基于Lingo的铁氧化物还原反应热力学数据的最优拟合

根据铁氧化物还原反应热力学计算模型,以广泛引用的纯物质热力学数据为基础参数,计算出精确的标准反应吉布斯自由能和平衡还原势热力学散点数值.以数学建模软件Lingo11为平台,并结合Baur-GlaessnerDiagram的热力学限制性条件,进行了还原热力学数据的约束性最优化拟合,得出铁氧化物还原过程的16个G-T近似公式和8个298K下的反应焓变.实验研究表明,自由能近似公式能完全满足热力学限制条件,拟合后的CO和H2还原铁氧化物的三相共析温度为576℃,此时平衡还原势分别为5070%和7583%,CO和H2还原能力大小的转换温度点为819℃.     

非化学计量对铁氧化物还原热力学平衡的影响

铁氧化物是具有非化学计量比的化合物,非化学计量对铁氧化物的还原过程带来一系列影响。本文采用Dieckmann缺陷模型和Weiss的浮氏体理想固溶体模型分别对非化学计量比的磁铁矿和浮氏体进行了热力学计算。同时根据电荷守恒和物质守恒,对铁氧化物固溶体的综合缺陷度δ与还原失重率和亚铁含量的关系进行了分析,以期对实验终产物的判定提供依据。通过理论分析与计算,最终明确了不同化学计量比的磁铁矿和浮氏体在不同温度下的平衡还原势PCO(H2),即相应的优势区图。在给定还原势的纯赤铁矿等温还原过程(未有金属Fe生成时),当失重率小于6%时,还原产物属于Fe3+占优势的磁铁矿区域;当失重率高于6%时,反应进入Fe2+占优势的浮氏体区域。     

Geobacter metallireducens异化还原铁氧化物三种方式

异化金属还原菌通过络和剂、电子传递中间体、直接接触三种方式异化还原金属氧化矿.以Geobacter metallireducens还原铁氧化物为实验体系,利用微生物燃料电池考察了以上三种方式对异化还原铁氧化物的影响.结果表明,微生物异化还原铁氧化矿时,NTA,AQDS在初始阶段显著加速铁氧化物的还原,但也加速磁铁矿的生成,阻碍反应继续进行;直接接触方式起着重要作用,吸附形成的生物膜是一个关键因素,其形成是一个相对较长的过程.生物膜的形成阻碍电子传递中间体发挥作用.     

铁酸锌气体还原的热力学分析

根据热力学原理,计算并分析了含锌冶金粉尘中的重要成分ZnFe2 O4在CO- CO2气体还原过程中的热力学行为. ZnFe2 O4的气体还原遵循逐级还原规律,且ZnFe2 O4很容易被CO还原到ZnO和Fe3 O4.较高温度条件下,ZnO的气体还原易于FeO的还原.随着反应温度升高,锌完全反应和挥发所需要的CO含量不断降低,当反应温度从1100 K升高到1400 K时所需的CO体积分数由0.4降低到0.01以下.要达到还原分离金属锌的目的,不必将铁氧化物还原到金属铁,而只需将铁氧化物还原到Fe3 O4或FeO,同时满足锌的还原条件即可.在高炉炉身中上部,由于发生锌的还原反应和内部循环,给高炉生产带来危害,因此应减少和控制高炉的锌负荷.     

炉顶煤气循环氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型

结合风口回旋区燃烧和炉外煤气预热、脱除和循环的平衡关系,建立了氧气高炉一维气固换热与反应动力学模型,并采用传统高炉的运行和解剖数据对模型进行了验证分析.通过模型研究了氧气含量和上部循环煤气流量对氧气高炉炉内过程变量的影响规律.结果表明：氧气含量偏低和上部循环煤气流量不足时,会降低铁矿石还原效果,炉渣内出现大量未还原铁氧化物;氧气含量和上部循环煤气流量的提高可以有效提高炉内CO含量和铁矿石还原速度,但提高上部循环煤气流量会大幅提升炉顶煤气温度,增大热量损失.与传统高炉相比,氧气高炉内CO含量提高1.0~1.5倍,炉内气体还原性更强;铁矿石还原完成位置提高1.49 m,全炉还原反应速度更快;直接还原度降低55.2%~79.2%,炉内直接还原反应消耗的碳量更少.     

