真空碳热还原煅白制取金属镁的冷凝实验研究 被引量：5

1

作者 杨成博 田阳 +3 位作者 曲涛 王昱超 徐宝强 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1051-1056,共6页

简要分析了真空碳热还原煅白制取金属镁过程中镁蒸气冷凝所遇到的主要问题,并通过理论计算和实验提出了解决方案。首先从实验结果的对比中发现,真空碳热还原煅白的冷凝产物会发生燃烧甚至爆炸主要是钠钾等碱金属的自燃所引起的。在对冷... 简要分析了真空碳热还原煅白制取金属镁过程中镁蒸气冷凝所遇到的主要问题,并通过理论计算和实验提出了解决方案。首先从实验结果的对比中发现,真空碳热还原煅白的冷凝产物会发生燃烧甚至爆炸主要是钠钾等碱金属的自燃所引起的。在对冷凝区的热量分布进行计算分析后,对相应设备进行了改造,结果表明,改造后的冷凝设备对金属镁的直收率有很大提升。最后,对现存的传统真空冷凝设备提出了多级冷凝的改造方案,实验结果表明冷凝产物形貌发生明显改善,晶粒尺寸加大、氧化率降低,钾钠蒸气与镁蒸气分级冷凝,达到安全生产的要求。 展开更多

关键词 真空 碳热还原 煅白 蒸气冷凝

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MIVM在真空蒸馏分离锡锌合金中的应用及实验研究 被引量：6

2

作者 孔令鑫 杨斌 +4 位作者 李一夫 徐宝强 韩龙 李亮 刘大春 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期483-489,共7页

基于分子相互作用体积模型,首先使用牛顿迭代法结合Sn、Zn的无限稀活度系数γS∞n、γ∞Zn计算得出对势能相互作用参数Bij和Bji,并利用Bij和Bji计算Sn-Zn二元系的活度aSn、aZn,并将理论计算值与实验值进行对比分析,最后计算得到Sn-Zn合... 基于分子相互作用体积模型,首先使用牛顿迭代法结合Sn、Zn的无限稀活度系数γS∞n、γ∞Zn计算得出对势能相互作用参数Bij和Bji,并利用Bij和Bji计算Sn-Zn二元系的活度aSn、aZn,并将理论计算值与实验值进行对比分析,最后计算得到Sn-Zn合金真空蒸馏过程中的气液相平衡组成。结果表明:活度计算值和实验值吻合较好;蒸馏温度为1073 K,液相中含锡量为90%时,气相中含锡仅为0.00001%,Sn-Zn合金能够通过真空蒸馏实现良好分离。进一步实验验证结果表明,蒸馏温度1073K、恒温时间100 min,15 Pa条件下,液相中含锡为90%时,气相中含锡为0.002%,实验结果与预测结果吻合较好。此研究为真空蒸馏分离Sn-Zn合金提供了可靠的理论依据及预测模型。 展开更多

关键词 分子相互作用体积模型 真空蒸馏 锡锌合金 活度

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真空碳热还原分解硫酸钙热力学分析及实验探究 被引量：10

3

作者 燕春培 郁青春 +4 位作者 刘大春 孔祥峰 徐宝强 邓勇 杨斌 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期517-521,共5页

采用＂物质吉布斯自由能法＂讨论在常压和体系压强为50 Pa条件下,硫酸钙碳热还原分解的热力学条件并进行了实验探究。计算得出：在常压条件下,在500～800 K时,硫酸钙与碳反应生成CaS,当温度升至1400 K以上时,CaS与CaSO4发生反应生成CaO... 采用＂物质吉布斯自由能法＂讨论在常压和体系压强为50 Pa条件下,硫酸钙碳热还原分解的热力学条件并进行了实验探究。计算得出：在常压条件下,在500～800 K时,硫酸钙与碳反应生成CaS,当温度升至1400 K以上时,CaS与CaSO4发生反应生成CaO;当系统压强为50 Pa时,第一步反应温度为400～600 K,第二步则降至1100 K以下。实验结论：反应明显分两步发生,第一阶段在400～600 K,第二阶段反应起始于950～1000 K,最终固体产物主要为CaO,含有少量CaS。实验验证了理论计算的正确性,为硫酸钙真空碳热分解提供热力学理论依据和实验基础。 展开更多

