攀枝花钛铁矿固态还原行为

以我国攀枝花钛铁矿为研究对象,研究钛铁矿固态碳热还原反应的宏观动力学、钛铁矿还原产物的物相转变及显微结构的变化规律,探讨攀枝花钛铁矿固态碳热还原行为。研究结果表明:钛铁矿精矿还原速率较小,在温度为1000～1150℃时,攀枝花钛铁矿精矿的还原过程受界面化学反应控制,反应的表观活化能为125.92 kJ/mol;在钛铁矿还原过程中,将会形成M3O5型(M为Fe,Ti,Mg和Mn等)固溶体和TinO2n-1等导致铁离子活度降低的物相,使钛铁矿的还原难度加大,而且还原产物的结构和Mg在未反应内核处的富集都阻碍了攀枝花钛铁矿精矿的进一步还原。     

预氧化,预滑动在磨损过程中的作用

用中ＣｕＣｒＭｏ和４Ｃｒ９Ｓｉ２作为摩擦副，在无润滑条件下进行滑动磨损试验，通过预氧化、预滑动在摩擦副表面预先形成氧化物，研究其在磨损过程中的作用，结果表明，预氧化、预滑动动缩短随后滑动中的磨合期，减小最初严重磨损，且由于预滑动，预氧化形成的氧化物形态不同，预滑动的减磨作用更为明显；预滑动还能减少小随后在较高环境温度下滑动的磨损，从预氧化、预滑动的作用可知，形成致密的氧化层对于减小磨损是非常必要的     

预氧化、预滑动在磨损过程中的作用

用中ＣｕＣｒＭｏ和４Ｃｒ９Ｓｉ２作为摩擦副,在无润滑条件下进行滑动磨损试验,通过预氧化、预滑动在摩擦副表面预先形成氧化物,研究其在磨损过程中的作用结果表明,预氧化、预滑动能缩短随后滑动中的磨合期,减小最初严重磨损,且由于预滑动、预氧化形成的氧化物形态不同,预滑动的减磨作用更为明显;预滑动还能减小随后在较高环境温度下滑动的磨损从预氧化、预滑动的作用可知,形成致密的氧化层对于减小磨损是非常必要的所以,通过预氧化、预滑动可以使其它磨损形态转化为氧化磨损,从而减小磨损速率,达到减轻磨损的目的     

钒钛磁铁精矿的预氧化研究

研究了钒钛磁铁精矿在等温预氧化条件下的物相组成及其转变情况,并将钒钛磁铁精矿原矿和预氧化后的样品以煤粉为还原剂进行直接还原,利用XRD和ICP-AES对产物进行物相和成份分析.研究结果表明:预氧化能够加速还原过程,提高金属化率,较为适宜的预氧化条件为:预氧化温度为900℃,预氧化时间为30 min;预氧化矿在1 200℃下还原60 min,比钒钛磁铁精矿原矿金属化率提高了14.0%.其强化还原的机理是:在预氧化过程中Fe3O4被氧化成Fe2O3,FeTiO3被氧化成Fe2O3.FeTiO3固溶体、Fe2O3和TiO2,破坏了钒钛磁铁精矿的结构,矿粉内部形成了大量孔隙,改善了还原反应的动力学条件,加速了还原过程.     

熔融还原过程硅还原氧化行为

试验研究熔融还原过程条件下SiO2还原氧化行为及对过程的影响。研究表明：喷吹煤粉燃烧温度、煤的灰份组成影响SiO2还原过程。通过适当选择煤种和控制氧煤喷枪的喷吹位置,可以减轻SiO2还原挥发过程的不利影响。     

含砷铁精矿球团预氧化-弱还原焙烧过程中砷的挥发行为

在分析含砷矿物的理化性质和含砷铁精矿矿物学特征的基础上,研究含砷铁精矿球团中砷在预氧化-弱还原焙烧过程中的挥发行为。研究结果表明:内蒙古黄岗铁精矿伴生砷含量为0.344%,且主要以砷黄铁矿形式存在;在200～350℃的干燥阶段不存在砷的挥发;在预热温度为870℃,预热时间为6min,氧含量为6%的条件下,预氧化过程中砷挥发率可达到26.54%,预氧化球团中残余砷主要以砷酸盐形式存在;在无烟煤用量为20%,还原升温时间为60min,恒温焙烧时间为40min的条件下,成品球团矿中砷残留量为0.035%,挥发率达到88.54%;工业生产中应考虑在预氧化阶段和还原焙烧阶段设置砷的回收装置。     

预氧化在SiC基陶瓷材料烧结中的作用

对添加Y2O3／Al2O3烧结助剂的SiC材料进行了不同的烧成工艺试验，结果表明，在烧成前先进行预氧化处理的SiC材料，其表面氧化生成的SiO2促进了低温液相的形成，有助于降低该材料的气孔率。同时发现，合适的预氧化温度和保温时间能更有效地降低烧结体气孔率，促进烧结。     

