,结果表明：碳热还原过程中In₂O₃被还原为In、In₂O、InO,且还原难度逐渐增加,In₂O₃转变为In的开始温度为1 016 K,分别在1 242、1 324 K时生成In₂O和InO,且In₂O₃碳热还原开始温度与总压呈负相关。In₂O₃不会被CO还原为In₂O和InO,只有在1 407 K时被还原为单质In,当温度超过770 K时,In₂O和InO不稳定,会发生歧化反应。对In元素的迁移路径进行分析,结果表明,含In冶金粉尘中的In经碳热还原反应后几乎全部挥发进入气相,经除尘系统除尘后富集在二次粉尘中,二次粉尘中In主要以In₂O₃形态存在。通过化学分析表明,从铁矿石到高炉瓦斯灰,In含量增加了50倍左右,从高炉瓦斯灰到回转窑产二次粉...     

电热法生产Al—Si—Fe合金的热力学分析及控制

本文针对电热法生产 Al-Si-Fe 合金时可能存在的各种反应进行了热力学分析,并对如何从热力学上控制这些反应提出了建议。     

As2O3真空碳热还原制备粗金属砷的热力学研究

采用HSC Chemistry 5.0热力学分析软件研究了As2O3真空碳热还原制备粗金属砷过程的吉布斯自由能与温度的关系,重点研究了挥发过程、碳热还原过程及砷蒸汽冷凝过程。结果表明,常压下As2O3在773K时以As4O6(g)双原子气态形式挥发,而在100Pa下挥发只需473K即可,与实际情况一致;As2O3(g)气体参与碳热还原过程的可能性较小,As2O3(s)粉末、As4O6(g)气体在100Pa真空压力下参与碳热还原反应温度分别是473～810K、873K,该温度均低于常压碳热还原过程所需温度(893～1 203℃);砷蒸汽的冷凝过程是As4(g)蒸汽先凝结成液态砷后,再冷凝成固态粗金属砷。     

天然原料合成碳化硅系复合材料的研究进展

综述了通过碳热还原高岭土、叶蜡石及锆英石等天然原料合成SiC-Al2O3、SiC-Mullite及SiC-ZrO2复合材料的研究现状,分析了合成SiC系复合材料的机理,并展望了碳热还原天然原料合成高性能SiC系复合材料的前景。     

硅还原转炉熔渣气化脱磷热力学分析

以离子理论为基础,从转炉渣脱磷热力学分析人手,计算确定了气化脱磷反应的最终产物,对转炉溅渣护炉过程中气化脱磷的热力学可行性提供了理论依据.结果表明,在转炉内还原炉渣气化脱磷是可行的.并讨论了温度、碱度、FeO含量、流动氮气等因素对炉渣气化脱磷产物平衡分压的影响.     

一步法合成碳氮化钒的研究

研究了一步法合成碳氮化钒的生产工艺及工艺参数对碳氮化钒氮含量的影响.研究结果表明:V2O3与C的配比对产物氮含量影响较大,当碳过量15%时,产物的氮含量最高;产物氮含量随反应温度的提高先增后降,在1 400℃时产物氮含量最高;当反应温度在1 280-1 480℃时,XRD分析显示产物组分均为VN和VC构成的碳氮化钒固溶体;产物中氮含量随反应时间的延长有增加的趋势,反应时间120 min时能得到较高氮含量的产物.同时反应时间对产物的粒度也有明显的影响,SEM图显示产物的粒度随保温时间的延长而增加;添加剂(NH4Cl、Fe)对产物氮含量有较大程度的影响.     

菱镁矿基脱硫剂铁水预脱硫过程的热力学分析

热力学计算和分析表明,常压下碳还原MgO的反应温度(7)为1854℃,难以实现菱镁矿基在铁水预处理条件下生成镁原位脱硫。当碳热还原反应在1250～1300℃发生时,镁蒸气的压强需小于0.994 kPa;在1350～1400℃时,镁蒸气压需小于1.004 kPa。铝粉和Fe₂O₃可作为发热剂加入,在热力学上有利于碳热还原反应的进行,达到加速镁蒸气的生成