关键词 CASO4 真空 碳热还原 热力学

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氧化铝真空碳热还原—氯化法炼铝的工艺研究 被引量：18

4

作者 袁海滨 朱富龙 +3 位作者 杨斌 郁青春 徐宝强 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期582-587,共6页

本文采用金属铝直收率、物料失重率、X射线衍射与扫描电子显微镜、能谱仪等手段与方法，研究了真空条件下氧化铝碳热还原温度、氯化铝升华速率、物料配比、碳热与氯化时间以及添加剂对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺的影响。研究结果表... 本文采用金属铝直收率、物料失重率、X射线衍射与扫描电子显微镜、能谱仪等手段与方法，研究了真空条件下氧化铝碳热还原温度、氯化铝升华速率、物料配比、碳热与氯化时间以及添加剂对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺的影响。研究结果表明，在50～100Pa时，碳热还原及氯化温度不高于1763K，控制无水氯化铝升华速率在0．32g／min以下，石墨还原剂与氧化铝摩尔比为3：1，碳热还原时间为40min，碳热-氯化时间为40—50min，物料不熔融、氯化铝升华孔不堵塞将有利于碳热-氯化过程的顺利进行。在1713—1723K时，石墨与氧化铝摩尔比为4：1，添加10．0％Fe2O3后，金属铝直收率达72．09％；1753—1763K时，添加2．5％-15．0％SiO2后，金属铝直收率与物料失重率均明显低于不添加者，对该法炼铝过程不利；1753～1763K时，石墨与氧化铝摩尔比为4：1，添加10．0％TiO2后，金属铝直收率达82．38％，该金属铝的纯度达94．67％以上。此研究为真空碳热-氯化法从铝土矿中提取金属铝工艺提供了很好的实验依据。 展开更多

关键词 氧化铝 铝 碳热还原 氯化 真空冶金

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氧化镁真空碳热还原法炼镁的工艺研究 被引量：12

5

作者 田阳 刘红湘 +3 位作者 杨斌 曲涛 戴永年 彭鹏 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期306-311,共6页

采用物料失重率、金属Mg还原率、X射线衍射（XRD）与扫描电子显微镜（SEM）等手段与方法,研究了真空条件下氧化镁碳热还原温度、物料造球成型压力、物料配比、碳热还原保温时间以及催化剂对氧化镁碳热还原法炼镁工艺的影响。研究结果表... 采用物料失重率、金属Mg还原率、X射线衍射（XRD）与扫描电子显微镜（SEM）等手段与方法,研究了真空条件下氧化镁碳热还原温度、物料造球成型压力、物料配比、碳热还原保温时间以及催化剂对氧化镁碳热还原法炼镁工艺的影响。研究结果表明,在30~100 Pa时,碳热还原温度高于1553 K,控制物料压块压力为8 MPa,此时物料失重率最大,最有利于氧化镁的还原。随着焦煤还原剂与氧化镁摩尔比以及碳热还原时间的增加,碳热还原反应速率加大,还原率提高,但是变化效果不明显,加入氟盐CaF2后,物料失重率明显提高,添加CaF2的质量超过物料总质量的3%时,物料失重率超过95%,还原率也相应大幅提高。因此,选择适当的焦煤还原剂与氧化镁摩尔比值以及碳热还原时间,添加超过3%CaF2,将有利于该法炼镁过程的顺利进行与金属Mg还原率的提高。此研究为真空碳热法从氧化镁中提取金属Mg工艺提供了很好的实验依据。 展开更多

关键词 氧化镁 镁 碳热还原 真空冶金

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氧化镁在真空碳热还原法炼镁过程中行为研究 被引量：9

6

作者 田阳 杨斌 +4 位作者 刘红湘 杨成博 曲涛 戴永年 彭鹏 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期920-925,共6页

