五氧化二钒直接还原制备碳氮化钒试验研究
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钒钛磁铁矿共(伴)生SM元素的提取原创邹建新李亮教授等1 钒钛磁铁矿中共(伴)生SM元素的状况典型钒钛磁铁矿中共生有铁、钒、钛三种主要有益元素,同时还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族元素,主要富集在钛磁铁矿、钛铁矿和硫化物矿物之中。
矿石经过机械破碎、球磨可以达到以上三种有益矿物和脉石矿物的单体解离,再通过磁选、重选、浮选、电选等选矿工艺就可以将有用矿物分离出来,生产出钒铁精矿、钛精矿和硫钴精矿等三个矿产品。
钒铁精矿:以含铁钒为主,还含有铬、钛、镓、锰、铜、钴、镍等有益元素,是综合回收以上元素的原料,炼钢时采用转炉法提取钒渣,其它有益元素冶炼中部分进入铁水,成为半钢,为改善提高生铁和钢材的性能起了积极作用。
钛精矿:以含钛为主,兼含有铁锰、钪等有益元素。
钛精矿是生产钛白粉、高钛渣的原料,同时可以综合回收铁,制取铁红、铁粉。
钪是一种高度分散元素,在选冶过程中主要向钛精矿中富集。
分析表明,原矿中含钪25.4~28.3克/吨,钛铁矿中为101克/吨,钛磁铁矿中25克/吨,而高炉冶炼高钛渣的烟尘中富集到132克/吨。
硫钴精矿:以含铁、钴、镍、硫、铜等元素为主,其它元素都有分布,硫化物矿物也是硒、碲、铂族元素的载体矿物,是综合回收钴、镍、铜、硫、铁、硒、碲、铂族元素等的重要原料。
钒钛磁铁矿是世界少有的多金属共生矿,有20多种有价元素达到提取标准。
伴生在钒钛磁铁矿中除了钒和钛,还有钴、镍、镓、钪、铂族和金等。
采用高炉流程冶炼钒钛磁铁矿实现铁、钒和钛的回收,其它有益元素如:镓、钪和锌等未实现回收,造成了资源的浪费。
稀有元素多伴生在钒钛磁铁矿物中,微且分散,一般从提取有色、黑色主体金属的副产物中回收。
它们主要赋存于各种废液和废渣中。
2 钒钛磁铁矿中主要伴生SM元素用途随着人们对SM的认识和研究的逐步深化,特别是近十年来SM的应用在各个领域崭露头角。
单独使用SM的情况较少,往往掺杂于其它有色金属制备出一系列化合物或合金,如半导体材料,电子光学材料,新型节能材料,特殊合金及有机金属化合物等,是支撑当代电子计算机,通讯,宇航,能源,医药卫生及军工等高新技术的重要基础材料之一。
石煤提钒的工艺和设备(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)原创邹建新崔旭梅教授等石煤提钒石煤是一种由菌藻类低等生物在还原环境下形成的黑色劣质可燃有机页岩,多属于变质程度高的腐泥无烟煤或藻煤,具有高灰分、高硫、低发热量和结构致密、比重大,着火点高等特点。
石煤中除含Si、C和H元素外,还含有V、Al、Ni、Cu、Cr等多种伴生元素。
石煤矿的含钒品位各地相差悬殊,一般品位在0.13%~1.00%,以V2O5计含量低于0.50%的占60%。
我国各地石煤中钒品位差异较大,在目前技术条件下,只有品位达到0.8%以上才有开采价值。
1 石煤提钒工艺现状我国的石煤提钒工业起步于70年代末期,此后经历了两次大的发展时期(即八十年代的初步发展期,以及2004年到现在的大发展期),至今已有四十多年的历史,含钒石煤提钒的生产技术和科学研究已有了较大发展。
总的来说,石煤提钒工艺技术可以归纳为两种代表性的类型:焙烧提钒工艺(火法提钒工艺)和湿法提钒工艺。
(1)火法焙烧湿法浸出提钒工艺矿石经过高温氧化焙烧,低价钒氧化转化为五价钒,再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程。
(2)湿法酸浸提钒工艺含钒原矿直接进行酸浸,包括在较高浓度酸性条件下,甚至是加热加压、氧化剂存在的环境下,实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。
(3)焙烧工艺分类传统食盐钠化焙烧-水浸-沉钒工艺、无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺、复合添加剂焙烧-水浸或酸浸-离子交换工艺、钙化焙烧-酸浸出工艺。
