用硫铁矿烧渣制取海绵铁的碳还原过程

对硫铁矿烧渣的碳还原过程进行研究。热力学分析结果表明：碳的气化反应在850℃以上可以进行，1000℃时气相平衡组成中CO体积分数接近100％，在此条件下Fe2O3可迅速经Fe3O4和FeO还原成金属铁；反应温度对还原过程影响十分明显，900℃以下时铁的金属化率很低，海绵铁的制取应在950℃以上。X射线衍射结果表明：950℃以下时Fe2O3很难完全还原，于980℃还原焙烧0．5h，Fe2O3的衍射峰消失；焙烧1.5h，已出现α—Fe衍射峰，Fe3O4的衍射峰消失，还出现Fe2SiO4的衍射峰，这表明烧渣的还原过程是按Fe2O3→Fe2O3→FeO→Fe的顺序进行的，FeO还原成Fe的速度最慢，是过程的控制步骤；CaCO3脱S效果明显，且是固体碳气化的促进剂，可提高铁氧化物的还原速度，在同样反应条件下使铁金属化率提高2％～3％。     

转炉渣中磷的微观结构行为

为了设计合理的转炉渣成分以达到满意的脱磷效果，根据转炉炼钢过程熔渣成分的变化范围，采用拉曼光谱测定了CaO-SiO₂-Fe_○xO-P₂O₅系熔渣的熔体结构，并解析了磷在熔渣中的存在形式及转变行为.结果表明，熔渣中磷主要以桥氧数为0，1，2的磷氧四面体结构单元存在，并可进入硅氧四面体和铁氧四面体形成Si—O—P和Fe—O—P键.随着渣中CaO和FeO总量的增加，熔渣中聚合程度较低的Q⁰(P)，Q¹(P)和Q⁰(Si)，Q¹(Si)摩尔分数升高，而聚合程度较高的Q²(P)和Q²(Si)，Q³(Si)摩尔分数降低.另外，Fe—O—P和Si—O—P键的含量也逐渐降低，当碱度为2.83时，Si—O—P和Fe—O—P键消失.     

氧化铁/活性炭复合吸附材料去除水中砷的研究

以实验室制备的氧化铁、经硝酸和草酸铁改性的活性炭12×40(AC 1)为原料,分别制成两种氧化铁/活性炭复合吸附材料(FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)).通过X射线衍射仪、氮气吸附仪、扫描电子显微镜和X射线光谱仪进行吸附的表观特性和物化性能分析,结果表明,活性炭的表面物质有磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、赤铁矿(α-Fe2O3)和针铁矿(α-FeO(OH)),而且这些物质的存在对活性炭的比表面积影响不大.采用静态吸附实验方法,用AC 1,FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)三种吸附剂吸附去除水中砷,获得了吸附等温平衡数据,用Langmuir模型和Fre-undlich模型进行回归分析.结果表明,FeO/AC-H和AC 1对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir吸附模型,而复合吸附剂AC/Fe2(C2O4)对As(Ⅴ)的吸附比较符合Freundlich吸附模型.     

Fe-Ni-O-C体系中Fe、Ni的固态还原机理

运用差示扫描量热法、采用XRD检测等手段探讨研究了Fe--Ni--O--C体系中Fe、Ni的还原行为,样品主要包括NiO+C、Fe2 O3+C、NiFe2 O4+C、NiO+Fe2 O3+C和Ni+Fe2 O3+C等5种体系.结果表明:NiO+Fe2 O3体系中由于NiFe2 O4及Fe--Ni合金的生成使得该体系被还原的反应开始温度高于纯NiO,且最大反应速率对应的温度及还原反应结束温度均高于纯NiO但低于纯Fe2O3物质;相对于NiO+Fe2O3,NiFe2O4被C还原的开始及结束温度均更高,且还原速率更小;Fe2O3被C还原可分为三个阶段,金属Ni的存在能够明显促进铁氧化物的还原,主要是促进了Fe的各种氧化物形式(Fe2O3、Fe3O4和FeO)直接向金属Fe形式的转换;数据显示C还原NiFe2O4的过程也基本可分为三个阶段,不同阶段中产物的形态和种类均存在一定差别.     

