粘土碳热还原氮化合成β'-Sialon粉末的研究

本文利用失重和XRD研究了工艺条件(合成温度、保温时间和氮气分压)对粘土碳热还原氮化合成β-Sialon粉末的影响.研究结果表明:适当提高合成温度和延长保温时间,适当减小氮气分压,有利于β'-Sialon的形成.β'-Sialon形成过程的分析表明:碳热还原氮化反应主要受中间产物CO和SiO的控制.     

碳热还原氮化高钛渣合成TiN/β′-Sialon导电陶瓷粉体

以高钛渣、高铝矾土熟料、硅灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法合成TiN/β′-Sialon导电陶瓷粉体.利用XRD,SEM和EDS检测手段研究了合成温度、恒温时间对反应过程的影响,并探讨了合成机理.结果表明:合成温度、恒温时间对反应过程影响显著.1 400℃恒温2 h时,β′-Sialon含量达最大,是最佳的工艺参数.此时β-′Sialon晶粒多呈长柱状,TiN为细小粒状.合成过程中SiO的挥发导致试样较大的质量损失,且随合成温度升高和恒温时间延长而增大.     

碳热还原氮化高钛渣合成TiN／β＇-Sialon导电陶瓷粉体

以高钛渣、高铝矾土熟料、硅灰和炭黑为原料，采用碳热还原氮化法合成TiN/β＇-Sialon导电陶瓷粉体．利用XRD，SEM和EDS检测手段研究了合成温度、恒温时间对反应过程的影响，并探讨了合成机理．结果表明：合成温度、恒温时间对反应过程影响显著．1400℃恒温2h时，β＇-Sialon含量达最大，是最佳的工艺参数．此时β＇-Sialon晶粒多呈长柱状，TiN为细小粒状．合成过程中SiO的挥发导致试样较大的质量损失，且随合成温度升高和恒温时间延长而增大．     

高岭土碳热还原氮化制备Sialon粉末的反应过程研究

以高岭土为原料，采用碳热还原氮化法合成了Sialon粉末．通过对产物物相组成分析，探讨了合成Sialon粉末的反应过程，并对可能发生的不利于Sialon粉末合成的部分反应进行了热力学分析．研究表明：反应条件对产物组成有显著影响．氮气流量小，产物中有SiC生成；反应温度低、时间短将有莫来石相存在；温度过高或时间太长则产生A1N多型体和Si3N4相；只有足够的氮气流量、适宜的温度和反应时间才有利于Sialon的合成．     

碳热还原氮化法合成MgAlON/β-SiAlON复相材料的研究

以用后镁碳砖和用后滑板砖为主要原料,采用碳热还原氮化合成MgAlON/β-SiAlON复相材料,研究了复相材料的合成配比、氮化温度与相组成的关系,复相材料相组成与理化性能的关系,并采用XRD、SEM和EDS等手段对合成产物进行分析.结果表明:(1)热力学计算表明高温下MgAlON与β-SiAlON存在热力学稳定共存区域;(2)当氮化温度不同时合成相组成变化较大,1 923 K时氮化合成了MgAlON/β-SiAlON复相材料;(3)β-SiAlON含量较高试样的抗折强度较好,可达到45 MPa.     

原料对碳热还原法合成氮化铝粉末的影响

以氧化铝、碳黑、硝酸铝、葡萄糖为原料,采用2种不同的工艺制备了氧化铝-碳黑和硝酸铝-葡萄糖2种体系的原料混合物,研究了原料的种类对氮化铝粉末合成反应的影响.研究结果表明以氧化铝和碳黑为原料时,氮化反应过程中只出现了α-Al2O3和AlN相,该原料体系反应速度较慢,在温度为1650 ℃时氮化3～5 h才能实现完全氮化;而以硝酸铝和葡萄糖为原料时,氮化反应过程中相变较复杂,出现了γ-Al2O3,α-Al2O3,AlON和AlN相,该原料体系反应速度较快,1550 ℃时仅需1～2 h便可实现完全氮化;不同的起始原料不仅可以影响反应速度,还对粉末的粒度有较大影响,以氧化铝和碳黑为原料合成的氮化铝粉末的平均粒度约为0.7 μm;而以硝酸铝和葡萄糖为原料合成的氮化铝粉末的平均粒度约为0.1 μm.     

