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.     

硫铁矿烧渣水热法合成纺锤形α-Fe2O3

运用XRD、TEM等测试手段,对硫铁矿烧渣水热法合成的纺锤形α- Fe2O3的工艺进行了研究.结果表明以Fe(OH)3为前驱体水热合成纺锤形α-Fe2O3的适宜条件是搅拌速率500 r/min,升温速率2.5 ℃/min,加热到(170±2) ℃水热反应1.5 h,快速冷却.反应系统中NaH2PO4的加入量对产物的α-Fe2O3轴比有显著影响.NaH2PO4对α-Fe2O3形貌的影响机理为NaH2PO4与水热反应的前驱体Fe(OH)3、中间体α-FeOOH和产物α-Fe2O3的络合作用,抑制了α-Fe2O3晶核的成核速率并控制了α-Fe2O3在不同晶面的生长速率.     

Fe--Sialon复合材料中 Fe3 Si 合成热力学分析及实验验证

对淤泥沙原料中Fe3 O4及其中间产物FeO和Fe可能参与的反应进行了热力学分析。结合绘制的不同CO分压下Fe-Si体系在C和SiO2过量下的优势区相图及Fe-O-N体系热力学参数状态图,得出体系中Fe元素最终以Fe3 Si形式存在,为淤泥沙合成O′-Sialon-SiC-Fe3 Si (即Fe-Sialon)复合材料提供了热力学理论依据。在热力学分析的基础上,以淤泥沙为主要原料,采用碳热还原氮化法制备了Fe-Sialon复合材料,并借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和显微形貌进行了表征,得出产物的主晶相为O′-Sialon,还含有少量的SiC和Fe3 Si相,晶粒呈现为纤维状、絮状或短柱状,与热力学分析结果( Fe元素最终以Fe3 Si存在)吻合。     

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。     

硫铁矿烧渣水热法合成形貌可控的氧化铁

以硫铁矿烧渣硫酸浸出液与氨水反应制备的Fe(OH)3胶体为前驱体,采用水热法合成不同形貌的氧化铁粒子。在中性介质中考察反应温度、物质的量比(n(Fe2+)/n(Fe3+))、水热体系总Fe浓度及晶种量对水热法氧化铁物相、形貌和粒径的影响。采用X线衍射仪、扫描电镜、透射电镜及选择区域电子衍射对水热产物物相和形貌进行研究。研究结果表明:反应温度为230℃,n(Fe2+)/n(Fe3+)为0.1以及水热体系总Fe浓度为1.25 mol/L和晶种量为2 g时,水热产物为片状α-Fe2O3粒子;控制上述其他条件不变,当温度在140～260℃时,随着温度的升高,水热法产物由α-FeOOH相向α-Fe2O3相转变,α-Fe2O3粒子形貌由球形向小圆饼状和片状依次转变;当n(Fe2+)/n(Fe3+)在0～0.12时,随着n(Fe2+)/n(Fe3+)的增加,水热产物由α-Fe2O3相向α-Fe2O3和Fe3O4相转变,α-Fe2O3粒子形貌由球形逐渐向片状转变,其粒径由小变大;当水热体系中总Fe浓度为0.625 mol/L和1.875 mol/L时,水热法氧化铁分别为不均一形貌和球形;当没有加入晶种及晶种量为6 g时,水热...     

纺锤形α-FeOOH微晶的热处理工艺中氧化过程的最优化条件研究

本文研究了α-FeOOH微晶的热处理最后一个过程--Fe2O4→γ-Fe2O3这一氧化过程的工艺,考察了时间和反应温度对γ一Fe2O3磁粉性能的影响,确定了适宜的氧化工艺条件为;Fe3O4在180-200℃下通过空气氧化10-30min,并得到最佳性能产物组合为介于Fe3O4和γ-Fe2O3之间的固溶体。     

预氧化对钒钛磁铁矿球团矿相及内部结构的影响

以钒钛磁铁矿为原料制备氧化球团,利用XRD和SEM等手段,考察室温至500,700,900,1000,1100,1200,1250℃7种情况下预氧化球团的物相组成和微观结构.结果表明,当预氧化温度低于500℃时,球团内部发生γ-Fe2O3向α-Fe2O3的转变,未发生氧化反应;当预氧化温度高于500℃时,随着预氧化温度的升高,球团内部的TTM和FeTiO3氧化生成TTH和Fe2TiO5,白色物相(含Fe,V,Ti)聚合长大与黑色物相(Mg,Al,Si相)逐渐分离,且晶型由较为分散的颗粒状向紧密互联、结构力强的互联状转变.     