K2FeO4电极的放电机制探讨

采用三电极体系法,通过分析K2 FeO4电极的间歇放电及电极在10 mol·L-1KOH溶液中的循环伏安行为,了解K2 FeO4电极的放电机制.比较K2 FeO4电极放电前后的X射线衍射结果,表明K2 FeO4的放电机制为固一固放电,K2 FeO4的放电过程分两步进行,即Fe(Ⅵ)→Fe(Ⅴ)→Fe(Ⅲ).其放电产物形式比较复杂,最终可能转化为FeOOH,且在放电过程中,OH-,H2O等作为反应物或产物可能参与了放电过程.     

电瓷釉用棕色尖晶石色料合成方法研究

以Fe2O3,MnO2,Cr2O3等为原料,分别在电热条件和微波条件下合成了棕色色料,并用SEM,XRD、色度仪等手段,表征了色料的成分与结构及不同合成方法对色料呈色的影响.结果表明:用微波法合成色料,其合成温度较之电热法降低了200℃,合成时间缩短至电热法的1/12,所合成的色料具有颗粒尺寸分布均匀、晶粒尺寸细小、形...     

在干摩擦和边界润滑条件下丁苯橡胶对20^#钢的磨损机理研究

用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨损表面的形貌、元素含量及金属表面元素化学状态的变化，用镜面全反射傅立叶红外光谱仪(FT-IR)分析了橡胶表面官能团的变化。结果表明，20^#钢被磨损的物理过程为磨粒磨损(微切削)。20^#钢被磨损的化学机制包括：①金属及其氧化物与丁苯橡胶大分子自由基冉勺反应；金属与具有含氧基团的丁苯橡胶分子链间的反应；②金属与矿物油烷烃链间及金属与氧化的矿物油烷烃链间的反应，主要反应产物为含有Fe-C的金属-聚合物及含有Fe-O的聚合物；③金属本身的氧化，主要反应产物为Fe2O3，FeO和Fe3O4，在边界润滑条件下的金属磨损表面的氧化最明显。     

热轧高强钢氧化动力学和氧化铁皮结构控制

通过实验室氧化增重实验和热模拟实验系统研究了不同时间和温度条件下高强钢(610L)的氧化动力学行为和FeO的转变行为,推导出了变温条件氧化动力学模型,在此基础上可实现热轧高强钢的厚度演变规律研究;测定了高强钢610L的氧化铁皮的等温转变曲线,指出FeO等温转变包含两个转变过程,即第一个转变过程为析出先共析Fe3O4,第二个转变过程发生共析反应(FeO→Fe+Fe3O4),同时给出610L钢FeO层发生先共析转变和共析转变的“鼻温”范围分别为350~500℃和350~450℃,为控制氧化铁皮结构提供了理论依据.     

氢在Zr(Cr,Fe)2第二相晶体中扩散的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算氢原子在Zr(Cr,Fe)_2(Fe/Cr=1∶7)晶体中的稳定间隙形成能。采用基于过渡态搜索理论的CI-NEB (climbing image nudged elastic band)方法预测氢原子在该晶体中的扩散路径及扩散势垒。研究结果表明,间隙氢原子在Zr(Cr,Fe)_2(Fe/Cr=1∶7)晶体中存在7种四面体间隙位(分别定义为ABCDEFG),7个间隙位均可稳定占据,其中G位点系统最稳定;最可能的扩散路径为B→C→D→E→F→G.     

KMnO4掺杂K2FeO4碱性固态电解质电池电化学性能研究

应用次氯酸盐氧化法制备出了纯度较高的K2FeO4,并通过XRD、SEM测试对其结构和形貌进行了表征.将KMnO4与K2FeO4.进行机械复合制得KMnO4-K2FeO4复合电极用于改善K2FeO4-Zn碱性固态电解质电池的放电性能,电化学测试结果表明,添加量为5%时改性效果最佳,KMnO4可将放电过程中电极表面富集的Fe(Ⅱ)重新氧化为Fe(Ⅵ),可以有效的提高K2,FeO4的3e转移,优化K2FeO4放电过程中的传质、传荷过程,从而提高其放电容量.     

