碳热还原

摘要： 对铁酸锌非等温碳热还原反应动力学及其还原反应机理进行了研究.通过不同温度条件下还原后的铁酸锌团块物相分析(XRD)对其碳热还原的物相转变过程进行了解析,950°C时出现FeO_(0.85)·xZnO无定型物质,此时Fe^(3+)被还原成Fe^(2+).探讨了铁酸锌碳热还原过程转化率与转化速率的关系,该还原过程可以划分为三个阶段,第二阶段的转化率变化最大(0.085~0.813).最后,通过等转化率法和主曲线拟合法对不同升温速率条件下铁酸锌碳热还原第二阶段的动力学进行了分析,可以得出第二阶段的平均活化能为362.16 kJ·mol^(–1),且该阶段活化能为331.01~490.04 kJ·mol^(–1),变化较大,说明这一阶段发生的反应较为复杂,且各反应之间的活化能差异明显,二级化学反应是这一阶段的主要控速环节,并确定了第二阶段的主要控速方程.

摘要： 为进一步提高硅灰的经济价值并减少环境污染,首先对硅灰回收利用制备硅铁合金过程中可能发生的反应及其热力学可行性进行了研究,分析了炉内发生的反应过程,并将冶炼温度确定为1700°C;然后向硅灰中添加Fe粉及石油焦并经碳热还原反应成功冶炼出Si含量为34.85%的硅铁合金。合金成分主要是Fe和Si,且成分均匀、结构清晰。证实了硅灰碳热还原法制备硅铁合金的可行性,结果可为实现硅灰固废的回收利用提供一条新的工艺路线。

摘要： 利用高能球磨机和微波烧结炉研究机械活化对Nb_(2)O_(5)微波碳热还原的影响,对不同球磨时间、不同加热温度下Nb_(2)O_(5)的还原情况进行分析。使用电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和失重率等手段研究了Nb_(2)O_(5)的还原情况和微观组织形貌。结果表明,在相同的烧结温度下,Nb_(2)O_(5)的失重率随球磨时间的延长而增加;在球磨20 h,1200°C微波烧结时,可将大部分Nb_(2)O_(5)还原成NbC,并在球磨30 h,1400°C微波烧结时,成功制得金属铌。机械活化可以加快Nb_(2)O_(5)微波碳热还原的进程,降低反应温度。

摘要： 目前铌资源的研究大多处于常规加热阶段,因为能耗高、冷中心等问题无法广泛推广。微波加热技术是一种新型加热技术,可以有效避免冷中心等问题。借助微波马弗炉将铌精矿碳热还原反应与微波加热相结合,探究还原温度、配碳比及保温时间对铌精矿金属化率的影响,以及金属颗粒的成长行为。研究结果表明,微波加热在碳热还原反应中优于常规加热,在微波加热下,还原温度为1100°C、保温30 min、配碳比为1时,金属化率达到94.84%;1000°C时NbC开始生成,1100°C时铌钛产物主要为(Ti,Nb)C,1300°C时,钛的产物主要以TiC形式存在。

摘要： 采用热分析动力学方法,研究了Na_(2)CO_(3)作用下硅镁质型红土镍矿非等温碳热还原的动力学规律,确定了主要的动力学参数,查明了还原过程的物相变化。结果表明:添加Na_(2)CO_(3)可降低碳热还原开始温度约250°C,并加速碳的气化反应;碳热还原过程可分为三个阶段,即初始阶段(α=0~0.15)、中期阶段(α=0.15~0.60)和衰变阶段(α=0.60~1.0)。初始阶段的活化能随着还原反应的进行由223 kJ/mol快速下降到76 kJ/mol,受二维扩散控制;中期阶段活化能先增加后降低,该阶段受化学反应控制;衰变阶段主要发生FeO及Fe_(2)SiO_(4)的还原反应,活化能由184 kJ/mol缓慢减小到132 kJ/mol,随后又增加到173 kJ/mol,该阶段受化学反应控制。与无添加剂相比,添加Na_(2)CO_(3)后极大地促进了红土镍矿的碳热还原,降低了整个过程的活化能。