难选菱铁矿流态化预氧化-低温还原磁化焙烧

磁化焙烧–弱磁选联合工艺是目前实现低品位难选铁矿高效铁资源富集利用的最有效工业化方案之一。菱铁矿（碳酸亚铁）和赤铁矿（三氧化二铁）是两种主要弱磁性难选含铁矿物,菱铁矿在常规工业化赤铁矿还原磁化焙烧条件下会生成弱磁性浮氏体,进而降低磁性物相转化率和最终弱磁选精矿铁元素收得率。对此,本文提出了菱铁矿流态化预氧化–低温还原的磁化焙烧高效物相转化方案,并以低品位陕西菱铁矿为样品进行了系统研究。研究发现,菱铁矿在快速预氧化过程中会生成弱磁性和强磁性三氧化二铁两种铁氧化物,其中强磁性三氧化二铁500–550℃还原焙烧产物除工艺目标物相强磁性四氧化三铁外,还有部分由不稳定四氧化三铁被进一步还原生成的弱磁性浮氏体。预氧化产物只有在更低温度还原焙烧才能实现目标四氧化三铁产物相的稳定存在,优化的菱铁矿流态化快速焙烧完全磁化转变工艺参数为610℃预氧化2.5 min再低温450℃还原焙烧5 min,菱铁矿经此条件磁化焙烧后磨矿弱磁选分离能够达到精矿铁含量62.0wt%、铁元素收得率88.36%的优良指标,相比常规直接还原焙烧铁元素收得率大幅提高34.33%,可以实现低品位难选菱铁矿的高效物相转化资源利用。本文提出的预氧化-低温还原焙烧方案也具有适用于菱铁矿–赤铁矿共伴生铁矿全范围含量比例共磁化焙烧的特点。     

预氧化磁铁矿颗粒在氢基流化床中的流化行为及还原动力学研究

欧盟(EU)的目标是在2050年实现碳中和,目前,炼钢行业仍然是欧洲主要的二氧化碳排放行业之一,其排放量占欧盟二氧化碳排放总量的4%。因此,为了避免二氧化碳的产生,使用氢气还原铁矿石生产直接还原铁(DRI)受到了越来越多的关注。我们之前的研究显示,在还原过程中由于磁铁矿颗粒表面会形成致密的铁壳,使其表现出较差的流化性和还原性。磁铁矿预氧化处理后,会显著改善它的流化性。本文探究了不同预氧化温度和预氧化程度对磁铁矿颗粒在氢基流化床内流化和还原行为的影响。通过光学显微镜和电子扫描显微镜（SEM）表征了还原后颗粒的显微结构和形貌,并探究了还原过程中的动力学反应机理。结果表明,较高预氧化温度（1000°C）处理后的磁铁矿颗粒表面较为平坦,表现出较好的流化行为。较低预氧化温度（800°C）处理后的磁铁矿颗粒表面形成显著的赤铁矿晶须,其流化性有所降低;但其表现出更好的还原性,特别是在还原后期。磁铁矿的预氧化程度对流化和还原行为没有明显影响。动力学分析表明,较高预氧化温度处理后的磁铁矿颗粒,在还原后期,其还原速率受铁离子扩散速率影响。较低的预氧化温度能改善铁离子的扩散,进而提高还原后期的反应速率。     

还原钛铁矿中金属铁锈蚀反应速率过程的强化

以攀枝花还原钛铁矿为原料,研究在NH4Cl溶液体系下盐酸和氧气对还原钛铁矿中金属铁锈蚀反应过程及钛铁分离效果的影响.研究结果表明:添加盐酸后,还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应有转变为浸出反应的倾向;通入氧气后,还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应历程没有发生变化,锈蚀反应速度显著加快,钛铁分离效果明显改善;还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应过程受内扩散控制,通入氧气后锈蚀反应的表观活化能由通入空气时的13.28kJ/mol降低至8.12 kJ/mol,氧气加快内扩散过程,促进还原钛铁矿中金属铁锈蚀过程的阴极反应,从而加快金属铁的锈蚀反应速率.     

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。     

腐殖酸对高锰酸盐预氧化工艺剩余锰的影响

烧杯搅拌试验表明,水中腐殖酸对高锰酸钾预氧化工艺的剩余锰浓度有重要影响．水中腐殖酸浓度增加,剩余锰浓度呈上升趋势．高锰酸钾投量与水中的腐殖酸浓度存在一定的定量关系,为控制一定的剩余锰浓度,如原水的腐殖酸浓度较高,高锰酸钾投量需相应提高．预氧化时间是控制剩余锰浓度的重要因素,适当的预氧化时间有助于降低剩余锰浓度,过度延长则有可能使剩余锰浓度升高．     

化学预氧化对藻类细胞结构的影响及其强化混凝除藻

对比研究了氯(Cl2)、高锰酸钾(KMnO4)以及高锰酸钾复合药剂(PPC)等氧化剂预氧化对颤藻细胞结构的影响及其强化混凝除藻的效果.细胞氧化前后的光学显微摄影图片表明:氧化剂对细胞表面结构有不同程度的破坏作用;氧化剂不仅破坏了细胞的表面结构,同时还使胞内物质释放出来,使得出水的溶解性有机碳(DOC)升高.几种氧化剂的对比研究结果还表明,高锰酸钾复合药剂(PPC)除藻除浊效果较为明显,混凝沉后水藻细胞含量(以OD420和叶绿素含量表示)均有大幅度降低,说明PPC预氧化具有很好的强化混凝除藻效果.     