烧成镁-铝-铁系耐火砖中铁的存在形式

水泥窑烧成带用镁铬砖残砖产生的铬污染已经引起人们的重视,本文主要研究一种可替代镁铬砖在水泥窑上使用的新型耐火材料Mg O-Al2O3-Fe2O3(Fe O)系耐火材料。利用XRD和SEM分别研究了以高纯镁砂与电熔铝铁尖晶石制备的镁-铁铝尖晶石砖和烧结镁铁砂与电熔铝镁尖晶石制备的镁铁砖烧成后铁的存在状态。结果发现:铁铝尖晶石在高温下分解出Fe2+与Al3+,与Mg O相互扩散,Fe2+与Mg O反应生成(Fe,Mg)Oss固溶体,Al3+与Mg O反应,形成Mg Al2O4,试样中Fe2+的扩散速度大于Al3+;在高温状态下,烧结镁铁砂中Mg Fe2O4的Fe3+不稳定转变为Fe2+,Fe2+扩散到镁铝尖晶石表面,取代了部分Mg2+的位置,形成镁铁铝固溶体。     

Staged reaction kinetics and characteristics of iron oxide direct reduction by carbon

Staged reduction kinetics and characteristics of iron oxide direct reduction by carbon were studied in this work. The characteristics were investigated by simultaneous thermogravimetric analysis, X-ray diffraction (XRD), and quadrupole mass spectrometry. The kinetics parameters of the reduction stages were obtained by isoconversional (model-free) methods. Three stages in the reduction are Fe₂O₃→Fe₃O₄, Fe₃O₄→FeO, and FeO→Fe, which start at 912 K, 1255 K, and 1397 K, respectively. The CO content in the evolved gas is lower than the CO₂ content in the Fe₂O₃→Fe₃O₄ stage but is substantially greater than the CO₂ contents in the Fe₃O₄→FeO and FeO→Fe stages, where gasification starts at approximately 1205 K. The activation energy (E) of the three stages are 126–309 kJ/mol, 628 kJ/mol, and 648 kJ/mol, respectively. The restrictive step of the total reduction is FeO→Fe. If the rate of the total reduction is to be improved, the rate of the FeO→Fe reduction should be improved first. The activation energy of the first stage is much lower than those of the latter two stages because of carbon gasification. Carbon gasification and Fe_xO_y reduction by CO, which are the restrictive step in the last two stages, require further study.     

Isothermal reduction kinetics and mineral phase of chromium-bearing vanadium-titanium sinter reduced with CO gas at 873-1273 K

Reduction of chromium-bearing vanadium-titanium sinter (CVTS) was studied under simulated conditions of a blast furnace, and thermodynamics and kinetics were theoretically analyzed. Reduction kinetics of CVTS at different temperatures was evaluated using a shrinking unreacted core model. The microstructure, mineral phase, and variation of the sinter during reduction were observed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and metallographic microscopy. Results indicate that porosity of CVTS increased with temperature. Meanwhile, the reduction degree of the sinter improved with the reduction rate. Reduction of the sinter was controlled by a chemical reaction at the initial stage and inner diffusion at the final stage. Activation energies measured 29.22-99.69 kJ/mol. Phase transformations in CVTS reduction are as follows:Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe; Fe₂TiO₅→Fe₂TiO₄→FeTiO₃; FeO·V₂O₃→V₂O₃; FeO·Cr₂O₃→Cr₂O₃.     

高钛渣中低价钛的物相分析

本文采用HCl分离除去M_(Fe),Fe_2O_3及部份FeO,残渣以H_2SO_4-HF-H_3PO_4溶解,用硫酸高铁铵氧化低价钛,然后用K_2Cr_2O_7标准溶液滴定生成的Fe~(2+),用全铁量减去分离去的铁量对残存亚铁量进行校正。本方法具有简便,快速,重现性好的优点。     

高钛渣中低价钛分析方法的研究

本文对高钛渣中低价钛的测定方法进行了研究,文中采用FeCl_3—HCl分离除去M_(Fe),Fe_2O_3及部份FeO,残渣以H_2SO_4—HF—H_3PO_4溶解,用硫酸高铁铵氧化低价钛,然后用K_2Cr_2O_7标准溶液滴定生成的Fe~(2+),本方法具有简便、快速、重现性好的优点,适用于日常分析。     

Fe--Sialon复合材料中 Fe3 Si 合成热力学分析及实验验证

对淤泥沙原料中Fe3 O4及其中间产物FeO和Fe可能参与的反应进行了热力学分析。结合绘制的不同CO分压下Fe-Si体系在C和SiO2过量下的优势区相图及Fe-O-N体系热力学参数状态图,得出体系中Fe元素最终以Fe3 Si形式存在,为淤泥沙合成O′-Sialon-SiC-Fe3 Si (即Fe-Sialon)复合材料提供了热力学理论依据。在热力学分析的基础上,以淤泥沙为主要原料,采用碳热还原氮化法制备了Fe-Sialon复合材料,并借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和显微形貌进行了表征,得出产物的主晶相为O′-Sialon,还含有少量的SiC和Fe3 Si相,晶粒呈现为纤维状、絮状或短柱状,与热力学分析结果( Fe元素最终以Fe3 Si存在)吻合。     