摘要： 为回收利用硅灰,将硅灰通过碳热还原法制备了SiC粉体。研究不添加切割废料时温度(1550、1650、1750、1850°C)对冶炼效果的影响。在较优冶炼温度基础上,研究了切割废料添加质量(分别为硅灰添加质量的5%、15%、25%、35%、50%)对制备碳化硅粉体的影响。结果表明:最佳冶炼温度为1750°C,此时产物中SiC含量为92.47%(w);切割废料最优加入量为硅灰添加质量的25%,得到的产物中SiC含量为95.36%(w)。切割废料加入量为硅灰添加质量的25%时,显著提高了产物中SiC的纯度,对实现两种固废共同回收利用,环境保护以及解决资源浪费问题具有重要的意义。

摘要： 以锆英石、硼酸和炭黑为原料,在流通氩气气氛中于1500°C煅烧制备ZrB_(2)-ZrO_(2)-SiC复合粉体,研究了保温时间(分别为3、6和9 h)和添加剂AlF_(3)添加量(质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)对合成产物物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)将锆英石在流通氩气气氛中于1500°C碳热还原可制备ZrB_(2)-ZrO_(2)-SiC复合粉体;ZrB_(2)、ZrO_(2)呈粒状,SiC呈纤维状。2)随着保温时间的延长,ZrB_(2)的量逐渐增多,m-ZrO_(2)和SiC的量均逐渐减少,非氧化物ZrB_(2)、SiC、ZrC的总量逐渐增多。3)与未添加AlF_(3)的试样相比,添加0.5%(w)AlF_(3)的试样中m-ZrO_(2)量显著减少,ZrB_(2)的量显著增多,SiC的量有所减少;但随着AlF_(3)添加量从0.5%(w)增加到2.5%(w),m-ZrO_(2)的量逐渐增多,ZrB_(2)的量逐渐减少,SiC的量变化不大;AlF_(3)的适宜添加量应为0.5%(w)。

摘要： 借助X射线衍射、扫描电镜和能谱分析对铜渣碳热还原过程中的物相变化及铅锌脱除规律进行研究,并进一步分析铅锌脱除机理。研究结果表明:铜渣中的铅主要赋存于玻璃体中,而锌主要分布在铁橄榄石相中。碳热还原过程中焙烧温度的升高及时间的延长均促使铜渣中主要物相铁橄榄石分解为金属铁和二氧化硅固溶体,同时有效提高铅锌脱除率。铅脱除率与铁还原度间的线性关系较差,而锌脱除率与铁还原度间具有较好的线性关系,这主要是因为铅锌在铜渣中的存在形式不同。

摘要： 提升厨余垃圾厌氧反应器运行稳定性和物料产甲烷潜能是实现生活垃圾资源化利用的关键技术手段。本研究选取赤泥、废铁泥、污水厂污泥和废木料为原料,通过碳热还原法制备得到3种碳热还原铁基生物炭复合材料:碳还原赤泥(BC-ZVI1)、碳还原铁泥(BC-ZVI2)和碳还原芬顿污泥(BC-ZVI3),研究其作为添加剂对厨余垃圾厌氧消化产甲烷的促进作用。结果表明:与同类研究中常见的单独添加生物炭(BC)和零价铁(ZVI)相比,其中两种复合材料添加对厨余垃圾厌氧消化产甲烷具有更为显著的促进作用,BC-ZVI1的促进效果最佳。在有机容积负荷(以VS计)为14.07 g/L,接种比I/S为1:2,BC-ZVI1投加量(以VS计)为0.4 g/g的条件下,BC-ZVI1组甲烷产率(以VS计)达到310.66 mL/g,比甲烷活性(以VS计)达到14.17 mL/(g·d),分别比单独添加BC和ZVI组提高36.57%、51.79%和64.77%、78.91%。BC-ZVI1对体系pH的缓冲、氨氮的去除以及丁酸向乙酸转化的促进作用是其促进厨余垃圾厌氧消化产甲烷的主要原因。

摘要： 针对白云鄂博铌精矿利用工艺的成本高、过程复杂、能耗大的特点,引入微波场,考察温度对铌精矿还原的影响,并对其进行形貌及动力学分析。结果表明,微波场中铌精矿碳热还原反应机理属于三维扩散,动力学方程为y=1-(2/3)α-(1-α)^(2/3),表观活化能E_(a)=131.654 kJ/mol,微波加热相对于常规加热具有加快反应速率、降低反应活化能的效果。

摘要： 为揭示预氧化钛精矿碳热还原机理,以焦粉为还原剂,开展了预氧化钛精矿含碳球团等温碳热还原实验研究,采用积分法进行了碳热还原动力学分析,还原温度分别为1000、1100、1200和1300°C.氧化钛精矿中铁氧化物还原度随还原温度和时间增加而增加,还原度可达91％.氧化钛精矿在1000～1300°C固相还原前期(60min)受扩散控制,反应活化能为93.53KJ/mol.氧化钛精矿碳热还原过程物相转变历程为:Fe2TiO5→Fe3Ti3O10→FeTiO3,物相转变过程增加颗粒内部空隙,增加还原比表面积,改善还原过程气体扩散条件,加快还原初期化学反应速率.