EDTA、Vc-H2O2-Fe3+-o-AP/CHCl3体系反应机理研究

本文研究了在弱酸性介质中,EDTA、Vc对H2O2-Fe3+-o-AP反应体系的影响,实验结果表明,在H2O2-Fe3+-o-AP反应体系中加入EDTA,由于EDTA对Fe3+的络合作用,使Fe3+的催化作用减弱,催化反应速度明显降低;加入Vc,由于Vc的还原作用,使Fe3+还原为Fe2+,Fe2+与H2O2发生Fenton反应,产生羟自由基,使催化反应速度明显增加.     

Ti-C-Al-Fe_2O_3反应体系的热力学及形成产物的分析

针对Ti-C-Al-Fe2O3体系进行了热力学计算,并结合DSC及XRD分析,为研究该体系反应合成TiC,Al2O3提供了理论依据.计算结果表明:该体系在发生SHS反应时,可以生成TiC,Al2O3,Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等产物,但TiC,Al2O3的热力学稳定性要远远大于Fe2Ti,TiAl3,Fe3C和Al4C3等相,因此,在1600℃的钢液引燃的SHS反应过程中,只能生成TiC,Al2O3两种产物.通过XRD分析也证明了在反应产物中只有TiC,Al2O3两种物质形成.     

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。     

Isothermal reduction kinetics and mineral phase of chromium-bearing vanadium-titanium sinter reduced with CO gas at 873-1273 K

Reduction of chromium-bearing vanadium-titanium sinter (CVTS) was studied under simulated conditions of a blast furnace, and thermodynamics and kinetics were theoretically analyzed. Reduction kinetics of CVTS at different temperatures was evaluated using a shrinking unreacted core model. The microstructure, mineral phase, and variation of the sinter during reduction were observed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and metallographic microscopy. Results indicate that porosity of CVTS increased with temperature. Meanwhile, the reduction degree of the sinter improved with the reduction rate. Reduction of the sinter was controlled by a chemical reaction at the initial stage and inner diffusion at the final stage. Activation energies measured 29.22-99.69 kJ/mol. Phase transformations in CVTS reduction are as follows:Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe; Fe₂TiO₅→Fe₂TiO₄→FeTiO₃; FeO·V₂O₃→V₂O₃; FeO·Cr₂O₃→Cr₂O₃.     

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.     

水热法制备α-Fe_2O_3纳米球及其光催化性质研究

以硝酸铁、草酸为原料,采用水热反应法合成球形α-Fe2O3纳米颗粒.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的物相和形貌进行表征,研究水热反应温度对物相形成和形貌影响的规律;同时以甲基橙溶液为目标降解物,以紫外灯为实验光源对产物进行了光降解性能测试.结果表明:水热反应温度的提高有利于α-Fe2O3晶体颗粒的晶化,并使其粒径分布均匀,形貌趋向于球形.在光催化性能测试中,随着光照时间的延长,纳米α-Fe2O3对甲基橙的降解率不断提高.     