H+2注入法研究钛铁矿还原微观机理

在室温条件下对钛铁矿进行了注入H 2离子实验,结合透射电镜观察,研究了钛铁矿还原过程中的微观机理. 实验发现,注入H 2离子后,[1-10]方向的金属铁晶体在[1-4 3-1]方向的钛铁矿晶体上生成;在钛铁矿还原过程中,金属铁的(2-2-2-)或(222)晶面优先由钛铁矿的(42 6-4-)和(4-2-64)晶面转变而来,钛铁矿还原到铁的结构变化是一个渐变过程.     

固态发酵生产SCP的培养基研究

目的 进行固态发酵生产单细胞蛋白(Single Cell Protein，SCP)的培养基研究。方法 以苹果渣固态发酵生产单细胞蛋白(SCP)为例，采用L9(3^4)正交实验，分别以粗蛋白含量、真蛋白含量、氨基酸总量为测定指标，进行极差分析和方差分析。结果 以粗蛋白含量、氨基酸总量为测定指标时均存在不足，以真蛋白含量为测定指标可以较好地完成培养基的研究。结论 真蛋白含量为培养基研究的最佳测定指标，同时确定了较优培养基配方。     

Synthesis of titanium oxycarbonitride by carbothermal reduction and nitridation of ilmenite with recycling of polyethylene terephthalate (PET)

An innovative and sustainable carbothermal reduction and nitridation (CTRN) process of ilmenite (FeTiO₃) using a mixture of polyethylene terephthalate (PET) and coal as the primary reductant under an H₂-N₂ atmosphere was proposed.The use of PET as an alternative source of carbon not only enhances the porosity of the pellets but also results in the separation of Fe from titanium oxycarbonitride (TiO_xC_yN_z) particles because of the differences in surface tension.The experiments were carried out at 1250℃ for 3 h using four different PET contents ranging from 25wt% to 100wt% in the reductant.X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM) in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX),and LECO elemental analysis were used to study the phases and microstructures of the reduced samples.In the case of 75wt% PET,iron distinctly separated from the synthesized TiO_xC_yN_z phase.With increasing PET content in the sample,the reduction and nitridation rates substantially increased.The synthesis of an oxycarbonitride with stoichiometry of TiO_0.02C_0.13N_0.85 with minimal intermediate titanium sub-oxides was achieved.The results also showed that the iron particles formed from CTRN of FeTiO₃ exhibited a spherical morphology,which is conducive for Fe removal via the Becher process.     

非简谐振动对固体物态方程的影响

应用热力学理论建立了固体格林乃森物态方程 ,在对格林乃森参量进行热力学分析基础上 ,考虑到原子振动的非简谐效应 ,对金属、惰性元素晶体、离子晶体的格林乃森参量作定量计算 ,并与实验结果比较 ;最后应用索末菲自由电子理论 ,计算了自由电子对金属材料压强的修正 .结果表明 :只有考虑到原子振动的非简谐效应 ,才能得到与实验较为一致的结果 ;固体物态方程取决于固体的结构和原子相互作用势的具体形式 .     

转炉污泥对氧化球团还原性的影响

运用XRD,SEM和EDX从矿物组成和矿相结构研究配加转炉污泥和未配加转炉污泥球团的还原特性.研究结果表明:在相同热制度下,配加7%转炉污泥的氧化球团还原度均高于无污泥球团的还原度,其原因是污泥球团赤铁矿含量多,污泥球团的主要黏结相为钙铁橄榄石,基准球团主要为Fe2SiO4与其共熔混合物形成的玻璃质黏结相;基准球团表层致密,且基准球团内部孔隙壁被极难还原的Fe2SiO4与其共熔混合物形成的玻璃质黏结相包裹,不利于还原反应的进行,而污泥球团表层相对疏松且未形成包裹.     

固态阴极射线发光的发现及证实

提出了一种全新的激发发光方式——固态类阴极射线发光,利用无机半导体作为电子加速层,加速电子使之获得高能量,然后碰撞激发有机分子(小分子和聚合物)发光.蓝光是固态阴极射线发光中的特征发光,激子的离化是固态阴极射线发光中的独特过程.从固态类阴极射线发光的现象出发,通过普适性验证(利用不同的电子加速材料和发光材料,改变器件结构)、假象排除(几种可能产生类似现象的情况)及交叉证明(研究器件的发光与激发的时间特性),证实了固态阴极射线发光的客观性.