摘要： 探寻有效回收铜冶炼渣中的铁的工艺.以铜冶炼水淬渣为原料,无烟煤作还原剂,CaCO3为脱硫和脱硅的促进剂,按照一定比例混合均匀后,采用原位碳热还原工艺还原渣中铁的化合物为海绵铁.结果表明:铜渣:无烟煤=2:1,C/S(CaO/SiO2)=1:1,焙烧温度1150～1200°C,焙烧时间4～4.5h时铁的金属化率最佳,最佳条件下铁的金属化率可达90％以上.研究表明添加剂CaCO3不仅可以做脱硫剂和促进布多尔反应的助剂,且钙阳离子与硅氧复合阴离子的结合力远大于铁阳离子与硅氧复合阴离子的结合力,促使CaO与铁橄榄石中的SiO2相结合,实现FeO以自由态存在,保证了还原过程顺利进行.

摘要： 与传统工艺相比,微波作用下高磷矿碳热还原有很大的区别.本文选用具有代表性的实验原料高磷鲕状赤铁矿和无烟煤进行实验,研究了温度对转化率的影响,对实验结果进行分析,得出了最适宜温度为1000°C左右.对实验过程中的试样进行了矿相分析,观察不同反应时间的显微结构.观察发现:煤粉不均匀的围绕在高磷矿周围进行还原反应,形成星点状金属铁,进而形成条状结构;随着反应时间的增加矿物内部也出现了碳,碳是吸收微波的良好物质,可形成微波热点,有利于碳在金属铁中的扩散还原,加速了碳热还原.

摘要： ZrB2的熔点极高(约为3245°C)、强度和硬度大、热膨胀系数低,而且具有良好的化学稳定性、耐高温等特点,是超高温陶瓷最具有潜力的候选材料.本文以氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O),硼酸(H3BO3)以及葡萄糖(C6H12O6)等为原料，采用溶胶-凝胶、碳热还原工艺合成了ZrB2超细粉体，所制备的超细粉体的纯度高，晶粒度约为40nm.

摘要： 多孔氮化硅陶瓷由于其耐磨损、耐腐蚀、抗热震性好、耐高温蠕变、自润滑好、化学稳定性、介电常数低、介电损耗小等特点,被广泛用作气体及液体过滤材料、热交换器、净化分离、化工催化载体、高级保温材料及透波材料等.在多孔氮化硅陶瓷的液相烧结过程中,烧结助剂产生的玻璃相影响多孔氮化硅陶瓷的性能,限定了高温的应用,为了提高材料高温性能及介电性能,以液相烧结的多孔氮化硅陶瓷为基体,去除晶间玻璃相后渗入酚醛树脂/SiO2混合溶胶,通过碳热还原法制备无晶间玻璃相多孔氮化硅陶瓷.

摘要： 本研究的目的是开发出一种廉价且工艺简单的ZrCO/C复合气凝胶的制备方法.使用廉价的氧氯化锆(Zr)为锆源,间苯二酚(R)与甲醛(F)为碳源,通过溶胶-凝胶法结合CO2超临界干燥工艺制备间苯二酚-甲醛/ZrO2(RF/ZrO2)复合气凝胶,再经过碳热还原处理后得到块状ZrCO/C复合气凝胶.采用SEM/TEM/和氮气吸附孔结构分析仪等表征测试手段对耐高温ZrCO/C复合气凝胶的微观形貌和孔结构进行表征.研究不同热处理制度对ZrCO/C复合气凝胶性能的影响规律.实验结果表明:ZrCO/C复合气凝胶在1500°C处理下可以发现明显的ZrC峰.ZrCO/C复合气凝胶最大的比表面积为637.42m2/g.同时,碳纤维增强ZrCO/C复合气凝胶室温热导率最低达到0.057W/(m·K),可广泛应用于工业高温设备领域.