纳米复合光催化剂制备及对PAR降解的研究

以钛酸四正丁酯和无水乙醇为主要原料,另掺杂一定比例的Fe3+,以溶胶-凝胶法制备Fe-TiO2复合光催化剂,并用XRD和SEM等手段进行表征。以4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)光催化降解为模型反应,在可见光条件下对所制备的催化剂催化性能进行表征和评价。结果表明,掺铁比不掺杂TiO2有更高的催化活性,同时也验证了锐钛矿型TiO2是催化活性最高的晶型。     

钛精粉氧化过程中物相转变

采用热重分析和恒温实验法研究了攀枝花钛精粉氧化过程中相的存在形式及其转变规律.X射线衍射结果和微观形貌分析表明:温度低于500℃,钛精粉未发生氧化反应;600℃时产生Fe2Ti3O9和TiO2相,其和原相Fe2O3相衍射峰强度均随温度的升高而增强;900℃时,Fe2Ti3O9相完全转变为Fe2TiO5相,且随温度的升高,TiO2相和Fe2O3相衍射峰强度逐渐减弱;在整个氧化过程中存在四个化学反应,其与烧结作用相互关联,使得氧化产物表面形成较多孔隙,变得凹凸不平且疏松.     

复合催氧化法处理生物难降解性有机废水

对于一些染料及其中间体生产过程中产生的废水，直接采用生化法处理往往较困难，采用化学氧化法处理效果较理想，臭氧氧化即是其中的一种，为了提高臭氧的氧化效果，降低处理成本，本研究采用某些金属氧化物、金属盐、Ｈ２Ｏ２、ＮａＣｌＯ与Ｏ３组成复合催化氧化体系，对难生物降解的水溶性染料，进行了处理研究，试验获得了满意的结果。     

简单溶剂热法制备纳米氧化铁

在溶剂热条件下成功制备了纳米α-Fe2O3.对产物进行了XRD、TEM、HRTEM及FESEM等表征.所得到的六方相的纳米α-Fe2O3平均粒径为200nm.通过改变实验的反应条件,可以控制纳米α-Fe2O3的形貌.并对产物的形成提出了可能的机理.     

烧成温度对Al_2O_3-Fe_2O_3复合材料性能的影响

以煅烧α-Al2O3粉、氧化铁为原料,采用MgO为添加剂,控制配料的Al2O3/Fe2O3的摩尔比为1、3、5,MgO引入量质量百分数分别为2%、4%、6%,成型压强为100 MPa,烧结温度为1500℃、1550℃、1600℃,保温3小时可获得Al2O3-Fe2O3复合材料,对烧后试样了烧结与抗热震性能研究。结果表明：控制Al2O3-Fe2O3复合材料试样AF34-2的Al2O3/Fe2O3摩尔比为3,MgO引入量为4%,烧成温度为1550℃保温3小时的工艺条件,可以制备出较高致密度、常温抗折强度及抗热震性能的Al2O3-Fe2O3复合材料。该复合材料试样AF34-2的SEM显微结构照片显示出材料晶粒间结合紧密,形成具有直接结合的镶嵌结构。     

磁性纳米Fe_3O_4与Fe_3O_4/TiO_2复合材料的制备

用共沉淀法制备了纳米Fe3O4.TEM及XRD的测定结果表明制备了尖晶石型纳米Fe3O4,VSM结果显示样品具有超顺磁性.在此基础上采用均匀沉淀法制备了Fe3O4/TiO2复合材料,XRD和UV-Vis结果表明制备出双层封闭结构的复合粒子的光吸收带发生了较大幅度的红移,并进入可见光区,同时吸收光强度也明显增大,这对开发日光型催化剂是十分有利的.     

低温合成TiO2/Fe3O4磁载光催化剂的光催化性能研究

采用化学共沉淀法合成的磁性纳米Fe₃O₄为磁核,以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法,在较低温度下合成了TiO₂/Fe₃O₄磁性光催化剂。利用XRD、TEM、SEM-EDX等分析方法对合成催化剂的相组成、形貌、粒度、元素分布等进行了表征;研究了不同焙烧温度及TiO₂/Fe₃O₄比例对降解罗丹明B光催化活性及磁分离回收性能的影响。结果表明,在100、300和450 ℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度(100 ℃)制备的催化剂具备较高的催化活性;当TiO₂质量分数处于67.3%～73.0%时,催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能;光催化剂TiO₂/Fe₃O₄（100 ℃,TiO₂质量分数70%）在循环使用5次后,在降解75 min时仍能达到对罗丹明B 99%的脱色率和90%的回收率。