Production of O' -sialon-SiC Composites by Carbon Reduction-Nitridation

The effect of temperature, soak times, carbon and addition on composites was discussed in the process ofsynthesizing O'-sialon-SiC by carbonthermal reduction-nitration from nature kaolin. It showed that the fracturestrength (MOR) of composites sintered under certain conditions can be up to 140MPa at room temperature. Thetarget parameter optima regions with good mechanical properties of this material were also indicated by usingcomputer pattern recognition program.

碳热法制备生物炭负载纳米零价铁材料去除对氯苯胺

利用碳热法共热解花生壳生物质炭(BC)和九水合硝酸铁(Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O)的混合物,制备了碳基零价铁(Fe/C_(x))复合材料。通过SEM、TEM、BET、XRD、FTIR、XPS等对其进行表征分析,探究了铁掺杂量、Fe/C_(x)复合材料投加量、溶液初始浓度、pH等对对氯苯胺去除效果的影响。结果表明Fe/C_(x)复合材料具有较大的比表面积(538.86 m^(2)/g)和孔容积(0.3172 cm^(3)/g),在生物质炭上负载了纳米零价铁(nZVI)和Fe_(3)O_(4)颗粒;PCA的吸附过程为单分子层吸附,符合伪二级动力学模型(R^(2)>0.98),吸附平衡时去除率达98.56%。Fe/C_(x)复合材料对PCA的去除机制可能包括表面吸附-孔隙填充作用,氢键作用,π-π相互作用和Fe^(0)的还原作用。

铝杂质强化固相碳热还原氟磷灰石过程分析

在氮气保护下的管式炉中对比考察了Al2O3的添加对碳热还原氟磷灰石体系的反应的影响,结果发现添加5%Al2O3的反应体系的磷矿转化率及反应速率要高于没有添加的体系。固相产物的XRD分析结果与热力学分析一致。含5%Al2O3的反应体系中出现的Al2Si O5、Al PO4和Ca Al2Si2O8等产物增加了反应体系的液相,促进了碳热还原反应的进行。在Si O2、Al2O3作用下的固相碳热还原氟磷灰石反应本质上是一个气液固反应,符合由反应扩散产物层生长理论推导的动力学模型。添加Al2O3的强化碳热还原反应的作用主要表现在相对低温区和反应初期。

开放体系下碳热还原法制备碳氮化钛粉末的研究

在开放体系下,采用碳热还原氮化的方法制备出了碳氮化钛粉末。结合TG、DSC、XRD、SEM等分析测试手段对开放体系下TiO2的碳热还原氮化的反应过程,以及该过程中的物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变遵循TiO2(anatase)→TiO2(rutile)→Ti4O7→Ti3O5→Ti(N,O)→Ti(C,N,O)→Ti(C,N)的顺序;1355℃时,对应着中间氧化物Ti3O5向立方相Ti(C,N,O)的转变,该过程在整个反应进程中转化速度最快;当m(Ti)∶m(C)=1∶2.7,氮气流量为500ml/min,1600℃下保温3h的情况下,可获得晶粒大小为40.9nm的TiC0.704N0.296粉末。

铁矿石尾矿合成碳化硅粉末

以铁矿石尾矿和碳黑为原料,采用碳热还原法合成了SiC粉末。用X射线衍射法测定了产物相组成及相对含量。研究了合成温度和恒温时间对反应过程的影响。结果表明:合成温度对SiC粉末的合成过程影响显著,随着合成温度的升高,产物中SiC含量增大,1480℃时,SiC的相对含量达到最大值(82%左右)。较长的恒温时间可使还原反应进行得更充分,恒温8h的样品中SiC的相对含量最高(85%左右)。

微波碳热还原法合成锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C

以Li2CO3、FeOOH、纳米Si O2为原料,聚乙烯醇和超导碳为碳源,采用微波碳热合成法合成了Li2FeSi O4/C材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试,对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析。结果表明,微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSi O4材料;在处理温度650℃、时间12min的条件下获得了高纯度、晶粒细小均匀的产物,并具有良好的电化学性能。以C/20倍率进行充放电测试,首次放电容量为127.5mAh/g,20次循环后容量仍有124mAh/g。

碳热还原法制备氮化铝粉末

以无定形A12 O3 和石墨粉为原料 ,采用碳热还原法制备AlN粉末 ,重点探讨了原料摩尔比及粒度、催化剂的种类及含量、保温时间等因素对AlN粉末合成的影响 ,合成出粒径约为 1μm的纯AlN粉末。原料粒度越细越有利于AlN的生成 ,C/A12 O3 摩尔比以略大于 3为适宜 ,价廉的重质碳酸钙的催化效果优于Y2