摘要： 为充分回收利用钢铁厂粉尘中的有价元素,本文首先对钢铁厂烧结机尾灰和电炉灰两种粉尘进行基础物性分析,随后将这两种粉尘与还原剂以及黏结剂混合后压制成自还原粉尘团块,采用转底炉工艺对粉尘压块进行等温下的还原熔分实验,考察不同碱度和配碳量对压块熔分行为的影响,结果表明碱度为0.7、C/O为0.7时粉尘团块熔分效果最好.结合含碳球团的二步还原理论对团块碳热还原过程以及通过XPV-400E透反射偏光显微镜观察对团块熔分机理进行了探讨,可以得出碳热还原和间接还原共同决定了粉尘团块的还原过程,熔分是金属铁和渣相分别聚集长大的过程.

摘要： 文章结合铜冶炼厂产生的含砷石膏渣成分特点和铜冶炼工艺流程，提出碳热还原分解法处置该类废渣，可实现石膏渣无害化处置、砷及挥发性重金属回收和硫资源利用。在分析石灰铁盐法含砷石膏渣的物相组成与浸出毒性基础上,开展了石膏渣-煤粉的TG-DSC和固-固反应研究,探索了石膏渣碳热还原分解行为及砷迁移规律.结果表明:石膏渣在1000°C时的失重率接近50％,石膏渣与煤粉质量比为40:1时能够有效促进热分解,具有较高的失重率;石膏渣-煤粉反应过程中,分解残渣出现CaSO4→CaS→CaO的物相转变,还原分解后期CaSO4→CaO/SO2转变较为彻底,挥发率为45.29％、减容率为65.83％,气体产物成分为SO2和CO2,挥发性烟尘主要成分为As2O3;分解残渣微观结构较为致密,砷浸出毒性为1.05mg/L低于《GB5085.1--2007》限值,浸出率仅为原石膏渣的1/236,残留的63.38％砷被有效固化在分解残渣中.碳热还原分解实现了石膏渣的无害化处置、硫资源利用和砷的富集.

摘要： TiC晶须具有晶体结构缺陷小、硬度高、抗弯强度高、熔点高、热稳定性好等优点,常作为金属基复合材料的增强颗粒.本文利用新颖的前驱体法制备了纳米TiC晶须.采用SEM、XRD检测手段表征TiC晶须的相组成以及显微形貌,探讨了不同卤化剂、催化剂及其添加量对晶须合成的影响.实验结果表明:利用"前驱体+气氛碳热还原"技术在1300°C下,能成功的合成纳米TiC晶须,直径在100～200nm范围.催化剂NiCl2的添加量过少生成的TiC晶须晶粒粗大、形状不规则,产量低;而过多则会形成大量的颗粒;当添加量为TiO2量的40％,晶须品质最好.与其它卤化剂相比,使用低成本NaCl能获得较好品质的TiC晶须.卤化剂NaCl的添加量过少会使晶须晶粒粗大,长径比变小,表面粗糙;而添加量过多则会影响晶须的生长方向,产生絮状物;当添加量为TiO2的80％,得到了品质较好的晶须.

摘要： 通过对攀钢高炉渣碳化过程的热力学计算和泡沫渣成因分析,提出改变熔渣性质和解决CO气体集中释放问题是控制泡沫渣的主要方向.

摘要： 本发明公开了一种水泥窑热碳还原脱硝的还原气氛快速形成方法，本方法可在分解炉内快速有效地形成还原气氛，能保证还原区域内还原性气体含量高，从而促进热碳还原脱硝反应的进行，大幅提高了热碳还原脱硝效率；同时本方法对水泥窑稳定性影响小，操作简便灵活，成本较低。

摘要： 本发明公开了一种硼热还原与碳热还原协同调控合成ZrB2‑SiC复相粉的方法，是以硝酸氧锆、正硅酸乙酯、氨水、非晶态硼粉和碳粉为原料，通过硼热还原与碳热还原协同调控方法在较低温度1550°C下合成ZrB2‑SiC复相粉。本发明制得的ZrB2‑SiC复相粉的颗粒直径为200～300nm，长度为650～850nm。

