Fe-Cr-Ni-O体系碳还原产物热力学计算及实验分析

对Fe-Cr-Ni-O体系碳还原产物的组成与特性进行探讨。首先对不同温度及碳氧摩尔比条件下Fe-Cr-Ni-O体系碳还原产物进行热力学分析,然后对Fe-Cr-Ni-O体系及模拟不锈钢粉尘进行等温碳还原实验,并对还原产物进行系统分析。研究结果表明:升高温度有利于体系中各金属氧化物的还原及合金相的生成;当碳氧摩尔比(nC:nO)小于1.0时,体系中金属氧化物尤其是Cr2O3的还原不完全;当碳氧摩尔比大于1.0时,还原产物中容易出现金属碳化物。当碳氧摩尔比为1.0时,渣铁分离效果较好。此外,温度主要影响反应后期的失氧速率,而碳氧摩尔比主要影响样品的最终失氧率,但温度与碳氧摩尔比对反应前期的影响均不大;推断前期主要发生Ni O和Fe2O3的还原,而后期主要发生Cr2O3的还原。     

红土镍矿真空碳热还原过程中镁的行为

以云南元江红土镍矿为研究对象,采用XRD,EM-EDS和化学成分分析等手段,研究红土镍矿真空碳热还原反应的热力学、还原产物的物相转变和金属镁的挥发冷凝机理,探讨红土镍矿真空碳热还原过程中镁的行为.实验结果表明:真空中氧化镁的还原是固体碳直接还原的固-固反应,临界反应温度为1 476 K,生成的金属镁极易挥发,在冷凝系统凝华收集;还原产物主要有SiC,Fe-Si合金,Mg2SiO4,Mg和SiO气体;SiO在冷凝系统生成Si和SiO2;反应温度的升高、还原煤用量的增加和反应时间的延长,镁的还原率都显著增大;不同种类的添加剂催化效果不同,CaO和CaF2的催化效果较好:在温度较低的冷凝系统,Mg容易与CO,O2和Si发生反应生成MgO和Mg2Si,影响金属镁的纯度.     

含钼氧化物对碳烟和NOx的催化去除特性

通过在MoO3上添加不同金属氧化物,制备了一系列含低熔点物质的催化剂．利用程序升温控制反应（TPR）,探讨了紧接触、松接触不同条件下活性组分和载体对碳烟的催化氧化及NOx还原活性的影响,分析讨论了碳烟和NOx同时催化去除机理．实验结果表明,添加K和某些金属氧化物能改善碳烟和催化剂的接触,提高催化活性．NiO的添加使得NOx转换效率达到最高（38％）,CuO的添加使得碳烟的起燃温度最低,不同载体的催化活性顺序为TiO2〉SiO2〉ZrO2〉Nb2O5〉Al2O3．     

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.     

微波场中锰矿粉碳热还原反应研究

采用微波加热和常规加热对锰矿粉的碳热还原反应进行了研究.利用热重分析仪研究温度、粒度和碳氧原子摩尔数比等因素对微波场中锰矿粉碳热还原反应速率的影响,并通过拟合得到碳热还原反应过程动力学方程,进而得到微波加热相对于常规加热碳热还原的速率增加因子Q.实验结果表明:在微波加热时,随着碳氧原子摩尔数比的升高,物料升温速率随之提高;同时,反应前期升温速率较大,随着反应的进行,升温速率逐渐降低.提高碳氧原子摩尔数比和温度,微波加热碳热还原反应速率加快.减小粒度可以提高反应速率,但当粒度减小到150目时,进一步减小粒度后,反应速率不会有明显的提高.相同的温度和保温时间下,微波加热失重率远大于常规加热,微波加热的促进作用在低温和低温反应后期更为显著.     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明:焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.     

真空碳热还原含锌粉尘制备锌热力学模拟研究

采用FactSage7.2软件模拟研究真空碳热还原高炉、电炉和转底炉粉尘在不同温度、配碳量条件下的热力学行为,分析了不同条件下锌的挥发率.结果表明:以高炉粉尘为实验原料,升高实验温度和增加配碳量有利于粉尘的还原和锌的挥发,在温度为700℃、配碳量为14％条件下锌被完全还原并挥发;以电炉粉尘为实验原料,升高温度和增加配碳...     