(4)石煤提钒的技术改革一方面是焙烧添加剂的多样化、焙烧设备的优化、浸出工艺的变化以及从含钒稀溶液中分离富集钒的方法的改进等几个方面;焙烧添加剂的多样化:食盐添加剂、低氯复合添加剂、无氯多元添加剂、无添加剂。
焙烧添加剂的多样化,使得钒浸出率得到了提高,但总的来说钒的浸出率还是偏低。
另一方面为湿法提取钒工艺的改进。
(5)石煤提钒工艺制定由于不同地区含钒石煤矿的物质组成、钒的赋存状态、钒的价态等差异很大,故选择含钒石煤提钒工艺技术流程应根据不同地区石煤的物质组成、钒的赋存状态、价态等特性进行全面考察并以含钒石煤矿中钒的氧化、转化、浸出作为制定合适提钒流程的依据。
v基催化剂中五氧化二钒含量测定的研究
五氧化二钒是一种在催化剂中施加巨大作用的重要元素,已经被广泛应用于化工行业。
它在各种高温下进行一系列联合反应,可以明显提高反应效率,大大降低反应所耗费的时间。
为此,对催化剂中五氧化二钒含量进行测定显得十分重要。
常用方法测定催化剂中五氧化二钒含量,有化学分析法和重量法。
化学分析法需要将催化剂收集后,用HNO3溶液煅烧,然后经硝酸浴和醋酸溶液洗涤;重量法需要将催化剂中的五氧化二钒提取,然后用重量法测定含量。
但无论是哪种测定方法,其关键步骤都是在进行提取之前,要对催化剂进行有效的净化和细分处理,以保证对催化剂中五氧化二钒的测定结果的准确性。
因此,研究催化剂中五氧化二钒的含量测定,不仅要采用精确的分析方法,而且还要考虑净化前处理和取样的问题,才能取得更准确的结果。
只有关注这些细节,才能更加准确地测定出催化剂中五氧化二钒的含量,为后期应用奠定坚实的基础。
第9卷增刊1 过 程 工 程 学 报 V ol.9 Suppl. No.1 2009 年 6月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2009收稿日期:2008−10−22,修回日期:2009−02−17作者简介:刘征建(1982−),男,辽宁省黑山县人,博士研究生,钢铁冶金专业,E-mail: liuzhengjian@.钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原实验研究刘征建, 杨广庆, 薛庆国, 张建良, 杨天钧(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京 100083)摘 要:对转底炉直接还原钒钛磁铁矿新工艺进行了实验研究,将钒钛磁铁矿精矿粉与煤粉等混合,采用压球机压球,并用石油液化气同空气混合燃烧生成的热烟气干燥生球,通过正交实验考察C/O 、焙烧时间和焙烧温度3个因素对金属化率与抗压强度的影响,得出最优的实验方案是:C/O 为1.3,焙烧温度为1330℃,焙烧时间为25 min. 通过XRD 分析发现在金属化率较高的球团中存在假板钛矿.关键词:资源综合利用;钒钛磁铁矿;转底炉;直接还原中图分类号:TF521 文献标识码:A 文章编号:1009−606X(2009)S1−0051−051 前 言钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等有价元素共生的复合矿,普通高炉冶炼钒钛磁铁矿的弊端日益凸显,一是钛资源流失严重,占钒钛磁铁原矿中钛总量的一半以上;二是高炉炼铁必须使用焦碳,要消耗大量稀缺而昂贵的焦煤资源,而且炼焦过程污染环境严重[1].进入21世纪以来,随着优质含铁原料供应的日趋紧张和环保要求的日益严格,原料适应性强、能耗低、环境友好的直接还原技术获得了快速发展,出现了诸多新工艺和新技术,转底炉直接还原技术是其中较为典型的代表[2]. 转底炉出现于1978年,最初是应含铁废料和粉尘的处理要求而产生的,1995年以后逐步发展成使用普通铁精矿为原料生产DRI 的直接还原新工艺[3−5]. 转底炉直接还原具有高温、快速的工艺特点和炉料与炉底相对静止的设备特点,能较好的满足钒钛磁铁矿直接还原要求[6]. 共性技术的发展为钒钛磁铁矿直接还原创造了良好的外部条件,在此基础上针对钒钛磁铁矿自身特点,开展铁钒与钛高效分离研究、钒钛提取回收技术研究,实现转底炉直接还原—电炉深还原的产业化生产,达到铁、钒、钛元素分离与综合回收利用的目标. 