钙化合物对钒钛磁铁矿精矿碳热还原的影响

Effects of calcium compounds on the carbothermic reduction of vanadium titanomagnetite concentrate (VTC) were investigated. It was found that calcium compounds had great effects on the metallization rate of the reduction product, the order of the metallization rate of reduction product being CaCO₃ > no additive > CaSO₄ > CaCl₂, which indicated that the addition of CaCO₃ was more conducive to promoting the reduction of iron than other calcium compounds. Gas analysis showed that there were mainly two processes in the carbothermic reduction of VTC, a solid–solid and a solid–gas reaction. The concentrations of CO and CO₂ were highest when CaCO₃ was added, while that in a roasting system decreased the most when CaCl₂ was added. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that calcium compounds could change the reduction process of ilmenite in VTC. The phase compositions of the reduction products were changed from metallic iron (Fe) and anosovite (FeTi₂O₅) to metallic iron (Fe) and perovekite (CaTiO₃) when calcium compounds were added. Additionally, CaSO₄ and CaCl₂ could significantly promote the growth of metallic iron particles, though the existence of Fe-bearing Mg₂TiO₄ in reduction products was not conducive to the reduction of iron. The formation of FeS would further hinder the reduction of iron after adding CaSO₄.     

碳酸钠辅助碳热还原钒钛磁铁矿

碳酸钠辅助碳热还原钒钛磁铁矿工艺具有一步熔炼,高效分离提取钒、钛的优势。然而,碳酸钠在反应中的作用以及反应机理尚未系统研究。 本文在1073–1473 K的反应温度和氩气气氛下,研究了在碳酸钠辅助下钒钛磁铁精矿的碳热还原过程,并通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究了反应过程的相转变。研究结果表明,钒钛磁铁矿、石墨和碳酸钠的质量比为100:25:60,温度为1473 K为较好的反应条件。通过研究碳酸钠和钒钛磁铁矿的焙烧过程,发现熔融碳酸钠和酸性氧化物（如Fe₂O₃, TiO₂, Al₂O₃和SiO₂）结合,破坏钒钛磁铁矿的结构,形成富含钠的熔体,同时释放出FeO和MgO。因此,碳酸钠加快了铁氧化物的还原速率。此外,碳酸钠的加入降低了熔渣的黏度,有利于还原铁颗粒的团聚和渣-铁分离。因此,碳酸钠辅助碳热还原是一种具备良好前景的低温处理钒钛磁铁矿的方法。     

铝粉对钒钛磁铁精矿碳热还原及熔分过程的影响

研究了铝粉对钒钛磁铁精矿碳热还原及熔分过程的影响。结果表明：添加铝粉能提高钒钛磁铁精矿碳热还原反应速率。铝粉添加量越大,还原反应越快。在还原反应过程中,铝热还原反应的发生放出了大量热量,并在其反应界面周围形成局部高温,从而强化碳热还原反应过程,同时促进新生金属铁聚集长大。添加1%铝粉可稍微改善渣金分离;当铝粉添加量大于2%时,由于TiC的生成,渣的流动性变差,渣铁分离效果恶化。     

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。     

攀枝花钛精矿碳热还原-真空冶炼工艺

运用FactSage软件对攀枝花钛精矿碳热还原后在真空条件下的分离行为进行热力学计算。结果表明:在配碳量12%(质量分数),压力100 Pa,温度高于1 300℃时,气相中开始产生Mg,SiO和Mn蒸气;当温度为1 750℃时,整个体系内各物质含量趋于稳定值,钛渣品位(折算TiO2)可达94%。在同样的配碳量下,温度为1 550℃,压力低于1 000 Pa时,气相中也产生Mg,SiO和Mn蒸气。在碳管炉进行了预还原后钛精矿的真空冶炼实验,结果表明:金属铁已明显挥发出来;渣的主要物相为Ti2O3,TiO和少量的金属铁,钛渣品位高达93.35%(质量分数),CaO含量小于1.05%(质量分数),MgO含量小于0.42%(质量分数)。     

Fe2O3转变为Fe3O4粉末的微波碳热还原

以活性炭为还原剂及以氩气为保护气,采用微波碳热还原的方法,将弱磁性的Fe2O3还原成强磁性的Fe3O4,并研究焙烧温度、保温时间以及SiO2粉末的加入对其还原焙烧成分及磁化效果的影响规律.结果表明:在配碳量一定的条件下,焙烧温度是微波碳热还原的关键因素,随着温度的升高,还原产物中Fe3O4的含量发生有规律的变化;650℃、保温5 min的条件下经微波还原后生成了纯Fe3O4粉末,其磁化率和还原度分别达到理论值2.33和11.11%;含SiO2的Fe2O3粉末在750℃以上进行微波还原,会生成大量的硅酸亚铁和氧化亚铁,导致Fe3O4含量降低,恶化还原焙烧指标,所以微波磁化焙烧的最佳温度应在570~650℃.     