真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝的实验

考察反应时间、反应温度、还原剂用量对真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝过程的影响。结果表明，真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝的起点温度一定高于1170℃，从1270～1570℃随着温度的升高，金属的直收率有所提高。随反应时闻延长，金属直收率有所增加，但超过120min后，直收率增长缓慢。较适宜的焦炭用量为理论量的1．5倍。

采用煤矸石和用后Al_2O_3-SiC-C铁沟料合成β-SiAlON

在热力学分析的基础上,以用后Al2O3-SiC-C铁沟料、煤矸石和活性炭为主要原料,采用碳热还原氮化法合成了β-SiAlON。详细讨论了合成温度(1 723和1 823 K)、活性炭加入量(理论需碳量、过量15%、过量30%和过量45%)、Si与Al元素摩尔比(分别为3:3,3.5:2.5和4:2)和煤矸石种类(低碳煤矸石和高碳煤矸石)对合成β-SiAlON的影响,并采用XRD、SEM和EDS等对合成产物进行分析。结果表明:(1)当合成温度由1 723 K增加到1 823 K时,合成后试样中β-SiAlON相含量增加,O’-SiAlON和α-Al2O3的含量降低;(2)加入过量的活性炭有利于合成后试样中β-SiAlON相含量的增加;(3)随着Si、Al元素摩尔比的增大,合成后试样中β-SiAlON相含量增多;(4)采用低碳煤矸石的试样中β-SiAlON相含量高于采用高碳煤矸石的,其原因是配料时前者中配入的活性炭更多,而活性炭的活性较高,更有利于促进碳热还原氮化反应的进行。

AlN粉体及高导热陶瓷散热罩的制备

以Al2O3和碳粉为原料,采用碳热还原法制备了Al N粉体,探讨了原料摩尔比、合成温度和保温时间等因素对Al N粉体合成的影响。通过XRD,SEM等测试对粉体进行了表征。在1650℃保温4 h,合成出粒径约为1~5μm的纯Al N粉末,原料粒度越细越有利于Al N的生成,C/Al2O3摩尔比应略大于3。以石蜡为主粘结剂,通过热压铸成型方法成型Al N陶瓷散热罩素坯,经低温排胶、无压烧结工艺后得到高导热率Al N基陶瓷散热罩。研究了素坯排胶过程及陶瓷烧结过程的影响因素,排胶过程中缓慢升温至300℃,可避免素坯坍塌;排胶后素坯在1800℃无压烧结4 h制得的Al N陶瓷LED散热罩密度为3.24 g/cm^3,室温热导率高于100 W/m·K。

微波外场中的硫酸钙碳热还原

采用微波加热介质技术,研究了煤粉作为还原剂的硫酸钙碳热还原反应。结果显示,在碳与硫物质的量比为0.6、反应温度为1 200℃、反应时间为10 min条件下,硫酸钙的分解率可达98.53%。二氧化硅作为助熔剂,促进了固相反应。试验中掺入石墨粉,降低了反应温度,并进一步缩短了反应时间。微波场中硫酸钙的反应速率高于普通碳热还原反应。

微波碳热还原合成碳氮化物的研究

采用碳热还原法的微波加热合成技术一次性完成从原料TiO2和碳粉到Ti(C,N)微粉的合成。用XRD进行物相分析和测试表明,对一定的合成原料和配比,通过严格控制合成反应条件、温度、时间、气氛和压力等,可以在较低温度下制备出符合预定值的Ti(Cx,N1-x)固溶体,并从热力学和动力学上分析了合成的机理。

密闭直流电弧炉冶炼钛渣热量平衡研究

密闭直流电弧炉冶炼生产钛渣利用输入电能进行加热,在高温情况下,钛精矿中的FeO和TiO2发生还原反应。反应进行程度影响熔池内渣的粘度,进而影响炉壁挂渣层的厚度和排渣排铁的难易程度,故还原反应过程必须控制输入能量使DC炉系统达到热量平衡;输入能量过高会使熔池内的渣过热,挂渣层变薄,造成炉壁腐蚀;输入能量过低,会导致渣的粘度明显增大,造成排渣困难,并产生泡沫渣。根据理论计算,每冶炼1t钛精矿需要消耗约911.55kWh的能量,云南某公司加料速率为5t钛精矿/h,钛精矿碳热还原,理论上需要消耗约4557.734kWh的电耗。能量支出方面有物料带走的物理热、炉壁和炉顶冷却水热损失、炉底风冷热损失、电力设备热损失以及少量未预见热损失,钛精矿冶炼过程中,能量的输出和输入是基本相等的,热量处于平衡状态。