本工作以钒钛磁铁矿精矿粉、煤粉和粘结剂等为原料,设计正交实验进行钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原生产金属化球团的基础研究,为后续的装备设计与工业生产探索规律.2 实验原料实验含铁原料采用某产地的钒钛磁铁矿,化学成分如表1所示.表1 钒钛磁铁矿精矿粉成分Table 1 Composition of vanadic titanomagnetite (%, ω)TFe FeO TiO 2V 2O 5 SiO 2 Al 2O 3 CaOMgO51.46 31.0212.430.53 5.96 5.30 1.983.41此钒钛磁铁矿主要由钛磁铁矿、钛铁矿、硫化矿和脉石矿物等4部分组成. 钛磁铁矿是磁铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石、钛铁矿片晶复合体. 它占总矿物量的44%左右,含铁57%,是回收铁的主要工业矿物. 由于钛磁铁矿中有4种矿物密切共生,磁铁矿为主晶,其他为客晶. 客晶的粒度极细,不能用机械方法使其单体分离,使所得铁精矿中含有较高的钛、钒、镓、镁、钙、铝、硅等元素,铁品位一般较低;钛铁矿占总矿物量的9.5%,除少量赋存于钛磁铁矿外,大部分单体粒状产出,充填于脉石颗粒之间或铁钛氧化物与脉石之间. 含TiO 2 10.7%,是回收钛的工业矿物. 但其含有较高的钙镁,这些杂质以类质同象赋存在钛铁矿中,因此钛精矿中TiO 2含量一般为46%~48%,钙镁含量达7%~8%;硫化矿占总矿物量的1%,其中磁黄铁矿占硫化矿的95%,是回收硫、钴、镍的工业矿物;脉石矿物以钛普通辉石和斜长石为主,钛普通辉石占总矿物的28%~29%,是回收钪的主要矿物,斜长石占18%~19%.所用固体燃料为宁夏太西无烟煤,工业分析结果如表2所示.表2 煤粉工业分析结果Table 2 Industrial analysis of pulverized coal (%, ω)Fixed carbon V olatile Ash86.47 8.58 4.953 正交实验52 过程工程学报第9卷为了准确控制水分的加入量,混料前所有原料在105℃下干燥2 h,每次实验干料重量约为2.5 kg,人工混料30 min左右. 采用对辊压球机造球,压力可调,所造生球为扁圆形.干燥采用鼓风和抽风两种模式,基本流程是液化石油气同空气混合在燃烧室燃烧,生成的热烟气对含水生球进行干燥. 通过调节液化石油气和空气量来调节干燥入口温度和干燥的风速,本实验中入口温度控制在250℃左右,干燥风速为1.0和1.5 m/s,干燥时间选择10, 15和20 min.焙烧在管式炉中进行,干燥球团用吊篮盛装.采用正交实验考察C/O、焙烧温度和焙烧时间3个因素对含碳球团金属化率和抗压强度的影响,水平设计如表3.表3 实验因素与水平Table 3 Factors and levels of the experimentsLevelFactor A,C/OB,roasting temperature (℃)C,roasting time (min)1 1.31250 152 1.51300 203 1.11330 254 实验结果及分析4.1 造球实验本实验造球压强为15 MPa,转速为10 r/min,膨润土配加比例为3%.4.2 干燥实验用C/O为1.3的1#, 2#, 3#生球进行干燥实验,实验结果如表4所示.表4 干燥实验方案及结果Table 4 Scheme and results of drying experimentNo. DryingmethodGas flowvelocity (m/s)Gas flowrate (m3/h)Drying time(min)Weight of greenballs (g)Weight afterdrying (g)Water content ofgreen balls (%)Dehydration rate(%)1 Blast 1 24 10 1627.8 1479.8 11.93 76.192 Blast 1 24 15 1601.7 1429.4 11.89 90.493 Blast 1 24 20 1594.1 1410.4 11.96 96.32 3 Suction 1 24 15 1608.3 1438.2 11.52 91.84通过实验数据可以看出如下规律[7,8].