李鹏
,
毕学工
,
张慧轩
,
周进东
钢铁
doi:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20140273
采用热失重法在900～1 100℃的范围和CO的体积分数为100％的气氛条件下,对武钢球团矿进行恒温还原实验,通过阿伦尼乌斯(Arrhenius)图和未反应核模型公式分别计算了还原反应的表观活化能和反应速率常数、扩散系数,并判断反应速度的限制性环节,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱分析(EDS)观察了球团矿在还原过程不同阶段的微观形貌和铁的氧化物的形式,分析了球团矿的反应机理.结果表明:在球团矿还原反应前期至中后期的大部分时间内,反应的限制性环节为界面化学反应,而后期限制性环节改变为固相扩散;球团矿还原是按照铁的氧化物从高级到低级的顺序进行的,采用未反应核模型进行动力学分析是正确的.
关键词:
球团矿
,
还原动力学
,
阿伦尼乌斯图
,
未反应核模型
王洪
,
杨勇
,
吴宝山
,
许健
,
王虎林
,
定明月
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
采用沉淀法和喷雾干燥技术制备了一个典型的费托合成铁基催化剂(100Fe/3K/6SiO_2,质量比)所得样品在不同温度下焙烧5 h.分别利用N_2吸附和穆斯保尔谱表征了催化剂的织构和物相性质,同时利用热重分析仪记录了催化剂在H2气氛中的还原过程,并利用气固反应模型对还原曲线进行了动力学模拟.结果表明,300~600℃焙烧后催化剂的还原过程可用相同的模型拟合,其中由α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4的过程可用一维晶相形成与生长模型或三维相界面反应模型描述,Fe_3O_4还原为α-Fe的过程受二维晶相形成与生长模型控制.而对于700℃焙烧后的催化剂,其还原过程可能受晶相形成与生长模型和收缩核模型共同影响.随着焙烧温度的提高,催化剂的还原能力减弱,还原过程活化能升高.这可能是由于焙烧温度的提高导致晶粒尺寸增大和晶格缺陷减少所致.
关键词:
费托合成
,
铁基催化剂
,
焙烧温度
,
还原动力学
,
表观活化能
王洪
,
杨勇
,
吴宝山
,
许健
,
王虎林
,
青明
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.90820
利用恒温还原和程序升温还原技术研究了水分压对铁基费托合成催化剂还原路径、还原机理和表观活化能的影响.程序升温还原结果表明,水分压对催化剂的还原路径没有明显的影响,催化剂均首先由α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4,然后超顺磁态Fe_3O_4先还原为FeO,再还原为α-Fe,而顺磁态Fe_3O_4则直接还原为α-Fe.恒温还原结果表明,催化剂在2.5%H_2O-97.5%H_2气氛中还原时,还原过程达到平衡时的还原程度随还原温度的升高而增加.利用Hancock-Sharp方法分析了恒温还原过程的动力学模型.结果表明,还原温度较低时,催化剂在2.5%H_2O-97.5%H_2气氛中还原时受内扩散模型控制;还原温度较高时则受晶相形成与生长模型控制.利用Kissinger方法计算了还原过程的活化能,发现随着水分压的增加,表观活化能呈增大的趋势.水分压对Fe_3O_4还原为α-Fe过程的影响大于其对α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4过程的影响.
关键词:
水分压
,
费托合成
,
铁基催化剂
,
还原动力学
,
表观活化能
郭培民
,
庞建明
,
赵沛
,
曹朝真
,
赵定国
,
王多刚
钢铁
在自制的kg级高温流化床中研究了氢气还原1～3mm矿粉的动力学试验.随着时间的增加,气体利用率下降,表明还原前期反应速度快,后期反应慢;温度越高,气体利用率越高,但随着还原时间的增加,差距在逐步缩小;对于750℃,前20min的气体利用率为9%,金属化率达到84%,说明氢气还原矿粉反应是非常迅速的.随着气速的增加,金属化率在增加,并且几乎成线性关系,因此使用氢气作为还原剂,可以允许更高的气速,从而提高设备的生产效率.随着料高的增加,金属化率不断下降,然而气体利用率却在不断升高.使用氢气作为还原剂,可以将还原温度降低到700～750℃,避免流化床过程中的粘结难题;试验中氢气还原1～3mm铁矿粉时的表观活化能为58.4 kJ/mol.