硼镁铁矿碳热还原的研究

用 MoSi_2电炉、高频感应电炉加热,在石墨坩埚里进行了硼镁铁矿碳热还原研究。探讨了在 1 450—1 800℃ 温度下矿石中有价值元素 Fe,B,Si,Mg 在碳热还原过程中的行为。结果表明,在 1 500℃以下主要是铁的还原;随着反应温度的提高,进入合金相中[B],[Si]含量增加。在 1 800℃ 左右,有利于B,Si 的还原,并有少量 MgO 被还原,合金相中碳的溶解度随[B],[Si]含量的增加而减少,而碳的活度系数γ_c却增大。反应平衡时,a_c≈1。     

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13...     

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1 350℃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1μm;(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.     

碳热还原制备碳化硅纳米线

以二氧化硅粉和竹炭粉为原料,在无催化剂的条件下,于1 400℃下用碳热还原制备了SiC纳米线.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析了该纳米线的形貌和化学组成,同时探讨了SiC纳米线的形成机理.结果表明,所制备的纳米线为β-SiC,纳米线直径为100～150 nm,长度可达数毫米.     

硼铁精矿的碳热还原动力学

为了揭示硼铁精矿的碳热还原机理,以高纯石墨为还原剂,进行硼铁精矿含碳球团等温还原实验,并采用积分法进行动力学分析.还原温度分别设定为1000、1050、1100、1150、1200、1250和1300益,配碳量即C/O摩尔比=1.0.当还原度为0.1<α<0.8时,温度对活化能和速率控制环节有重要影响：还原温度≤1100益时,平均活化能为202.6 kJ·mol-1,还原反应的速率控制环节为碳的气化反应;还原温度>1100益时,平均活化能为116.7 kJ·mol-1,为碳气化反应和FeO还原反应共同控制.当还原度α≥0.8时(还原温度>1100益),可能的速率控制环节为碳原子在金属铁中的扩散.碳气化反应是含碳球团还原过程中主要速率控制环节,原因在于硼铁精矿中硼元素对碳气化反应具有较强烈的化学抑制作用.     

碳热还原氮化一步法制备钒氮合金工艺研究

对V2O5自还原氮化过程进行热力学分析,并以工业级V2O5和炭黑为原料,经过混料、研磨、压制成块后进行烧结和还原氮化,制得含氮量较高的钒氮合金。结果表明,为了避免V2O5在还原过程中挥发,预还原温度应控制在V2O5熔点(678℃)以下;经过650℃预还原4h,试样中的V2O5才能全部转化为低价态的钒氧化物;V2O5在N2气氛下自还原时,还原终温低于1 271℃时,还原产物优先生成VN,还原终温高于1 271℃时,还原产物中才会出现大量VC;为保证还原产物的高氮和低碳含量,应将还原氮化最终温度控制在1 200～1 300℃。     

高磷铁矿碳热还原同步脱磷的实验研究

为探索高磷铁矿的有效利用途径,对高磷鲕状赤铁矿进行碳热还原同步脱磷实验研究,在含碳球团中添加CaO和Na2CO3作为脱磷剂,采用DTA-TG-MS综合热分析、XRD、SEM、EDS等方法分别对高磷鲕状赤铁矿的碳热还原过程以及还原产物进行分析.结果表明,添加适量的CaO和Na2CO3可以显著提高脱磷率;在1573K、Na2CO3添加量为2％、含碳球团碱度为1.2的条件下,高磷鲕状赤铁矿能够被快速还原成含磷0.09％、含碳4.6％的碳饱和铁,脱磷率达到95％;生铁中碳过饱和后以片状石墨的形态析出,生铁中的磷以夹杂物Ca3 (PO4)2和Na2Ca4(PO4)2SiO4的形式存在.     

还原时间对高料层碳热还原金属化率的影响

为了探讨PSH(paired straight hearth,对行直底炉)直接还原工艺的操作参数,进行了还原时间对高料层碳热还原金属化率影响的研究.试验结果表明:还原时间为50和60 min时,球团的金属化率较高,整个料层总的金属化率分别为57.31%和80.23%.但炉内还原60 min时,存在上层球团再氧化、热效率低、生产效率低等问题.采用热坩埚装料可以明显提高球团金属化率,尤其是底层球团.炉内还原50 min,采用热坩埚装料时,整个料层总金属化率可由冷坩埚装料的57.31%提高至85.24%.因此,以提高碳热还原金属化率为目的,建议采用热坩埚装料,炉内还原50 min.本试验的研究结果可为PSH工艺的开发提供理论依据.     

