高磷矿氢气还原过程的原位研究

通过原位观察的方法,研究了H2气氛、不同温度下高磷矿还原过程的矿相结构演变规律和温度对金属铁析出形态的影响。高磷矿的鲕状结构在还原过程中未被破坏掉;随着温度的提高,矿相结构的演变加快,温度较高时Fe发生明显偏聚,金属铁从赤铁矿相中加快析出。还原温度对高磷矿中金属铁的析出形态影响显著：在700℃时金属铁析出在矿石颗粒表面形成致密铁层;800℃时析出的金属铁形貌复杂化,铁层致密度下降,出现孔洞,同时有少量的短小铁晶须;900℃时铁晶须数量明显增多,同时伴随着大量多孔海绵铁的析出。因此,可以通过调节还原温度和时间,使得气基还原过程避免黏结失流,同时高效还原高磷矿。     

氰化渣磁化焙烧过程中铁化合物反应行为的热力学分析

通过对磁化焙烧过程中氧化铁还原的热力学平衡分析,以及Fe2O3与硅酸钙、铁橄榄石与氧化钙、Fe3O4与二氧化硅反应的热力学分析,研究氰化渣中含铁化合物在磁化焙烧过程中的热力学反应规律.对氰化渣进行焙砂-磁选实验研究,采用全谱直读等离子体(ICP)、X线衍射(XRD)、X线荧光(XRF)等方法对氰化渣和焙烧渣进行分析和表征.研究结果表明:Fe2O3在较低温度范围内易被还原为Fe3O4,且CaO与SiO2的物质的量比n(CaO)/n(SiO2)为1∶1时,Fe2O3不与硅钙化合物反应,不会造成铁的损失;产物Fe3O4在焙烧炉料中与SiO2不能发生反应,有CO存在时,加入适量的添加剂,亦能够稳定存在;在焙烧过程中加入氧化钙,铁橄榄石中的铁能被取代出来,可以提高磁化焙烧效率,且氧化钙的配入量是影响磁化焙烧效率的重要因素;当n( CaO )/n( SiO2)=1∶1,时间为90min,N2和CO的物质的量比n(N2)/n(Co)为4∶1,添加1％ Na2SO4,温度为880 K时,铁的回收率达到84％,铁精粉中铁品位达到60％,符合工业炼铁的原料要求.实验结果与热力学理论计算结果相吻合.     

一株铁还原菌的分离及其碳源利用特性研究

文章探究从污水处理厂污泥中筛选的一株铁还原菌的生长特性,研究不同碳源对Fe(Ⅲ)还原的影响。结果表明:此株铁还原菌株适宜的生长条件为pH=7、温度为35℃、黑暗条件;碳源类型和浓度显著影响菌株的铁还原能力,其最适碳源浓度为1.5mol/L,以蔗糖、葡萄糖、丙酮酸钠、乙酸钠、乳酸钠为碳源时,其Fe(Ⅲ)还原率依次降低,以蔗糖和葡萄糖为碳源时Fe(Ⅲ)还原率分别为81.0%和57.2%;Fe(Ⅲ)还原过程中脱氢酶活性与Fe(Ⅲ)还原率显著正相关,脱氢酶活性能在一定程度上反映Fe(Ⅲ)还原程度。     

新疆什可布台铁矿还原膨胀机理

用X光透射装置研究煤还原新疆什可布台矿还原膨胀特性,发现反应性好的义马煤还原矿石发生恶性膨胀。用光学显微镜和扫描电镜观察了还原后矿石的微观结构变化,电镜下观察到“铁晶须”的存在。X射线衍射分析测量晶胞常数表明,铁氧化物晶格中渗入了杂质,促使“铁晶须”的生长,导致矿石还原时出现恶性膨胀。高温快速还原能减轻膨胀,降低粉化率。     

用含铁物料和煤粉直接制备金属铁粒的新工艺研究

介绍采用碱性内配煤含铁团块(或球团)高温直接还原生产金属铁粒的方法(Wcomet法),研究该方法中影响铁-渣分离及金属铁收得率的主要因素.当内配碳比(C/O原子比)大于1.0、渣相碱度(R)大于1.8、还原温度高于1300 ℃时,被还原出来的金属铁通过扩散聚集长大成粒,同时,团块中的CaO与脉石中的 SiO2反应生成2CaO*SiO2.还原产物在冷却过程中因2CaO*SiO2相变发生自然粉化,通过筛分可得到尺寸为5～20mm的金属铁粒.采用该方法可以有效回收硫酸渣和转炉污泥中的铁.     

Fe表面纳微结构对Fe2O3流态化还原过程黏结失流的影响

利用可视流化床分别研究了Fe2O3和Fe粉在流化过程中黏结失流发生的过程.结果表明,Fe2O3在惰性气氛中流化不发生黏结失流,而在还原气氛中发生黏结失流,且黏结发生时间恰好是铁晶核析出的初始阶段.Fe颗粒在还原和惰性气氛中流化均出现黏结失流现象.铁的生成是产生黏结的前提条件.当Fe颗粒流化温度从700℃升高到750℃时,黏结临界时间提前了11min,表明金属铁的表面特性是导致黏结的主要内因.扫描电镜分析表明,Fe和Fe2O3表面形成的纳微结构是导致Fe2O3流化还原黏结失流的重要因素.     