铁帽型含金复合矿直接还原过程铁氧化物行为

对铁帽型含金复合矿煤基直接还原过程的铁氧化物行为进行了研究，提出了将矿粉配入添加剂及煤混合压制团块直接还原－磁选分离－含金尾矿氰化浸出新工艺．采用该工艺处理某铁帽型含金复合矿，可直接从矿石中提取金和海绵铁两种产品，并用粉晶Ｘ射线衍射对其反应机理进行了验证．结果表明，直接还原过程中，不仅包含铁氧化物的还原相变，同时还存在铁氧化物同其它氧化物之间的固相反应．     

钛铁矿氯化过程的热力学研究——直接制取TiCl_4和金属铁

用HSC多组分平衡系统热力学组成计算软件进行了Fe-Ti-C-O-Cl五元体系在不同条件下的平衡组成计算及气、固相成分跟踪热力学计算,说明:攀枝花地区高钙、镁氧化物含量的钛铁矿在适宜的条件下,用氯气作氯化剂,可以直接获得四氯化钛和金属态铁。     

CO对铁丝网卷还原NO的影响实验研究

采用模拟烟气在水平布置的陶瓷管反应器中对金属铁丝网卷直接还原NO气体的特性进行了实验研究.烟气中NO的体积百分比为0.05％,配平气体采用N2,反应温度为300℃-1100℃.实验研究结果表明铁丝卷具有非常好的直接还原NO的能力.在N2气氛中,在500℃以下温度范围铁的脱硝效率低于40％,在500℃-800℃铁的脱硝效率迅速增加,当温度超过900℃后不同尺寸的铁丝卷对NO的脱除效率都超过99％.对铁表面的X光衍射分析(XRD)结果表明铁与NO反应后生成了铁氧化物,在550℃时铁的主要氧化物为Fe3O4,在1100℃时铁的主要氧化物为Fe2O3.扫描电子显微镜(SEM)结果表明550℃时铁样品表面比较细密,而1100℃时铁样品表面比较疏松,有利于NO气体向铁内部的扩散,从而利于提高NO脱除率.还原性气体CO通过还原铁的氧化物以保证金属铁和NO的连续反应,从而进一步提高NO的脱除效率.CO气氛中铁和NO反应后的XRD检测结果表明铁样品的主要成分是金属铁,此外含有少量的FeO.在含有16.8％ CO2以及1％-2％O2的模拟烟气条件下,当温度超过1000℃后,反应器中分别加2％和4.1％的CO气体后,铁丝卷脱硝效率可达到大约95％.     

气相质谱法研究 Fe 与 CO2-- CO 氧化反应动力学

采用气相质谱在线监测反应气体成分变化的方法,研究了1273~1473 K 范围内,不同比例 CO2- CO 混合气体对铁片恒温氧化的反应动力学.结果表明,氧化反应速率与二氧化碳分压呈线性关系,反应速率常数随 CO2/ CO 体积比值增大而减小,铁片氧化反应的表观活化能为(137.7±15.8) kJ·mol -1.该方法得到的结果与文献相比较,结果是可靠的,表明该方法可以用来在线研究气-固反应的动力学.     

高铁铝土矿直接还原—溶出工艺

提出了一种以Na2CO3为添加剂、以煤为还原剂的还原分离方法,将原矿中铁的氧化物还原为铁单质粉末通过磁选分离回收,将水铝石矿物转化为铝酸钠溶出分离回收.通过单因素实验考察了还原温度、还原时间、Na2CO3用量和还原剂用量对粉末铁品位、铁回收率和氧化铝溶出率的影响,并用X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等方法研究了反应的过程和机理.通过正交试验优化了实验参数,获得的最优条件为还原温度1150℃,还原时间45 min,Na2CO3用量40.47%,还原剂用量11.9%;在最优条件下,粉末铁品位为95.88%,铁回收率为89.92%,氧化铝溶出率为75.92%.     