氮化碳薄膜的应用研究

探讨了氮化碳(CNx)薄膜在空间领域中的应用．用电子束蒸发离子束辅助沉积的方法制备的氮化碳薄膜，对其结构和成分进行了分析，并用地面模拟设备进行了耐原子氧腐蚀和防冷焊试验，结果表明氮化碳薄膜具有较好的防冷焊性能，掺有Ti和Sn的碳氮膜具有很好的防原子氧性能．     

微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘的热力学及实验研究

采用微波加热方法进行碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘,并计算粉尘中金属氧化物的理论开始还原温度.结果表明,微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘在热力学上可行.实际测量的粉尘中金属开始还原温度比理论计算值低.微波加热物料过程中形成的热点和电弧可能导致局部高温,有利于碳热还原反应的进行.在900 ℃下,有部分粉尘被还原,随着温度的升高,粉尘的还原程度增大.还原出来的金属相主要以Fe-Cr-Ni合金的形式存在,且成分分布不均匀,残余相主要以FeCr2O4、Fe3O4、CaSiO3、(Mg,Al)SiO3和CaMgSiO4形式存在.     

铬铁矿固态碳热还原过程的影响因素

 铬铁矿是一种重要的国家战略资源,它是冶金、耐材和化工领域的重要原料,但在其开采过程中产生的大量矿粉一直难以高效利用.为了能够解决这一难题,科研工作者提出了铬铁矿的固态碳热还原工艺,即将矿石粉末与固体碳的混料在高温炉中直接进行还原反应,此工艺能使铬铁矿中铁的氧化物被选择性还原,从而提高了矿石的铬铁比.本文在系统分析铬铁矿碳热还原反应机理的基础上,着重研究了还原温度、还原时间、还原剂类型、气体流速、矿粉粒度与球团尺寸、添加剂类型等因素对铬铁矿固态碳热还原过程的影响作用,以期为实现低品位铬铁矿粉的高效综合利用提供指导.研究得出多数因素对铬铁矿固态碳热还原反应的影响是非线性的,在作用区间内往往存在最优值.因此,适宜工艺条件的选择对于得到高质量产品、降低生产成本有重要意义.     

攀枝花钛精矿真空碳热固相还原

运用FactSage、XRD和BSE-EDS分析手段研究了在1 000～1 400℃下真空碳热还原钛精矿的物相变化及还原历程。结果表明:还原温度能促进还原反应进行和金属铁的形核长大。当温度为1 200～1 300℃时反应最为剧烈;在1 350℃时有硅进入铁相,初期有少量的Fe_2TiO_4→FeTiO_3,钛精矿的还原历程主要为:FeTiO_3→FeTi_2O_5→Ti_3O_5→Ti_2O_3。铁氧化物被还原为金属铁,并形核集聚长大,钛氧化物则由高价态向低价态转变,还原最终主要物相为Ti_2O_3和金属铁。还原过程中会形成(Fe,Mg)TiO_3及M_3O_5型固溶体,遏制铁的还原效果。     

硅藻土碳热还原法制备SiC

以硅藻土和活性碳为原料,采用碳热还原法合成SiC粉体。研究了加热温度、保温时间、配碳量和催化剂量对产物产率的影响,并初步探讨了SiC粉体的合成过程机理。结果表明,合成产物主要晶相为β-SiC,优化工艺条件下产物粉体中SiC的含量最高可达92.85%。     

铜渣碳热还原过程中铅锌脱除规律研究

借助X射线衍射、扫描电镜和能谱分析对铜渣碳热还原过程中的物相变化及铅锌脱除规律进行研究,并进一步分析铅锌脱除机理.研究结果表明:铜渣中的铅主要赋存于玻璃体中,而锌主要分布在铁橄榄石相中.碳热还原过程中焙烧温度的升高及时间的延长均促使铜渣中主要物相铁橄榄石分解为金属铁和二氧化硅固溶体,同时有效提高铅锌脱除率.铅脱除率与铁...