用等离子体炬提高钒在铁渣间的还原率

作者用中空石墨电极等离子体感应炉研究了在等离子体条件下钒在铁渣间还原的规律。研究结果证实，在等离子体条件下，Ｓｉ－Ｖ耦合反应能迅速达到平衡，ＶＯ的还原速率急剧提高，存在着用碳还原法代替昂贵的金属热还原法来冶炼钒铁和类似的铁合金的可能性。     

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.     

二氧化硅在真空碳热-氯化法炼铝过程中的行为

采用XRD,EDS及热力学分析等方法,对二氧化硅在真空碳热-氯化法炼铝过程中的行为进行研究.研究结果表明:碳热还原过程SiO2在较低温度下发生碳热还原反应生成SiC,在更高的温度条件下碳热还原生成低价氧化硅SiO气体;另外还有一定量的SiC与Al4C3结合生成Al4SiC4.碳热还原过程生成的低价氧化硅SiO气体进入低温区歧解得到单质硅与二氧化硅;同时还有氧化铝碳热还原生成的低价氧化铝Al2O气体进入低温区与CO发生二次氧化反应生成氧化铝与碳,低价氧化铝Al2O与低价氧化硅SiO气体在低温区发生反应的可能性较小.碳热-氯化过程冷凝产物金属铝的EDS检测分析显示,SiO2碳热还原生成的低价氧化硅SiO歧解产物没有混入最终产物中,从而不会影响金属铝的纯度,该金属铝平均纯度达97.03％.     

钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响因素

通过单因素实验考察了还原温度、还原时间及碳氧摩尔比（nC/nO）对钒钛磁铁矿含碳球团还原的影响,结合扫描电镜照片解释了钒钛磁铁矿的还原机理.实验结果表明,适当升高还原温度、延长还原时间及增加碳氧摩尔比均可以促进钒钛磁铁矿的还原,并且金属化率随还原温度的升高先急剧升高而后趋于平缓,随着还原时间的延长及碳氧摩尔比的增加而先升高后降低,而残碳量随着反应的进行不断降低.当还原温度为1350℃,还原时间为30 min,碳氧摩尔比为1.2时,球团的金属化率达到最大值.通过扫描电镜照片可以看出,球团在还原过程中形成了铁连晶,并且在不同的还原条件下铁连晶的大小及形态不同.     

钒钛磁铁矿金属化还原-选分-电热熔分新工艺

针对攀枝花钒钛磁铁矿进行了金属化还原-选分-电热炉熔分实验,考察了磁场强度、还原温度、还原时间、配碳比、还原煤粒度对金属化还原及磁选分离效果的影响.实验结果表明,当磁场强度50mT、还原温度1350℃、还原时间60min、配碳比10、还原煤粒度为-75μm时,金属化还原后产物及磁选分离磁性物质、非磁性物质的各项指标最佳,进一步进行电热炉熔分可实现铁钒分离.新工艺达到铁钒钛资源高效分离要求,铁钒钛收得率分别为9507%,7160%和8008%.     

Metalizing reduction and magnetic separation of vanadium titano-magnetite based on hot briquetting

To achieve high efficiency utilization of Panzhihua vanadium titano-magnetite, a new process of metalizing reduction and magnetic separation based on hot briquetting is proposed, and factors that affect the cold strength of the hot-briquetting products and the efficiency of reduction and magnetic separation are successively investigated through laboratory experiments. The relevant mechanisms are elucidated on the basis of microstructural observations. Experimental results show that the optimal process parameters for hot briquetting include a hot briquetting temperature of 475℃, a carbon ratio of 1.2, ore and coal particle sizes of less than 74 μm. Additionally, with respect to metalizing reduction and magnetic separation, the rational parameters include a magnetic field intensity of 50 mT, a reduction temperature of 1350℃, a reduction time of 60 min, and a carbon ratio of 1.2. Under these above conditions, the crushing strength of the hot-briquetting agglomerates is 1480 N, and the recovery ratios of iron, vanadium, and titanium are as high as 91.19%, 61.82%, and 85.31%, respectively. The new process of metalizing reduction and magnetic separation based on hot briquetting demonstrates the evident technological advantages of high efficiency separation of iron from other valuable elements in the vanadium titano-magnetite.     