摘要： 本发明公开了一种采用硼热还原与碳热还原协同调控合成亚微米ZrB

摘要： 本发明公开了一种高温埋碳碳热还原制备高纯β型‑碳化硅微纳粉体的方法。硅粉与可膨胀石墨按比例进行配料、混合均匀，获得混合原料；将混合原料通过坩埚以及由石墨纸、耐火棉、石墨粉组成的覆盖层埋碳封装；将埋碳后物料坩埚放入高温烧结炉中，高温发生碳热还原反应；待物料完全冷却后，将坩埚取出，去除覆盖层后得到碳化硅粉体，将碳化硅粉体放入马弗炉中在氧气氛围中高温煅烧；以球磨等方式进行分散；碳化硅粉体经酸洗、水洗后得到β型‑碳化硅微纳粉体。本发明采用高温埋碳碳热还原方式制备的β型‑碳化硅微纳粉体为微纳米级，一级粉体提纯细化后产率高，且工艺简单、成本低，适宜大规模工业化生产。

摘要： 本发明公开了一种硼热还原与碳热还原协同调控合成ZrB2-SiC复相粉的方法，是以硝酸氧锆、正硅酸乙酯、氨水、非晶态硼粉和碳粉为原料，通过硼热还原与碳热还原协同调控方法在较低温度1550°C下合成ZrB2-SiC复相粉。本发明制得的ZrB2-SiC复相粉的颗粒直径为200～300nm，长度为650～850nm。

摘要： 本发明公开了一种采用硼热还原与碳热还原协同调控合成亚微米ZrB

摘要： 本发明涉及一种碳热预还原与气基深度还原及同步冷却炼铁方法，属于非高炉炼铁领域，解决了现有球团碳热还原度低、气基还原速率慢、冷却时间长以及气基还原时还原段和冷却段气源不同导致气源隔离控制系统复杂的问题。本发明的碳热预还原与气基深度还原及同步冷却炼铁方法，包括：步骤1、利用转底炉对含碳球团进行预还原，获取多孔预还原金属化球团；步骤2、将多孔预还原金属化球团热态排入竖式还原冷却反应器中，与冷态还原气逆流还原及换热；步骤3、还原换热后的高温气体经余热锅炉换热利用物理热，冷却后的气体经除湿、除杂后，将未反应的还原气返回竖式还原冷却反应器循环利用。本发明实现了在3～5h内达到球团金属化率大于90％的高还原度效果。

摘要： 本发明公开了一种碳热还原法生产金属镁用还原剂及其制备方法，按照质量比由废旧阴极和炭素材料组成；废旧阴极：炭素材料＝1:0～9。所述制备方法包括：将铝电解废旧阴极破碎至3mm以下，按照质量比废旧阴极：炭素材料＝1:0～9的比例混合均匀；将制得的混合物入球磨机进行干磨，制得粒度为100目以下的还原剂粉末。本发明以铝电解废旧阴极替代部分无烟煤、焦炭或石油焦，减少了这些不可再生资源的消耗，降低了还原剂成本；还原剂中含有氟化钠、氟化钙和冰晶石等氟化物，作为还原剂进行碳热还原制备金属镁时，不需要另外添加催化剂，节约了成本；还原剂中含有一定量的金属铝，其具有较强的还原活性，可以降低碳热还原所需温度。

摘要： 本发明提供了一种碳热还原法制备氮化铝粉体的除碳方法，包括以下步骤：S1.将碳热还原法制备的氮化铝粉体置于气流分级机中进行分级处理，通过调节进料速率和气流速度，使所述氮化铝粉体中大部分碳随气流进入所述气流分级机的二级收集器中，而氮化铝进入所述气流分级机的一级收集器中；S2.收集所述一级收集器中的氮化铝粉体在空气中高温煅烧除碳。

摘要： 本实用新型属于碳氧化钛制备技术领域，尤其为一种用于钛铁矿精矿碳热还原制取碳氧化钛的设备，包括有底板，底板顶端中心两侧对称固定有高凹型架和低凹型架，高凹型架和低凹型架顶端中心均开设有安装圆槽，高凹型架上设置有研磨组件，研磨组件包括有研磨气缸、支架、八边研磨箱、研磨槽、出料管、电磁阀和研磨球，低凹型架上的安装圆槽内安装有压制气缸，压制气缸内部的活塞杆端部固定有压制盘，底板顶端中心开设有滑槽，滑槽内部滑动有滑块，滑槽两端中心固定有电磁铁杆，电磁铁杆活动贯穿滑块，滑块顶端中心固定有垫盘，垫盘顶端中心安装有料筒。