对氧化镁在真空碳热还原过程中的行为进行了热力学分析，研究表明真空条件下氧化镁易于被碳还原，还原温度随着体系压力的降低逐渐降低。在系统压力30—100Pa的条件下，通过计算确定还原过程的主反应是MSO（s）＋C（s）=Mg（g）CO（g）... 对氧化镁在真空碳热还原过程中的行为进行了热力学分析，研究表明真空条件下氧化镁易于被碳还原，还原温度随着体系压力的降低逐渐降低。在系统压力30—100Pa的条件下，通过计算确定还原过程的主反应是MSO（s）＋C（s）=Mg（g）CO（g），反应起始温度为1573K。而反应MgO（s）＋CO（g）=Ms（g）＋CO2（g）在该体系条件下并未发生，此外碳热还原过程中生成镁的碳化物的反应也不会发生。实验研究表明，在温度1553K，系统压力30～100Pa的条件下，碳热还原反应开始进行，冷凝区得到金属Mg，这与热力学计算的参数相吻合。反应剩余渣经检测主要为未反应的氧化镁与碳，并未检测到碳化Mg。由于冷凝区发生逆反应Mg（g）＋CO（g）=Mg0（s）＋C（s），得到的冷凝物表面有碳吸附，经检测冷凝物含有金属镁、氧化镁以及碳，通过进一步处理可得到纯度较高的金属№。 展开更多

关键词 氧化镁 碳热还原 热力学 真空冶金

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分子相互作用体积模型在真空蒸馏分离铅锡合金中的应用 被引量：8

7

作者 孔令鑫 李一夫 +3 位作者 杨斌 徐宝强 杨红卫 贾国斌 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1129-1135,共7页

运用分子相互作用体积模型(MIVM),结合Pb、Sn的无限稀活度系数γ∞Pb、γ∞Sn,通过牛顿迭代法计算出参数Bij和Bji,利用参数Bij和Bji计算Pb-Sn合金中Pb、Sn的活度系数γPb,γSn。并利用γPb,γSn进一步计算出Pb-Sn合金中Pb的分离系数βPb... 运用分子相互作用体积模型(MIVM),结合Pb、Sn的无限稀活度系数γ∞Pb、γ∞Sn,通过牛顿迭代法计算出参数Bij和Bji,利用参数Bij和Bji计算Pb-Sn合金中Pb、Sn的活度系数γPb,γSn。并利用γPb,γSn进一步计算出Pb-Sn合金中Pb的分离系数βPb,结果表明βPb》1,Pb、Sn能够彻底地分离。同时用γPb,γSn绘制出气液相平衡图,结果表明,900℃、液相中锡含量为85%时,气相中含锡仅为0.008%。以上热力学分析表明,Pb、Sn能够通过真空蒸馏实现良好分离。进一步实验验证结果表明,900℃、20 min条件下,液相中含锡为85%时,气相中含锡为0.112%,实验结果与预测结果吻合较好。此研究为真空蒸馏分离Pb-Sn合金提供了很好的理论依据和实验基础数据。 展开更多

关键词 铅锡合金 活度系数 分子相互作用体积模型 真空蒸馏

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二氧化硅在真空碳热-氯化法炼铝过程中的行为 被引量：4

8

作者 袁海滨 李秋霞 +3 位作者 朱富龙 杨斌 徐宝强 戴永年 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期803-808,共6页

采用XRD,EDS及热力学分析等方法,对二氧化硅在真空碳热氯化法炼铝过程中的行为进行研究。研究结果表明:碳热还原过程SiO2在较低温度下发生碳热还原反应生成SiC,在更高的温度条件下碳热还原生成低价氧化硅SiO气体;另外还有一定量的SiC与A... 采用XRD,EDS及热力学分析等方法,对二氧化硅在真空碳热氯化法炼铝过程中的行为进行研究。研究结果表明:碳热还原过程SiO2在较低温度下发生碳热还原反应生成SiC,在更高的温度条件下碳热还原生成低价氧化硅SiO气体;另外还有一定量的SiC与Al4C3结合生成Al4SiC4。碳热还原过程生成的低价氧化硅SiO气体进入低温区歧解得到单质硅与二氧化硅;同时还有氧化铝碳热还原生成的低价氧化铝Al2O气体进入低温区与CO发生二次氧化反应生成氧化铝与碳,低价氧化铝Al2O与低价氧化硅SiO气体在低温区发生反应的可能性较小。碳热氯化过程冷凝产物金属铝的EDS检测分析显示,SiO2碳热还原生成的低价氧化硅SiO歧解产物没有混入最终产物中,从而不会影响金属铝的纯度,该金属铝平均纯度达97.03%。 展开更多