(1) 鼓风干燥和抽风干燥两种形式的干燥效果没有明显差别,实验中没有发现在抽风干燥过程中下部生球有过湿现象和压坏现象发生;(2) 随着烘干时间的增加脱水率逐渐增加,烘干15 min后脱水率可达到90%以上,完全满足要求,延长时间对于烘干效果没有明显影响.4.3 焙烧实验(1) 实验结果对9组焙烧后金属化球团的化学成分和抗压强度分别进行检测,结果如表5所示.表5 金属化球团的化学分析结果及抗压强度Table 5 Chemical analysis and compressive strength of metallized pelletsNo. TFe(%)MFe(%)Metallization rate(%)V2O5(%)TiO2(%)Compressivestrength (N)1 60.40 32.53 53.86 0.48 9.74 2155.672 60.40 47.08 77.95 0.66 13.33 1036.403 65.25 56.11 85.99 0.65 12.06 2395.004 59.21 44.78 75.63 0.51 13.11 1747.205 62.57 55.60 88.86 0.56 9.58 1337.756 66.33 51.94 78.31 0.60 14.36 2273.007 59.71 35.51 59.47 0.47 11.40 635.008 59.94 40.33 67.28 0.41 12.93 650.509 62.90 48.08 76.44 0.63 12.30 1642.80通过以上结果可以看出:(a) 金属化球团的铁品位较精矿粉的铁品位有较大提高,这是因为煤粉中的碳与铁氧化物中的氧发生反应,去除了精矿粉中的部分氧,而残留的煤粉灰分质量远小于铁氧化物失去氧的质量[9].(b) 金属化球团中只有少量V, Ti被还原. 由Ellingham图可知,V2O5, TiO2只有在1500℃以上高温时才能被碳还原[10].(c) 由于C/O与焙烧条件不同各组的金属化率和抗压强度变化较大.(2) 直观分析[11]判断金属化球团质量的两个重要指标就是金属化率和抗压强度,实际生产中一般要求金属化率和抗压强度越高越好. 由表5可知,不同C/O,不同焙烧条件下增刊1 刘征建等:钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原实验研究 53各组的金属化率和抗压强度变化较大. 对正交实验结果采用直观分析法进行分析,以找出最佳的工艺条件,结果如表6所示.表6 直观分析法结果Table 6 The results of intuitive analysisTest index No.1 A2 B3 C Metallization rate (%) Compressive strength (N)1 1 1 1 53.86 635.002 1 2 2 77.95 1747.203 1 3 3 85.99 2155.674 2 1 2 75.63 650.505 2 2 3 88.86 1337.75 6 2 3 1 78.31 1036.407 3 1 3 59.47 1642.808 3 2 1 67.28 2273.009 3 3 2 76.44 2395.00K 1 217.80 188.96 199.45 K 2 242.80 234.09 230.02 K 3 203.19 240.74 234.32 κ1 72.60 62.99 66.48 κ2 80.93 78.03 76.67 κ3 67.73 80.25 78.11 Range 13.20 17.26 11.63 MetallizationrateOptimum scheme A2 B3 C3K 1 4537.87 2928.30 3944.40 K 2 3024.65 5357.95 4792.70 K 3 6310.80 5587.07 5136.22 κ1 1512.62 976.10 1314.80 κ2 1008.22 1785.98 1597.57 κ3 2103.60 1862.36 1712.07 Range 1095.38 886.26 397.27 Compressive strengthOptimum scheme A3 B3 C3从以上分析结果可看出,对于金属化率的3个极差由大到小依次为17.26,13.20,11.63,它们所对应的因素依次为B ,A ,C. 