石灰重构钢渣过程中的物相变化

以石灰作为单一调节材料高温重构钢渣,利用X射线衍射、岩相分析、扫描电子显微镜研究了重构过程中钢渣的矿物组成及RO相的变化,并测定了重构钢渣的安定性和活性指数.结果表明:RO相在CaO作用下优先发生分解反应,其中的FeO随CaO掺量增加依次生成Fe3O4、CF(铁酸一钙)、C2F(铁酸二钙)及Ca2(AlFe)O5(铁铝酸钙)、C4AF(铁铝酸四钙),其中的MgO部分以MgO晶体存在,部分固溶在硅酸盐相和液相中;当CaO/SiO_2摩尔比不够大时,原钢渣中的C3S(硅酸三钙)在重构过程中分解成C2S(硅酸二钙);由于CaO优先与含量较高的铁元素反应,CaO/SiO2摩尔比达到3时仍没有C3S生成,只有当与铁反应完全后多余的CaO才会与C2S反应生成C3S;石灰重构钢渣不会产生安定性不良且胶凝活性明显提高.     

铁精矿内配生物质直接还原的研究

采用碳中性、清洁、可再生的生物质作为还原剂,对铁精矿内配生物质直接还原及其还原行为进行研究。研究结果表明：铁精矿内配生物质在直接还原前期快速产生CO、H₂、C_mH_n、CO₂、H₂O等,在反应罐内形成最高可达16 k Pa的压力,有利于生物质热解后在铁精矿颗粒表面及孔隙内沉积生物质炭及其原位气化,生成H₂和CO,并与铁氧化物还原反应构成耦合作用,显著促进了铁氧化物低温快速还原。与传统的未反应核模型不同,新生的金属铁向气流方向迁移和聚集,形成了纤维状的金属铁晶须。提高还原温度和延长还原时间能够加快铁晶须的迁移和生长,在还原温度为1 040℃和还原时间为50 min的条件下,海绵铁金属化率高达97.21%,铁晶须的宽度达4～10μm。     

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。     

熔融还原法镍渣炼铁的热力学与动力学

利用熔融还原法进行了闪速炉水淬镍渣提铁的实验研究,探讨了熔渣二元碱度、反应温度和反应时间对提铁效果的影响.XRD测试结果表明水淬镍渣由正硅酸铁FeO.SiO2和玻璃态物质组成.镍渣中的氧化铁主要以FeO.SiO2的形式存在,通过常规的选矿方法很难实现铁氧化物的富集,故采用熔融还原方法进行镍渣提铁实验.实验结果表明增加配合料中CaO的加入量、提高反应温度以及延长熔制时间都能不同程度地提高镍渣中铁的还原率.通过比较1450～1600℃范围内各反应温度下不同类型还原反应的Gibbs自由能,镍渣熔融还原过程的主要反应形式为(FeO)+C(S)→[Fe]+CO.本实验确定的最佳配方组成为:镍渣100g、CaO34.7g、CaF24.04g和焦炭8.5g;最佳反应条件为1500℃熔制180min.以上条件下的渣铁分离效果较好,铁还原率达到96.32%.     

O2/CO2气氛下燃煤过程中NOx排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.     

MgO-C材料在氮气气氛下的物相演化及其力学性能研究

以电熔镁砂、天然鳞片石墨、煤沥青、Al粉及Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,混匀后压制成MgO-C材料试样。将试样在氮气气氛下分别经1000℃×3h、1200℃×3h、1400℃×3h热处理,研究热处理温度对材料物相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明,1000℃热处理后,试样中Al消失,反应生成了柱状AlN和八面体状MgAl2O4,此温度下Si尚未参与反应;1200℃热处理后,Si开始反应生成六边形板状的SiC,镶嵌在镁砂基体中,提高了试样的高温抗折强度和热震后残余抗折强度;1400℃热处理后,试样中除有柱状AlN和八面体状MgAl2O4生成外,还有较多晶须状SiC和针状β-Si3N4生成,形成了良好的非氧化物结合,使得材料具有优良的高温力学性能和抗热震性能。     

Na2CO3–K2CO3熔盐电化学法除锈

The formation of a rust layer on iron and steels surfaces accelerates their degradation and eventually causes material failure. In addition to fabricating a protective layer or using a sacrificial anode, repairing or removing the rust layer is another way to reduce the corrosion rate and extend the lifespans of iron and steels. Herein, an electrochemical healing approach was employed to repair the rust layer in molten Na₂CO₃?K₂CO₃. The rusty layers on iron rods and screws were electrochemically converted to iron in only several minutes and a metallic luster appeared. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyses showed that the structures of the rust layer after healing were slightly porous and the oxygen content reached a very low level. Thus, high-temperature molten-salt electrolysis may be an effective way to metalize iron rust of various shapes and structures in a short time, and could be used in the repair of cultural relics and even preparing a three-dimensional porous structures for other applications.     