关键词 真空冶金 氯化铝 二氧化硅 铝

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高岭土在真空下的热分解行为 被引量：4

9

作者 李艳 郁青春 +1 位作者 杨斌 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期599-604,共6页

摘要以含高岭石、-水硬铝石、黄铁矿的高岭土为原料，经过压块烘干后，在真空（15-50Pa）、不同加热温度下，采用同步热分析仪（DSG-TGA）、X射线衍射（XRD）等分析手段对高岭土在真空下的热分解进行研究。DSC．TGA的结果与高岭石、-水... 摘要以含高岭石、-水硬铝石、黄铁矿的高岭土为原料，经过压块烘干后，在真空（15-50Pa）、不同加热温度下，采用同步热分析仪（DSG-TGA）、X射线衍射（XRD）等分析手段对高岭土在真空下的热分解进行研究。DSC．TGA的结果与高岭石、-水硬铝石、黄铁矿三种矿物常压下的热力学计算出的分解温度相符。实验产物的XRD结果表明：在真空条件（15-50Pa）下，-水硬铝石A10（OH）在100-200℃之间脱水，300℃时脱水完全；黄铁矿Fe是在500-600℃分解，分解产物为FleS和S2，在700℃时，黄铁矿Fe岛分解完全；高岭石A12si205（0H）4在实验煅烧过程中，在200-300℃之间脱水，生成非晶态的偏高岭石，比该矿在常压的脱水温度提前200℃左右。继而转变成Al-Si尖晶石，最后形成莫来石与方石英。实验结果与热力学计算符合，充分说明真空条件对高岭土中各种矿物分解产生气体的反应有较大的促进作用。在本实验三种矿物分解产生气体的过程中，先进行的反应对后一反应的发生影响不明显。 展开更多

关键词 高岭土AlO(OH) FeS2 TG-DSC热分解

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低价氯化铝法从氧化铝直接碳还原炼铝的机理分析 被引量：20

10

作者 袁海滨 冯月斌 +3 位作者 徐宝强 杨斌 郁青春 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期259-264,共6页

碳热过程的热力学分析表明，系统压力为100Pa时，生成Al4O4C与Al4C3以及Al4O4C与c结合生成Al4G的初始温度分别为1690，1711，1472K；碳热一氯化过程的热力学分析表明，在101Pa，1500K时，氧化铝直接碳热一氯化的吉布斯自由能为-20．041k... 碳热过程的热力学分析表明，系统压力为100Pa时，生成Al4O4C与Al4C3以及Al4O4C与c结合生成Al4G的初始温度分别为1690，1711，1472K；碳热一氯化过程的热力学分析表明，在101Pa，1500K时，氧化铝直接碳热一氯化的吉布斯自由能为-20．041kJ；系统压力为100Pa时，Al4O4C，Al4C3以及A1203联合Al4O4C，Al4c3参与氯化反应的初始温度分别为1459，1378，1416K。实验结果显示：碳热过程在50～100Pa、高于1693K时，Al4O4C与Al4C3开始生成且含量随着温度的升高而增加；随着温度的继续升高或系统压力的减小，Al2O3及Al4O4C碳热转化为Al4C3。在50—100Pa，1693K时进行了实验，证明了该过程没有发生碳热一氯化反应。在70～150Pa，1753—1853K的范围时进行实验，均得到金属铝，说明要发生碳热一氯化反应必须先发生氧化铝与碳的碳热反应，即生成Al4O4C与Al4C3。 展开更多

关键词 低价氯化铝 氧化铝 铝 碳热还原

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Fe_2O_3在氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中的行为分析 被引量：5