氧化物型杂质或添加剂对铁氧化物还原动力学的影响

系统地顾铁氧化物还原动力学中氧化物型杂质或添加剂的影响,进行了必要的量化分析,其影响的特点与杂质含量,杂质存在形式和加入方法,样品的寝化学组成和物理性状,还原剂的种类反应温度,还原分类等多种因素有关。     

Thermodynamic analysis of the carbothermic reduction of a high-phosphorus oolitic iron ore by FactSage

A thermodynamic analysis of the carbothermic reduction of high-phosphorus oolitic iron ore (HPOIO) was conducted by the FactSage thermochemical software. The effects of temperature, C/O ratio, additive types, and dosages both on the reduction of fluorapatite and the formation of liquid slag were studied. The results show that the minimum thermodynamic reduction temperature of fluorapatite by carbon decreases to about 850°C, which is mainly ascribed to the presence of SiO₂, Al₂O₃, and Fe. The reduction rate of fluorapatite increases and the amount of liquid slag decreases with the rise of C/O ratio. The reduction of fluorapatite is hindered by the addition of CaO and Na₂CO₃, thereby allowing the selective reduction of iron oxides upon controlled C/O ratio. The thermodynamic results obtain in the present work are in good agreement with the experimental results available in the literatures.     

硼铁矿选择性还原分离铁和硼

本文对硼铁矿进行以选择性还原分离铁和硼作了理论分析和试验研究。结果表明,硼铁矿用煤为还原剂在固相下铁氧化物可被还原,而硼仍以氧化物形态存在;还原矿石磁选分离后,用电热熔化可将铁和含B_2O_3炉渣良好分离,控制熔分条件可获得不同金属产品;熔分渣可直接用于硼酸或硼砂生产。     

基于数字图像处理的铁矿石深度还原评价方法

复杂难选铁矿石深度还原包含铁氧化物还原和铁颗粒长大两个过程,目前的评价指标金属化率仅能评价铁氧化物的还原程度,并不能对铁颗粒的粒度特征进行有效评价.为了建立完整的深度还原评价体系,将数字处理技术引入铁颗粒的检测过程,采用数码反光显微镜获取深度还原物料的数字图像,通过处理得到铁颗粒的二维特征参数,结合铁颗粒的球形特征,推导了铁颗粒累计粒度特性曲线的计算方法.实际应用试验表明,铁粉的分选指标和铁颗粒粒度的变化趋势保持高度一致,基于数字图像处理的铁矿石深度还原评价方法是可行的.     

基于 Ti-Nb-Zr 三元系合金的相图优化

利用Pandat软件优化和计算了Ti-Nb-Zr三元系相图。采用SGTE(scientific group thermodata Europe)数据库中的表达式描述纯组元的吉布斯能，选取置换溶体模型和双亚点阵模型来描述液相和固溶体相。利用Pandat软件的PanOptimizer模块并结合文献中相平衡和热力学性质的实验数据，重新评估了Ti-Nb和Ti-Zr二元系的热力学参数以改善Ti-Nb-Zr三元系的热力学描述。利用优化得到的热力学参数进行相平衡和热力学性质的计算，计算结果与文献实验结果吻合较好，该结果对Ti-Nb-Zr三元系生物医学材料的开发有重要的指导意义。     

Influence of FeO and sulfur on solid state reaction between MnO-SiO2-FeO oxides and an Fe-Mn-Si solid alloy during heat treatment at 1473 K

To clarify the influence of FeO and sulfur on solid state reaction between an Fe?Mn?Si alloy and MnO?SiO2?FeO oxides under the restricted oxygen diffusion flux, two diffusion couples with different sulfur contents in the oxides were produced and investigated after heat treatment at 1473 K. The experimental results were also compared with previous work in which the oxides contained higher FeO. It was found that although the FeO content in the oxides decreased from 3wt% to 1wt% which was lower than the content corresponding to the equilibrium with molten steel at 1873 K, excess oxygen still diffused from the oxides to solid steel during heat treatment at 1473 K and formed oxide particles. In addition, increasing the sulfur content in the oxides was observed to suppress the diffusion of oxygen between the alloy and the oxides.     

Mathematical model of the direct reduction of dust composite pellets containing zinc and iron

Direct reduction of dust composite pellets containing zinc and iron was examined by simulating the conditions of actual production process of a rotary hearth furnace (RHF) in laboratory. A mathematical model was constructed to study the reduction kinetics of iron oxides and ZnO in the dust composite pellets. It was validated by comparing the calculated values with experimental results. The effects of furnace temperature, pellet radius, and pellet porosity on the reduction were investigated by the model. It is shown that furnace temperature has obvious influence on both of the reduction of iron oxides and ZnO, but the influence of pellet radius and porosity is much smaller. Model calculations suggest that both of the reduction of iron oxides and ZnO are under mixed control with interface reactions and Boudouard reaction in the early stage, but only with interface reactions in the later stage.