所以,各因素对金属化率的影响按大小次序来说应当是B(焙烧温度)、A(C/O)、C(焙烧时间);最好的方案应当是B3A2C3,即, B3:焙烧温度,第3水平,1330℃;A2:C/O ,第2水平,1.5;C3:焙烧时间,第3水平,25 min.同理可知,各因素对抗压强度的影响按大小次序来说应当是A(C/O),B(焙烧温度),C(焙烧时间);最好的方案应当是A3B3C3,即:A3:C/O ,第3水平,1.1;B3:焙烧温度,第3水平,1330℃;C3:焙烧时间,第3水平,25 min.通过综合平衡法对金属化率和抗压强度两个指标进行计算分析,分别得到2个最优方案:对金属化率为A2B3C3;对抗压强度为A3B3C3. 这2个方案并不完全相同,为便于综合分析,将两个指标随因素水平变化的情况用图形表示出来,如图1所示(为了便于分析,将各点用线段连起来,实际上并不是直线).666870727476788082M e t a l l i z a t i o n r a t e (×102%)C/ORoasting temperature(℃)Roasting time(min)1.11.31.58001000120014001600180020002200C o m p r e s s i v e s t r e n g t h (N )C/O125013001350Roasting temperature(℃)152025Roasting time(min)图1 两个指标随因素水平变化的情况Fig.1 Changes of two indexes with variable factors and levels54 过 程 工 程 学 报 第9卷将图1和表6结合起来,综合分析每一个因素对两个指标的影响.(a) C/O 对两个指标的影响. 从表6看出,对抗压强度来讲,C/O 的极差是最大的,也就是说C/O 是影响最大的因素,从图1看,取1.1最好;对金属化率来讲,C/O 的极差不是最大,即不是影响最大的因素,是较次要的因素,取 1.5最好. 从实际的焙烧过程来看,C/O 越高,煤粉配加量越大,煤粉反应后留下的空隙越多,金属化球团的孔隙度越大,抗压强度越低,这与表6的分析结果很吻合. 针对为实现铁、钛、钒资源综合利用而设计的“钒钛磁铁矿转底炉直接还原−电炉深还原−含钒铁水提钒−含钛炉渣提钛”工业流程,其转底炉生产的金属化球团直接热装电炉,所以对金属化球团的抗压强度要求不是很高,加之电炉深还原要求金属化球团有一定的残碳含量,所以C/O 取中间水平1.3为好[12,13].(b) 焙烧温度B 对两个指标的影响. 从表6看出,对金属化率来讲,焙烧温度的极差是最大的,即焙烧温度是影响最大的因素,从图1看出,取1330℃最好;对抗压强度来讲,焙烧温度的极差不是最大,即不是影响最大的因素,是较次要的因素,但也是取1330℃最好,所以对两个指标来讲,焙烧温度均取1330℃最好.(c) 焙烧时间C 对两个指标的影响. 从表6看出,对金属化率和抗压强度来讲,焙烧时间的极差都是最小的,即是影响最小的因素,从图1看出,都是取25 min 最好,所以对两个指标来讲,焙烧时间均取25 min 最好. 从实际的焙烧过程来看,焙烧时间越长,反应越完全,抗压强度越高. 但这并不意味着焙烧时间越长,金属化率就越高,因为随着焙烧时间的延长,球团内部碳逐渐被消耗完,金属化球团会发生再氧化,从而降低金属化率.综合考虑C/O 、焙烧温度、焙烧时间3个因素对金属化率和抗压强度的影响以及工艺流程的实际要求,得出较好的实验方案为:A1:C/O ,第2水平,1.3;B3:焙烧温度,第3水平,1330℃;C3:焙烧时间,第3水平,25 min.