真空碳热还原煅白制取金属镁的冷凝实验研究

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。

真空碳热还原提取金属镁过程中菱镁矿热分解行为的实验研究

针对真空碳热还原菱镁矿提取金属镁的过程,直接将菱镁矿、煤粉和萤石按一定比例配料后,经球磨、混匀、压团,得到Φ20mm×15mm的块状混合原料。在20Pa^100Pa的压强下,分别控制不同温度、不同时间考察了混合原料中菱镁矿的热分解行为,其分解对还原剂碳的影响以及混合原料的焦结情况。结果表明,混合原料中菱镁矿在873K,30min的条件下可以完成分解过程,且该条件下分解后的物料具有较好的焦结强度。因此,采用菱镁矿、煤粉和萤石直接混合后入真空炉完成真空热分解-焦结工艺从技术上是可行的,可明显缩短流程。实验分析表明在菱镁矿的真空热分解同时由于伴随着布多尔反应会造成还原剂碳的损失。

真空碳热还原氧化镁制取金属镁的冷凝实验研究

采用冷凝区金属Mg直收率、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段和方法,研究了冷凝温度和温度梯度对真空碳热法还原氧化镁产生的Mg蒸气冷凝的影响。研究结果表明,在30~100 Pa时,在温度梯度不变的条件下,冷凝温度越接近Mg的露点温度,直收率越高;当冷凝温度合适时,温度梯度越小越有利于Mg蒸气的结晶。冷凝物的SEM和X射线能谱仪分析表明,当冷凝温度接近Mg的露点且温度梯度较小时,所得金属Mg拥有较大晶粒尺寸且排列规则致密,金属Mg的含量可达到90.05%。冷凝物的XRD分析表明,合适的冷凝温度条件下,温度梯度的减小可以增大结晶Mg的晶粒尺寸。

真空铁热还原氧化锂制备金属锂的热力学分析与实验初探

通过相关的热力学理论计算，对常压及真空条件下以碳酸锂为原料分解成氧化锂以及铁热还原氧化锂制备金属Li进行了热力学分析，计算结果表明：常压下碳酸锂很难发生分解反应，当系统压力降到1Pa时，碳酸锂的临界分解温度降为889K，并且真空中用铁还原氧化锂制备金属Li是可行的。并根据计算设计进行了铁还原氧化锂实验，实验结果表明：在热力计算上，系统压强为1～5Pa，温度为1423-1573K的条件下，金属铁能还原出金属锂，锂的还原率为48％以上。

真空钙热还原法制备金属钛粉的研究

在真空炉中（30-40 Pa）1273 K下,将物料放入螺纹密封的石墨坩埚中进行不同时间下的还原反应。本文采用热力学分析及X射线衍射、扫描电子显微镜及能量弥散X射线谱等方法与手段,系统研究了金属钙（Ca）与反应器中的氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化钛（TiO2）的反应和还原时间及还原产物的预处理对得到金属钛粉（Ti）的影响。通过热力学研究,在温度低于钙的熔点（1115 K）时,密封容器内的O2与Ca的反应及N2与Ca的反应满足反应发生的热力学条件。当温度达到1273K时,Ca的饱和蒸气压p＊≈p系,有利于整个气固反应进行。实验研究表明,在还原反应发生前,反应器内的O2,N2与Ca反应完全。将在1273 K下还原时间为4 h得到的还原产物在酸洗前真空挥发处理还原产物表面大量的Ca时,金属单质Ti再次被氧化成低价氧化物,最终得不到金属Ti粉。将反应时间延长至6 h时,酸洗过滤后得到形状不规则、纯度达到98.64%的Ti粉。

砷化镓真空热分解的理论计算与实验

利用密度泛函理论计算砷化镓（GaAs）的能带结构、态密度、密立根布居和差分电荷密度等参数，对其热分解过程进行分子动力学模拟。计算模拟结果表明：在动力学模拟条件下，部分Ga-As键发生断裂，生成Ga和As2，Ga-As键随模拟时间的延长分步断裂。同时，以GaAs废料为原料，对其进行真空热分解实验研究，主要考察蒸馏温度和恒温时间对Ga和As分离效果的影响。实验结果表明：当系统压力为3~8 Pa、温度为1273 K和恒温时间为3 h时，残留物镓的品质较好，纯度高于99.99%，砷主要以单质形态存在，危害小。计算模拟结果与理论分析和实验结果吻合较好。

真空蒸馏铟锡合金回收金属铟的研究

采用真空电阻炉对铟锡合金进行了实验研究。首先通过实验确定了较好的蒸馏时间和蒸馏温度范围。最后根据化验结果确定了对生产具有指导意义的实验条件,即对金属铟质量分数为90%的铟锡合金进行真空蒸馏时,采取的对生产具有指导意义的工艺条件为蒸馏温度1250℃,蒸馏时间60 min;蒸馏温度1300℃,蒸馏时间40 min;所得的金属铟的含铟量大于99%。

MIVM在真空蒸馏分离锡锌合金中的应用及实验研究

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。

真空碳热还原菱镁矿制取金属镁的试验研究

用简化的"布斯自由能函数"对真空条件下用碳一步还原菱镁矿反应进行热力学分析,得到真空条件下碳酸镁分解和还原反应的起始温度。将菱镁矿和煤混合制团,进行一步还原炼镁试验。结果表明,在真空20Pa下温度600℃,30m in后碳酸镁基本分解完全,温度至1200℃,MgO被还原,冷凝得到条状金属镁,镁条表面纯度达93%,内部纯度可达99.5%以上。