不同形态Fe对Cr2 O3还原的影响

通过1350~1550℃下Fe-Cr2 O3、Fe2 O3-Cr2 O3和FeCr2 O4的碳还原实验,结合X射线衍射和扫描电子显微镜考察不同形态铁( Fe、Fe2 O3和FeO)对Cr2 O3还原的影响.同一温度下最终还原度及还原速率均呈现Fe2 O3-Cr2 O3-C>FeCr2 O4-C>Fe-Cr2 O3-C的趋势,三种样品的还原都经历了氧化物→碳化物→Fe-Cr-C合金的过程;低碳碳化物的产生以及较早形成金属液相使Fe2 O3-Cr2 O3还原更充分,合金液相中碳溶解量低导致FeCr2 O4的还原率偏低,而碳化物偏多、合金液相偏少阻滞了Fe-Cr2 O3还原率的提高.实验得到Fe-Cr2 O3-C、FeCr2 O4-C和Fe2 O3-Cr2 O3-C体系的表观活化能分别为142.90、111.84和128.9 kJ·mol-1.     

新疆柯柯亚一带晚石炭世硅质岩成因分析

新疆柯柯亚一带晚石炭世硅质岩分布极为广泛,通过野外地质填图及矿产调查过程中的详细观察和硅质岩岩石学特征分析,并根据硅质岩具有低SiO2、K2O、P2O5及HREE;高Al2O5、FeO、MgO、K2O＋Na2O、TiO2、∑EEE;SiO2／Al2O3、SiO2／（Na2O＋K2O）值分别为11～25和37～74;Fe／Ti值小于20、（Fe＋Mn）／Ti值小于15、Si／（Si＋Al＋Fe）值小于0．9等特征,认为这些硅质岩为火山成因。而且Th／Sc、Th／U和δCe等值及稀土配分曲线和TiO2-Al2O3图解也明确指示了硅质岩属火山成因类型。     

Experimental measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine at high temperature and high pressure under different oxygen fugacities

At 1.0?4.0 GPa and 1123?1473 K and under oxygen fugacity-controlled conditions (Ni+NiO, Fe+Fe₃O₄, Fe+FeO and Mo+MoO₂ buffers), a YJ-3000t Model six-anvil solid high-pressure apparatus and a Sarltron-1260 Impedance/Gain-Phase analyzer were employed to conduct an in situ measurement of the electrical conductivity of single crystal olivine. Experimental results showed that: (1) within the range of experimentally selected frequencies (10³?10⁶ Hz), the electrical conductivity of the sample is of great dependence on the frequency; (2) with the rise of temperature (T), the electrical conductivity (σ) will increase, and the Arrenhius linear relationship is established between lgσ and 1/T; (3) under the control of oxygen buffer Fe+Fe₃O₄, with the rise of pressure, the electrical conductivity tends to decrease whereas the activation enthalpy and independent-of-temperature preexponential factor tend to increase, with the activation energy and activation volume of the sample estimated at (1.25±0.08) eV and (0.105±0.025) cm³/mol, respectively; (4) under given pressure and temperature conditions, the electrical conductivity tends to increase whereas the activation energy tends to decrease with increasing oxygen fugacity; and (5) the mechanism of electrical conduction of small polarons can provide insight into the behavior of electrical conduction of olivine under high pressure and high temperature.     

层状分子基磁体:{[ML][Fe~ⅡFe~Ⅲ(ox)_3·1.5H_2O]}_∞的合成和波谱表征(M=Co~(2+),Mn~(2+))

合成和表征了两种新的Schiff碱配合物[CoL(ClO4)·3H2O(1)和MnL(ClO4)·3H2O(2),其中L是由摩尔比为1∶1的水杨醛和二乙撑三胺缩合而成的Schiff碱。1(或2)、FeSO4·7H2O和K3[Fe(ox)3]·3H2O进一步反应,生成了层状分子基磁体{[ML][FeⅡFeⅢ(ox)3]·1.5H2O}∞,其中M=Co2+(3)orMn2+(4)。红外光谱和Mo¨ssbauer谱测定结果表明,3和4具有二维层状结构,其阴离子层由[FeⅡFeⅢ(ox)3]-单元构成。