11

作者 朱富龙 郁青春 +3 位作者 杨斌 袁海滨 徐宝强 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期485-489,共5页

在中真空（15100 Pa）、9931723 K下,采用X射线衍射、扫描电镜及能谱仪等分析手段对Fe2O3在氧化铝碳热还原及氯化过程的行为以及Fe2O3的添加量对产物金属铝的直收率的影响进行了研究。结果表明：在碳热还原过程中、不通入氯化铝气体时... 在中真空（15100 Pa）、9931723 K下,采用X射线衍射、扫描电镜及能谱仪等分析手段对Fe2O3在氧化铝碳热还原及氯化过程的行为以及Fe2O3的添加量对产物金属铝的直收率的影响进行了研究。结果表明：在碳热还原过程中、不通入氯化铝气体时：当温度低于1273 K,Fe2O3逐渐与C反应生成Fe;当温度处于12731473 K之间,Al2O3发生晶型转变;当温度处于14731623 K之间,有Fe3C生成;当温度处于1723 K,由于生成的Fe3C与剩余的Fe形成熔体,包裹Al2O3与C,使Al2O3与C反应生成大量的Al3C4及Al4O4C。通入氯化铝发生氯化反应后,此时有金属铝生成,并且在冷凝物中未发现含Fe物质。在1723 K下,物料中添加适量的Fe2O3可以降低氧化铝真空碳热还原反应的温度,提高反应的速率从而提高铝的产率。 展开更多

关键词 FE2O3 氧化铝 真空碳热还原 氯化 直收率

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锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展 被引量：53

12

作者 张克宇 姚耀春 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期166-172,共7页

磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内... 磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能,被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题,一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型,回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究,重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响以及目前仍然存在的问题,最后展望了该领域的发展趋势,指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。 展开更多

关键词 锂离子电池 正极材料 磷酸铁锂 复合材料

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对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中碳化铝的氯化反应研究 被引量：4

13

作者 朱富龙 于文站 +4 位作者 李艳 杨斌 刘永成 郁青春 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期594-597,共4页

采用热力学分析及X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪等方法与手段,系统研究了中真空条件下碳化铝与氯化铝的反应。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于1773 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al4C3与AlCl3的反应满足反应发生的热力学条件... 采用热力学分析及X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪等方法与手段,系统研究了中真空条件下碳化铝与氯化铝的反应。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于1773 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al4C3与AlCl3的反应满足反应发生的热力学条件。实验研究表明,Al4C3可以通过Al与C反应制得;在1773 K、10～100 Pa下,Al4C3与AlCl3可以发生反应,并在冷凝区得到金属铝,热力学研究与实验研究完全一致。在真空碳热-氯化法炼铝过程中存在着Al4C3与AlCl3发生的反应,其是氯化过程中的重要反应之一。 展开更多

关键词 碳化铝 氯化铝 碳 铝

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氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中冷凝区碳化铝的形成分析 被引量：3

14

作者 朱富龙 于文站 +4 位作者 郁青春 杨斌 刘永成 徐宝强 戴永年 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期598-602,共5页

采用热力学分析及X射线衍射(XRD)等方法与手段,研究了真空条件下氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺中冷凝区碳化铝的形成原因。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于973 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al与CO生成Al4C3与Al2O3的反应满足反应... 采用热力学分析及X射线衍射(XRD)等方法与手段,研究了真空条件下氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺中冷凝区碳化铝的形成原因。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于973 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al与CO生成Al4C3与Al2O3的反应满足反应发生的热力学条件。在Al与CO生成Al4C3与CO2的反应中,CO的浓度越小,初始反应温度就越低。实验研究表明,金属铝的碳化主要是由Al与CO反应生成Al4C3与CO2造成,并且CO的浓度分压越小、温度越低,产物中Al4C3越少,产物金属铝的纯度越高。通过改进实验工艺,得到纯度较高的金属铝珠。此研究为提高真空碳热-氯化法炼铝的产率及纯度提供了很好的理论与实验依据。 展开更多

关键词 碳化铝 碳 一氧化碳 铝

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