镁热还原法制取金属钛的实验研究

对镁热还原二氧化钛制备金属钛反应过程进行了热力学分析,在此基础上,探索了二氧化钛"真空镁热还原-酸浸除杂"制取钛粉的新工艺。结果表明:镁还原二氧化钛在热力学上是可行的,且反应为放热反应;镁的热还原在实验条件下是压力减小的气固反应;在环境压力为10Pa^30Pa、温度为900℃~1400℃的条件下,低温利于钛粉的生成;过程中氯化钙的添加对还原影响不明显;在反应温度为900℃,反应时间为4h的条件下可得到粉状金属钛。

真空碳热还原煅白制取金属镁的工艺

采用物料氧化镁还原率、XRD、SEM 等手段与方法研究真空条件下煅白碳热还原温度、物料配比、碳热还原保温时间等对碳热还原煅白制取金属镁工艺的影响。结果表明：在30-100 Pa时，碳热还原温度高于1623 K后，氧化镁的还原率明显增加，有利于碳热还原反应的进行。随着焦煤还原剂与氧化镁摩尔比的增大以及碳热还原时间的延长，碳热还原反应反应速率加大，还原率提高，当碳热还原温度为1623 K、还原时间为4 h、配碳比为1.6时，氧化镁还原率超过99%。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，在温度高于1623 K条件下，将有利于碳热还原法炼镁过程的顺利进行与氧化镁还原率的提高。

真空碳热法制备金属镁过程中可逆反应对镁蒸气冷凝的影响

对真空碳热法制备金属Mg过程中可能发生的逆反应进行了热力学分析,结果表明,系统压力为60 Pa,且温度低于900 K的条件下,冷凝过程中会有逆反应发生。实验研究表明,冷凝温度越接近镁的露点温度,直收率越高。通过对还原产物和蒸馏产物的X射线衍射、扫描电镜及X射线光电子能谱仪的对比分析可以发现,还原产物在受到逆反应的影响的条件下,所形成的镁粉晶粒排列不规则且尺寸较小:而没有逆反应影响所形成的金属Mg晶粒排列规则致密且尺寸较大,因此有效控制逆反应的发生成为收集到结晶较好金属Mg的关键。

真空蒸馏法脱除金属铟中Cd、Zn、Tl、Pb的研究

通过理论论证了铟与镉、铊、铅、锌分离的可能性,研究了采用真空蒸馏的方法脱除镉、铊、铅、锌到4N精铟要求的工艺条件。实验表明,控制蒸馏温度1 000℃,恒温时间270 m in,可以将镉、铊、铅、锌的含量降到4N国家标准,整个过程中,金属铟的挥发率为9.44%。

真空蒸馏法从废杂锌锡合金中回收金属的工业试验

研究了真空蒸馏法分离废杂锌锡合金回收锌锡金属的工艺。工业试验表明,控制蒸馏温度900℃,时间8 h,处理量1200 kg,炉内残压40 Pa,可以得到99．9%的金属锌和85%的金属锡。

焊锡电解阳极泥真空处理的实验研究

采用真空熔炼—真空蒸馏的方法处理焊锡电解阳极泥,在还原真空度20~30 Pa,还原温度为1273 K,还原剂为30%,还原时间1.5 h,蒸馏温度1573 K,蒸馏真空度10-2~0 Pa,蒸馏时间30 min下,得到了纯度为98.13%的粗锡,粗锡中锑、铋、银的含量降低至0.19%,0.85%,0.82%,大部分的锑、铋进入冷凝物中,实现了锡与锑等有价金属一定程度的分离。真空处理后得到的粗锡可返回锡电解系统生产精锡,得到的冷凝物可作为锑冶炼原料进行利用。

云南省铟资源及其产业发展

介绍了我国铟的资源、生产现状、应用及市场情况,着重针对云南省铟的资源情况和铟产业现状进行了论述,并对今后铟的发展提出了建议.

云南省铟资源的合理开发

介绍了我国金属铟的资源、生产现状、应用及市场情况,论述了云南铟的资源及铟产业现状,对今后铟产业可持续发展提出建议。

真空碳热还原分解硫酸钙热力学分析及实验探究

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。

硫渣真空蒸馏的实验探究

采用真空蒸馏方法对硫渣进行处理，热力学计算表明：在系统压力10Pa，蒸馏温度1173K时，渣中cues与sn反应的△G值为-20343J。在系统压力5～20Pa，蒸馏温度1173K及蒸馏时间10～30min实验条件下进行真空蒸馏实验，并对产物进行x射线衍射分析及化学分析，结果表明：残留物中Cu含量提高到30％左右，挥发物中主要物质为SnS，渣中的硫化亚铜（CUES）与金属锡反应，生成硫化亚锡（SnS）与金属铜，硫化亚锡在此条件下全部挥发，金属铜富集于残留物中。上述理论及实验研究表明：硫渣中锡铜的真空蒸馏分离是可行的，且铜在冶炼过程中得到开路处理，此工艺具有流程短，操作简单，无污染，符合冶金工业清洁生产的发展需要。

案例教学在提高冶金热力学课程教学效果中的运用

冶金热力学是应用热力学的基本原理来研究冶金过程中能量的相互转化及化学反应进行的方向和限度,以及影响反应进行的各种因素,目的在于控制反应向所需要的方向进行。该文通过案例教学措施激发学生对冶金热力学课程的学习兴趣,深化学生对热力学基本理论知识的理解,以提高学生分析和解决实际问题的实践能力,进而提高冶金热力学课程的教学质量和水平。