从表6可以看出,这里综合分析出来的较好方案A1B3C3,正好是9组实验中的3#实验,其球团的金属化率(85.99%)和抗压强度(2155.67 N)在9组实验结果中的综合效果最好,与通过计算分析得到的结论一致.(3) XRD 分析对9组实验制得的金属化球团进行XRD 分析,可以看出金属铁均已经明显出现,尤其在金属化率较高的3#实验(85.99%)和5#实验(88.86%)制得的金属化球团中可明显看到假板钛矿(Fe 2TiO 5)的出现,如图2和3所示. 1020304050607080900500100015002000I n t e n s i t y (a .u .)2θ (o)102030405060708090050010001500200025002θ (o)I n t e n s i t y (a .u .)图2 C/O=1.3, T =1330℃, t =25 min (3#实验) 图3 C/O=1.5, T =1300℃, t =25 min (5#实验)Fig.2 C/O=1.3, T =1330℃, t =25 min (Exp.3#) Fig.3 C/O=1.5, T =1300℃, t =25 min (Exp.5#)对于钛铁矿在600℃至成渣温度范围内的还原机理、还原途径及其相变化,前人已有相当充分的研究,对1100 K 以上的Fe −Ti −O 系的相平衡关系也已经基本明确,在与钛铁矿还原有关的相图区域内存在3个主要固溶体也得到公认:在Fe −Fe 2O 3−TiO 2组成的三角形中,在1200℃时介于磁铁矿(Fe 3O 4)和钛铁晶石(Fe 2TiO 4)之间、介于赤铁矿(Fe 2O 3)和钛铁矿(FeO·TiO 2)之间、高铁假板钛矿(Fe 2TiO 5)和亚铁假板钛矿(FeTi 2O 5)之间,存在着完全固溶体,它们被认为是立方晶系的尖晶石相、菱形晶系的α-氧化铁固溶体和M 3O 5固溶体. 在达到1300℃并充分反应后,开始还原出假板钛矿,这与XRD 的分析结果相吻合.假板钛矿的生成能够有效提高球团的还原性能,一方面是因为用碳还原假板钛矿的速度要比还原钛铁矿和假金红石的速度快得多;另一方面钛铁矿从坚固的尖晶石结构变为不稳定的假板钛矿结构,形成大量空隙,改善了后续还原过程的动力学条件.增刊1 刘征建等:钒钛磁铁矿含碳球团转底炉直接还原实验研究555 结 论(1) 钒钛磁铁矿精矿粉与煤粉混合造球时,通过控制合适的压球机压力和转速、添加适量的水分和粘结剂可以保证其强度满足转底炉生产的要求.(2) 鼓风干燥和抽风干燥两种形式的干燥效果没有明显差别,风速控制在1 m/s,烘干10~15 min,脱水率可达到90%以上,完全满足生产要求.(3) 综合考虑3个因素对金属化率和抗压强度的影响以及工艺流程的实际要求,得出最优的实验方案是:C/O为1.3,焙烧温度为1330℃,焙烧时间为25 min.(4) 从9组实验得到金属化球团的XRD分析结果可以看出,金属铁均已经明显出现,尤其在金属化率较高的3#实验(85.99%)和5#实验(88.86%)制得的金属化球团中可以明显看到假板钛矿的出现,提高了球团的还原性能.参考文献:[1] 洪流,丁跃华,谢洪恩. 钒钛磁铁矿转底炉直接还原综合利用前景 [J]. 金属矿山,2007, (5): 10−13.[2] 胡俊鸽,吴美庆,毛艳丽. 直接还原炼铁技术的最新发展 [J]. 钢铁研究,2006, 34(2): 53−57. 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The C/O, roasting temperature and roasting time of the optimum scheme were 1.3, 1300℃ and 25 min respectively. Pseudobrookite was found in pellets with high metallization rate by XRD.Key words: comprehensive utilization of resources; vanadic-titanomagnetite; rotary hearth furnace; direct reduction。