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.     

钒钛磁铁精矿直接还原过程中金属铁颗粒长大特性

通过钒钛磁铁矿精矿直接还原实验,研究了不同还原剂和添加剂对还原过程金属铁颗粒长大的影响.提高还原温度能促进还原产物中金属铁颗粒的长大,金属铁颗粒中V含量也显著增加.与用无烟煤和褐煤还原产物相比,用烟煤还原产物中金属铁颗粒明显长大,这是由烟煤中高灰分含量所引起的.金属铁颗粒长大机理的研究表明:Na2CO3和Na2SiO3的熔点较低,且能破坏铁橄榄石和铁尖晶石的结构,并生成一些低熔点物质,而SiO2能与铁橄榄石形成低共熔混合物.这些低熔点物质都有助于改善金属铁相的扩散,从而促进金属铁颗粒长大.     

添加剂对钛精矿固相碳热还原强化作用的比较

利用热重分析法研究了硅铁、硼砂、碳酸钠三种不同添加剂对钛精矿固相碳热还原行为的影响.对这三种添加剂的TG,DTG,DSC曲线进行分析,结果表明硅铁会使钛精矿在还原过程中的失重率减少;而碳酸钠和硼砂会使钛精矿在还原过程中的失重率增加.三种添加剂都可以使达到最大反应速率时的温度降低.碳酸钠和硼砂可以显著提高其最大反应速率,分别提高了013%/min和018%/min;硅铁使最大反应速率降低.其强化还原机理为硅铁为反应提供一定热量,提高了反应体系的温度;硼砂促进还原过程中反应物的传输;碳酸钠可以增强碳的气化反应.     

B2O3对磁铁矿烧结过程铁酸钙形成的影响

研究了磁铁矿烧结过程初期液相的形成及加入Ｂ２Ｏ３ 对铁酸钙生成的影响。在磁铁矿烧结过程中,初期液相形成于ＦｅＯｎ－ＣａＯ－ＳｉＯ２系;ＣａＯ溶解于ＦｅＯｎ－ＣａＯ－ＳｉＯ２ 系初期液相,饱和时析出２ＣａＯ·ＳｉＯ２（Ｃ２Ｓ）。在冷却带,由液相中进一步析出Ｃ２Ｓ,同时析出铁酸钙。加入含硼物质可增加铁酸钙的生成量,减少硅酸钙的生成量。     

弱电场干预对地热水中CaCO3结垢过程及形态的影响

采用电化学阻抗法，探究了在外加弱电场干预情况下，地热水溶液中及金属表面的结垢过程变化。实验结果表明，外部电场的干预会有效降低金属表面的结垢程度，长时间维持金属自身的电化学特征。外部电场干预下，因表面结垢程度的减少腐蚀电位不断发生负移；同时，电场干预下液相成垢过程发生变化，CaCO₃产物提前进入稳定的方解石晶型，使得大量的垢产物在液相中完成生长，随液体流动带走，也会进一步减少析晶垢向金属表面迁移沉积的风险.     

辽东半岛黄土中CaCO3含量及其环境意义

黄土是第四纪的典型沉积物,与其气候变化关系十分密切,因此在气候与环境的研究中占有十分重要的地位。本文主要以大连七顶山黄土剖面为研究对象,定量分析黄土剖面中的CaCO3含量。并将其与黄土高原地区等地的黄土中的CaCO3含量进行对比,以此分析探讨第四纪时期辽东半岛的环境变化,推测出辽东半岛马兰黄土形成时比离石黄土形成时的气候较干冷等特征,为以后进一步研究辽东半岛的气候与环境的演变做铺垫。     

纳米SiO2和CaCO3对超高性能混凝土性能的影响

制备超高性能混凝土(简称UHPC)时掺入纳米材料能够明显提高其强度,通过试验对比分析了标准养护和热水养护条件下纳米SiO₂和纳米CaCO₃对UHPC性能的影响,结果表明：同种养护方式,不同掺量下,两种纳米材料均会不同程度上降低UHPC的流动度,但纳米CaCO₃对UHPC流动度的降低程度较小。相同掺量下,热水养护的效果优于标准养护。热水养护时,纳米SiO₂在掺量为2%时,对UHPC的抗压强度和抗折强度提升效果最好,抗压强度最高可达143.8 MPa,提升了13%;纳米CaCO₃在掺量为3%时,对UHPC的抗压强度和抗折强度提升效果最优,抗压强度最高可达到138.3 MPa,提高了9%。     

赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律

以20%CO-80%CO_2(质量分数)为还原流化气体,借助光学显微镜、扫描电镜研究赤铁矿流化床还原过程中磁铁矿的形成与生长规律。研究结果表明:新生磁铁矿晶核呈针状,长度不一且优先在赤铁矿颗粒的边缘处形成;还原温度和焙烧时间对产物磁铁矿层的厚度影响显著,随着还原温度升高和焙烧时间延长,产物磁铁矿层厚度增加;磁铁矿的生长过程可分为2个不同的阶段即诱导期和生长期,且产物磁铁矿层厚度增长与还原时间的关系符合抛物线定律;在诱导期,生长过程的指前因子k_0=1.95×10~5μm~2/min,活化能ΔE_a=60.86 kJ/mol;在生长期,生长过程的指前因子k_0=9.77×10~4μm~2/min,活化能ΔE_a=35.71 kJ/mol。     

海滨钛磁铁矿精矿直接还原制备钛酸镁纯度的因素分析

Magnesium titanate was prepared directly through external coal reduction of seashore titanomagnetite concentrate and magnesium oxide (MgO). The effects of roasting temperature and the type and dosage of reductants on the purity of generated magnesium titanate particles were systematically investigated. Scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy analyses were performed to characterize the magnesium titanate particles and observe their purity under different conditions. Results showed that the roasting temperature remarkably influenced the purity of magnesium titanate. At 1200, 1300, and 1400°C, some magnesium ferrite and magnesium aluminate spinel were dissolved in magnesium titanate. However, as the roasting temperature increased to 1500°C, relatively pure magnesium titanate particles were generated because no magnesium ferrite was dissolved in them. The type and dosage of the reductants also remarkably affected the purity of magnesium titanate. The amount of fine metallic iron disseminated in the magnesium titanate particles obviously decreased when lignite was used as a reductant at a dosage of 70wt%. Thus, high-purity magnesium titanate particles formed. At a roasting temperature of 1500°C and with 70wt% lignite, the magnesium titanate product with a yield of 30.63% and an iron content of 3.01wt% was obtained through magnetic separation.     

纳微结构CaCO3的水热法制备及其摩擦学性能研究

无水碳酸钠和硝酸钙为原料,用水热法制备了碳酸钙粉体.通过SEM、XRD、FT-IR对CaCO3粉体的形貌和结构进行了表征.将不同条件下制备的CaCO3粉体用油酸进行修饰后,在四球摩擦磨损试验机上考察其作为润滑油添加剂的摩擦学性能.     

硼铁矿碳热还原过程中MgO的挥发

在热力学分析的基础上,研究了碳热还原硼铁矿过程中MgO的还原挥发过程.结果表明,试样的总失重率随着温度的升高而增大,1 400~1 450℃时很快达到最大值,最大失重率为61.8%.MgO以镁蒸气的形式挥发而造成失重,试样中MgO最大失重率达到98.0%.挥发过程中又被重新氧化,一部分在炉管底部形成羽毛状的白色晶体,另一部分和硼、硅的挥发物一起在炉管口形成白色粉末,附着在炉管壁上.证明了碳热还原硼铁矿过程中MgO有挥发现象.     

真空碳热还原过程中二氧化硅的挥发行为

为了解在真空碳热还原过程中SiO2的还原特性以及还原过程中的主要影响因素,对二氧化硅的还原过程进行热力学分析,得出化学反应自由能和临界温度。在系统压力为2~200 Pa条件下,以分析纯SiO2和Fe2O3为原料,采用XRD,SEM,EDS和化学成分分析等手段,研究Fe/Si摩尔比、配碳量、反应时间、还原剂粒度和升温速率对硅的挥发率和还原反应速率的影响。实验结果表明:在100 Pa条件下,SiO2的临界反应温度为1 330~1 427 K。SiO2发生气化反应生成的SiO气体挥发至石墨冷凝系统歧化生成Si和SiO2,造成硅的损失,且有部分SiO气体和石墨反应生成SiC;增大Fe/Si摩尔比和配碳量以及减小还原剂粒度均降低了硅的挥发率,提高了SiO2还原反应速率;延长反应时间和提高升温速率增加了硅的挥发率。     

铁基换热面CaCO3析晶污垢结合力分子动力学模拟

为了研究腐蚀产物Fe2O3在污垢与换热表面相互作用时的作用机理,采用分子动力学(MD)方法模拟了Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的体系,并且对2个体系进行吸附过程的平衡处理,通过计算2个体系吸附后的各种能量推导出吸附结构中结合能的大小,将Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)的2个体系的结合能进行了比较。计算结果表明:Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的结合能要比Fe吸附方解石(1-10)晶面的结合能高,同时,径向分布函数的计算也进一步证明了该结果。该理论计算得出,Fe的腐蚀产物Fe2O3吸附的污垢比Fe吸附的污垢更难以清理。