关键词:
氢气
,
流化床
,
矿粉
,
还原动力学
赵文广
,
高强
,
王永斌
,
彭军
,
安胜利
钢铁钒钛
doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2015.02.020
针对气固直接还原工艺中存在着气体利用率低和还原供热不足等问题,利用恒温热重分析(TG)法,研究了氢/碳比率对白云鄂博铁精矿还原速度的影响.结果表明,在还原试验开始后40 min内,还原速率随WH2/WCo比增加而增大,使得Fe2O3→Fe3O4反应时间缩短.基于气相内扩散和界面反应的球团还原速度方程均能较好地处理本研究的数据,得到了反应速度常数与WH2/WCo的关系为:k界面=-0.1975+0.3 575WH2/WCo,k扩散=0.171 01+0.269 7WH2/WCo.根据Arrhenius方程计算出界面反应和气相内扩散活化能分别为26 kJ/mol和44 kJ/mol,因此本研究条件下限制性环节为气体内扩散控制.
关键词:
白云鄂博铁精矿
,
还原
,
富氢煤气
,
热重分析
,
活化能
杨晓波
,
胡晓军
,
郑建超
,
张建涛
,
周国治
材料与冶金学报
doi:10.14186/j.cnki.1671-6620.2016.04.002
通过热重实验获得了873、973和1173 K三个温度条件下不同组成的H2-CO混合气体还原氧化亚铁的动力学曲线,发现在873和973 K时由于析碳反应的发生,动力学曲线较为混乱,没有规律,而在1 173 K时,还原曲线则随还原气体中H2含量(体积分数)的增加表现出明显的规律性.通过H2-CO与H2-Ar气体还原氧化亚铁动力学的比较,混合气体中CO参与反应的速率与其含量(体积分数)基本符合线性关系.还原产物形貌观察的结果表明,随着反应温度的升高,还原产物孔隙增大,铁相充分发育长大并逐渐有明显的烧结现象.
关键词:
H2-CO混合气体
,
还原动力学
,
氧化亚铁粉体
,
析碳
曲迎霞
,
邢力勇
,
张立
,
邹宗树
材料与冶金学报
doi:10.14186/j.cnki.1671-6620.2017.01.002
通过高温实验与理论分析研究了铁粉矿颗粒在高温下的热分解和熔化行为,以及熔化后气体与熔融粉矿液滴之间的还原动力学.当温度高于FeO熔点且产物层中有FeO生成时,铁粉矿颗粒会出现熔化现象.还原反应前210ms伴随着剧烈的热分解反应,主要是Fe2O3分解成Fe3O4.熔化后的铁粉矿颗粒产物层是液态的FeO,颗粒中心是未反应的固态Fe3O4,还原反应发生在颗粒表面.Fe3+在产物层中的扩散是还原反应的限制性环节,通过计算得到气体与熔融铁粉矿颗粒还原反应的表观活化能约为141kJ/mol.
关键词:
HIsarna工艺
,
旋风熔化炉
,
热分解
,
熔化
,
还原动力学
张海培
,
李博
,
丁志广
,
魏永刚
,
周世伟
中国有色金属学报
主要研究不同质量比的Fe2O3-NiO在氢气气氛下还原过程的非等温动力学.根据热分析动力学研究方法,结合样品的质量损失曲线,获得了样品在非等温还原过程中的动力学曲线,并确定Fe2O3-NiO体系在氢气气氛下还原过程的最佳机理函数(G(α)=[-ln(1-α)]4),过程受随机成核和随后生长机理控制.结果表明:当样品中Fe2O3-NiO质量比从1∶2变化到2∶1时,还原反应过程的活化能从249.821 kJ/mol增加至390.074 kJ/mol;随着体系中NiO含量增加,还原反应开始的温度逐渐降低,还原产物物相由铁纹石相(Fe,Ni)和镍纹石相(Fe,Ni)逐渐转变为镍铁合金相(FeNi3),产物微观颗粒尺寸变得不均匀.通过建立数学模型,验证了反应过程中反应分数的模型计算值与实验测量值具有良好的相关性.
关键词:
还原动力学
,
Fe2O3-NiO
,
镍铁合金
,
机理函数