阴极射线管锥玻璃真空碳热还原除铅机理研究

阴极射线管(cathode ray tube,CRT)玻璃附加值极低,毒性浸出实验表明CRT玻璃为危险废物,是当前我国电子垃圾处理处置中首要的必须解决的难题。废弃CRT玻璃安全处理处置的关键在于其含铅锥玻璃的处理处置。文章从锥玻璃的组成出发,探讨真空碳热还原除铅的可能性及可行性,计算表明真空碳热还原除铅完全可能,实验结果表明900℃,10 Pa下反应4 h铅的去除率可达93.53%,残余物中铅的质量分数仅为0.9%。该法为解决废弃危险电子垃圾CRT玻璃问题提供了新的思路,具有较强的应用价值。

溶胶-凝胶工艺对SiC粉体形貌的影响

以正硅酸乙酯（TEOS）和活性炭为原料，采用溶胶-凝胶法制备SiC前驱体，经1400-1600℃高温碳热还原反应合成了纯度较高的β-SiC粉体，这种粉体是由颗粒和晶须组成的混合物．通过前驱体的热重（TG）-差热（DSC）曲线分析了前驱体的热分解过程，通过X射线衍射（XRD）曲线分析了不同合成温度下的产物组织结构，并研究了无水乙醇（EtOH）与正硅酸乙酯的体积比和氨水浓度对产物形貌的影响，初步探讨了SiC颗粒和晶须的形成机理．

锌浸出渣中铅的真空碳热还原

在理论分析基础上,对锌浸出渣中铅进行了真空碳热还原挥发研究。结果表明,100 g锌浸出渣中加入18.5 g固定碳含量73%的兰炭粉,当起始真空度10 Pa、1000℃保温30 min时,渣中铅还原率达到98.93%。

双层碳包覆LiFePO_4合成和电化学性能研究

采用改进的固相碳热还原法通过两步包碳法制备了双层碳包覆的LiFePO4正极材料。用SEM、XRD等对其进行表征,并将其组装成纽扣式电池,测试了其电化学性能。结果表明通过对前躯体磷酸铁的碳包覆能有效控制产品双层碳包覆磷酸铁锂的颗粒大小,双层碳包覆不改变磷酸铁锂的晶体结构,0.1 C首次放电比容量为150.0 mAh/g,循环50次后比容量仅减少了3.9%。表明所制备的LiFePO4样品具有较好的电化学性能。

用天然石英合成氮化硅的研究

以天然石英为硅源 ,用碳热还原法合成出了平均粒径为 1μm的Si3N4粉末。结果表明 ,石英粉末越细越利于Si3N4的合成 ;在氮气压为 0 .14MPa、氮气流量为 1L/min条件下 ,合成温度以 14 5 0℃为宜 ,添加剂Fe2 O3 以

硼化锆粉体的制备与表征

采用碳热还原法，在氩气气氛下1750℃保温1h制备出ZrB2粉体，反应物ZrO2、B2O3和C物质的量比为1：1：10，其中ZrO2以凝胶形式加入，ZrO2凝胶通过NaBH4滴定ZrOCl2溶液制备，C分别以活性炭和炭纤维形式加入，聚乙二醇（PEG）作分散剂，乙醇作为混合介质。用XRD、SEM和EDS分析方法对所得粉体进行了表征。结果表明，用活性炭作为还原剂制备的ZrB2，颗粒细小、均匀，平均粒径在80nm左右，粒子为球形；用炭纤维作为还原剂制备ZrB2粉体，由于炭纤维活性差，反应不彻底。

碳热还原氮化菱镁石和铝矾土合成MgAl_2O_4-SiAlON的物相演变

以菱镁石和煅烧铝矾土为主要原料,焦炭为还原剂,在氮气中采用碳热还原氮化法合成MgAl2O4-SiAlON材料,并利用XRD研究了试样在1350、1400、1500和1600℃下分别保温3h处理后产物的物相变化及配碳量(分别为理论配碳量、过量50%和过量100%)对反应产物的影响。结果表明:(1)不同温度处理后的反应产物均存在MgAl2O4相和SiAlON相,增加配碳量有利于SiAlON相的生成。本试验确定合成MgAl2O4-SiAlON的适宜工艺条件为:氮化温度1500℃,配碳过量50%。(2)配碳过量50%时,在1350和1400℃处理后产物中含有MgAl2O4、α-Al2O3和MgAl2Si4O6N4相,1500℃处理后为MgAl2O4和β-SiAlON,1600℃处理后为MgAl2O4和Mg1.25Si1.25Al2.5O3N3。