Effect of diboron trioxide on the crushing strength and smelting mechanism of high-chromium vanadium-titanium magnetite pellets

The effect of diboron trioxide (B₂O₃) on the crushing strength and smelting mechanism of high-chromium vanadium-titanium magnetite pellets was investigated in this work. The main characterization methods were X-ray fluorescence, inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy, mercury injection porosimetry, X-ray diffraction, metallographic microscopy, and scanning electron microscopy-energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results showed that the crushing strength increased greatly with increasing B₂O₃ content and that the increase in crushing strength was strongly correlated with a decrease in porosity, the formation of liquid phases, and the growth and recrystallization consolidation of hematite crystalline grains. The smelting properties were measured under simulated blast furnace conditions; the results showed that the smelting properties within a certain B₂O₃ content range were improved and optimized except in the softening stage. The valuable element B was easily transformed to the slag, and this phenomenon became increasingly evident with increasing B₂O₃ content. The formation of Ti(C,N) was mostly avoided, and the slag and melted iron were separated well during smelting with the addition of B₂O₃. The size increase of the melted iron was consistent with the gradual optimization of the dripping characteristics with increasing B₂O₃ content.     

CO2 background concentra-tion in the atmosphere over the Chinese mainland

Based on the long-term monitoring data on CO2 concentration, variation trend and characteristics of CO2 background concentration in the atmosphere over the Chinese mainland are analyzed. Results show that the increasing trend of CO2 background concentration in the atmosphere over the Chinese mainland has appeared during the period of 1991-2000. The average annual CO2 growth increment is 1.59 μL/L, and the average annual CO2 growth rate is 0.44%. Distinct seasonal variations of CO2 background concentration are observed, and the averaged amplitude of CO2 seasonal variations is 10.35 μL/L. Regional variation characteristics of CO2 background concentration in the atmosphere and possible impact of human activities on these variations over the Chinese mainland are discussed as well.     

CuH分解制备铜基催化剂及其催化CO氧化反应的活性研究

宏量制备CuH纳米粒子，并通过CuH纳米粒子在不同气氛下的热分解制备了具有不同组成和结构的铜基催化剂．CuH纳米粒子在N2中分解制备的催化剂表现出最好的CO催化氧化活性，而CuH纳米粒子在O2中分解制备的催化剂表现出最差的CO催化氧化活性．基于上述结果讨论了铜基催化剂在CO氧化反应中的结构-性能关系．     

O2／CO2气氛下着火延迟特性影响因素分析

采用详细化学反应动力学方法研究了3种烷烃燃料（正戊烷、正己烷和正庚烷）在O2／CO2气氛及空气气氛下的着火延迟特性,探讨了初始温度为1000～1350K,压力为1．6～4．0MPa,过氧系数为0．7～1．3条件下,不同燃烧气氛、CO2体积分数、温度、压力、过氧系数等因素对3种烷烃燃料着火延迟的影响规律．结果表明：在相同初始O2体积分数条件下,高CO2体积分数气氛下3种烷烃燃料的着火延迟时间比空气气氛下明显延长;随着燃烧系统中初始CO2体积分数的增加,3种烷烃燃料的着火延迟时间进一步增加,O2／CO2气氛下出现着火延迟现象不仅与CO2的热物性有关,还与燃烧系统内CO2的化学反应动力学作用有关．     

Electrochemical impedance spectroscopy study on the corrosion of the weld zone of 3Cr steel welded joints in CO_2 environments

The welded joints of 3Cr pipeline steel were fabricated with commercial welding wire using the gas tungsten arc welding(GTAW) technique. Potentiodynamic polarization curves, linear polarization resistance(LPR), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), scanning electron microscopy(SEM), and energy-dispersive spectrometry(EDS) were used to investigate the corrosion resistance and the growth of a corrosion film on the weld zone(WZ). The changes in electrochemical characteristics of the film were obtained through fitting of the EIS data. The results showed that the average corrosion rate of the WZ in CO2 environments first increased, then fluctuated, and finally decreased gradually. The formation of the film on the WZ was divided into three stages: dynamic adsorption, incomplete-coverage layer formation, and integral layer formation.     

石膏性质对半水硫酸钙晶须形貌的影响

探讨了以石膏为原料,用水热法制半水硫酸钙(CaSO4.0.5H2O)晶须的可行性,侧重考察了石膏(CaSO4.2H2O)性质对水热产物形貌的影响.结果表明,以纯石膏、工业副产石膏(磷石膏、脱硫石膏)或合成石膏(由电石渣或氧化钙与硫酸反应制得)为原料,用水热法均可制备半水硫酸钙晶须.纯石膏晶粒度较大,磷石膏含杂较多,二者只能合成短棒状晶须.脱硫石膏和合成石膏的晶粒度小、含杂少,更有利于形成高长径比晶须.