V2O3制取氮化钒铁的技术研究
王乖宁
【期刊名称】《铁合金》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】以三氧化二钒、铁粉为原料,石墨粉为还原剂,利用推板窑制备氮化钒铁。
研究物料配比、混合物成型压力、氮化温度、氮化时间、氮气的流量等对氮化钒铁中氮含量的影响,得出最佳工艺参数。
研究结果表明:配碳比(C/O)为
0.65~0.7,铁粉20%~60%,混合物成型压力为9 MP,氮化温度1450~1500℃,氮化时间120~140 min,氮气流量2.5~3 L/min,产物钒含量40%~65%,氮
含量12%~14%,密度3.5 g/cm3。
与传统工艺相比具有工艺简单,成本低廉,
制备的氮化钒铁氮含量高、密度大等优势。
【总页数】4页(P21-24)
【作者】王乖宁
【作者单位】攀钢集团钒业有限公司攀枝花中国 617000
【正文语种】中文
【中图分类】TF646.3
【相关文献】
1.用三氧化二钒制取氮化钒试验研究 [J], 解万里;陈东辉;高明磊
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3.V2O3冶炼高钒铁的炉渣特性 [J], 王永刚;张成云
4.国内外氮化钒铁及氮化钒制备情况简介 [J], 孙国会;梁连科
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五氧化二钒直接还原制备碳氮化钒试验研究
五氧化二钒直接还原制备碳氮化钒试验研究
引言
碳氮化钒是一种重要的过渡金属碳化物材料,具有优异的力学性能、高温稳定性和化学惰性等特点,在催化剂、涂层、电子器件等领域有着广泛的应用前景。
目前,碳氮化钒的制备方法较多,包括静电喷雾法、化学气相沉积法、等离子体工艺等。
然而,这些方法往往存在成本高、工艺复杂等问题。
因此,不断寻求一种简单、高效、低成本的碳氮化钒制备方法是迫切需要解决的问题。
实验方法
本实验采用五氧化二钒(V2O5)直接还原制备碳氮化钒。
首先,将一定比例的尿素和五氧化二钒粉末混合均匀,然后放入石英瓶中,并真空干燥预处理。
接着,将石英瓶放入炉中,在氮气保护气氛下进行加热处理。
加热过程中,通过控制加热速率和保温时间来控制反应过程中生成的碳氮化钒的形貌和结构。
最后,将样品从炉中取出,冷却至室温。
实验结果与分析
通过扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌,发现制备的
碳氮化钒呈现出颗粒状的结构,颗粒大小分布均匀,表面光滑。
同时,利用X射线衍射(XRD)分析样品的结晶性,结果显示制
备的碳氮化钒呈现出多晶结构,并且与标准碳氮化钒的衍射峰相吻合,表明制备的碳氮化钒具有良好的结晶性。
另外,通过比较不同尿素添加量的样品,发现随着尿素添加量的增加,制备得到的碳氮化钒的颗粒大小逐渐减小。
实验讨论
五氧化二钒直接还原制备碳氮化钒的实验结果显示,该方法可以制备出具有良好结晶性和颗粒状结构的碳氮化钒。
尿素在还原过程中起到了可控形成碳氮化钒的作用,同时尿素的添加量可以调控碳氮化钒的颗粒大小。
此外,研究还发现反应温度和保温时间对反应结果也有一定影响。
结论
本实验通过五氧化二钒的直接还原制备了碳氮化钒,实验结果表明该方法可以制备出具有优异结晶性和均匀颗粒形状的碳氮化钒。
进一步的实验研究可以探究其他因素对碳氮化钒制备过程的影响,提高制备方法的效率和控制性。
这项研究为碳氮化钒的制备提供了一种简单、高效、低成本的方法,并为碳氮化钒的应用领域提供了重要的实验数据
本实验通过直接还原法成功制备了具有良好结晶性和均匀颗粒形状的碳氮化钒。
扫描电子显微镜观察结果显示,碳氮化钒呈现出颗粒状结构,颗粒大小分布均匀且表面光滑。
X射线衍射分析结果表明,制备的碳氮化钒具有良好的结晶性,并与标准样品的衍射峰相吻合。
此外,实验还发现尿素的添加量可以调控碳氮化钒的颗粒大小。
综上所述,该实验方法为碳氮化钒的制备提供了一种简单、高效、低成本的途径,并为其应用领域提供了重要的实验数据。
进一步的研究可以探索其他因素对碳氮化钒制备过程的影响,以提高制备方法的效率和控制性。