TD处理的碳化钒覆层形成过程

利用纯镍标识钢的原始表面,研究了钢经TD处理所产生的碳化钒覆层形成过程。确认碳化钒覆层的形成之初是钒首先渗入钢中,与钢中的碳结合成碳化钒,该层形成后阻碍钒继续向钢中渗入。而后的碳化钒增厚转向钢表面外侧方向进行,增厚的过程是钢中的碳通过碳化钒层扩散到表面与沉积在钢表面的钒结合成碳化钒。     

钒钛磁铁矿熔态还原速度多峰特性机理

在实验室内研究了钒钛磁铁矿在铁浴式熔态还原过程中还原速度变化的多峰特性机理，分析了钒钛磁铁矿的结构和熔态渣相结构的变化规律，钒钛磁铁矿熔态还原过程的动力学特征及影响因素。     

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℃。     

CO2-O2混合喷吹对铁液中C、V元素氧化的影响

为了验证用CO2替代部分O2进行转炉氧化提钒的可行性,在实验室进行了CO2-O2混合喷吹提钒模拟实验。结果显示C的氧化量与C的氧化速率随CO2含量的增加而升高;V的氧化量随CO2含量的增加而降低,其中CO2含量为20%与纯O2对C、V的氧化量接近;纯O2喷吹时C的氧化量为34.56%,V的氧化量为96.85%;CO2含量为20%混合气体喷吹时C的氧化量为36.83%,V的氧化量为93.29%;以V的相对氧化量与C的相对氧化量的比值(ΔV/ΔC)来衡量提钒保碳能力,CO2含量为20%的最终ΔV/ΔC为5.96,CO2含量,40%、60%、80%的最终ΔV/ΔC均小于3.8;反应前期,V的氧化速率随CO2含量的增加而升高,反应后期V的氧化速率随CO2含量的增加而降低。     

基于田口法的钒钛磁铁矿热压块抗压强度的优化

使用田口法探索了影响钒钛磁铁矿热压块抗压强度的重要因子,并通过信噪比分析计算各因子对抗压强度的贡献率,最终给出钒钛磁铁矿热压块的最佳制备条件.实验结果表明,在热压温度、配碳比、煤粉粒度三个影响因素中,煤粉粒度对抗压强度的影响程度最大,其贡献率达到了79.99%,温度和配碳比二者的贡献率分别为15%和3.63%.优化后钒钛磁铁矿热压块的制备参数为热压温度300℃、煤粉粒度75μm、配碳比1.8.在优化后的参数下进行验证实验,得到的钒钛矿热压块的平均抗压强度达到1 152.1 N.     

高钒高速钢的研究及应用现状

综述了高钒高速钢的研究现状、存在的问题及未来的发展前景，重点对高钒高速钢的的冶炼工艺、成分设计和组织特征的研究进展进行了评述，指出了成分设计中钒碳比对耐磨性的影响，变质处理对初生碳化物形态的影响，并对其应用尤其是在轧辊行业的应用进行了介绍。最后对其重点研究方向提出了相应建议。     

含硼铁精矿选择性还原-选分新工艺的实验研究

针对现有含硼铁精矿硼铁分离工艺所存在的弊端,提出了含硼铁精矿选择性还原-选分新工艺,并通过热力学分析和实验室研究进行了验证.研究表明:对于辽宁凤城Fe和B2O3质量分数分别为5605%和386%的含硼铁精矿,最佳的选择性还原-选分工艺参数如下:配碳比08~10,还原温度1275~1300℃,还原时间不小于20min,还原煤粒度为-0075mm,分选时的磁场强度为50mT.得到的选分产物为高金属化率的金属铁粉,可进一步处理用于钢铁生产;选分尾矿为高品位的含硼资源,可作为硼工业的优质原料.