真空碳熱還原制備碳氧鈦動(dòng)力學(xué)研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.03.014真空碳熱還原制備碳氧鈦的動(dòng)力學(xué)研究朱福興1，鄧斌1，秦慶東2，王芳平2（1.攀鋼集團(tuán)研究院有限公司釩鈦資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川攀枝花617000；2.中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院，鄭州450041）摘要：采用非等溫固相模型對(duì)碳熱還原TiO2歷程和動(dòng)力學(xué)條件進(jìn)行研究。結(jié)果表明，真空碳熱還原TiO2可分為四個(gè)階段，第一階段（1373~1523K）主要物相為C和TinO2n-1（n≥5），第二階段（1523~1673K）主要

2、物相為C、TiC0.5O0.5和TinO2n-1（2≤n≤4），第三階段（1673~1833K）主要物相為C、Ti2O3和TiC0.5O0.5，2第四階段（1833~1973K）主要物相為TiC0.5O0.5；第一階段動(dòng)力學(xué)方程為??kt，受一維擴(kuò)散控制，表觀活化能為113.55kJ/mol，第二階段動(dòng)力學(xué)方程為??1??kt(1?)1，受二級(jí)化學(xué)反應(yīng)控制，溫度對(duì)還原率影響較大，表觀活化能為303.36kJ/mol，第三階段動(dòng)力學(xué)方程為??1/2??kt2[(1?)1]，受1.5級(jí)化學(xué)反應(yīng)控制，還原劑不足對(duì)

3、反應(yīng)影響較大，表觀活化能為53.93kJ/mol，第四階段動(dòng)力學(xué)方程為1-2?/3-(1-?)2/3?kt，受三維擴(kuò)散控制，物料疏松成為晶核長(zhǎng)大的限制環(huán)節(jié)，表觀活化能為99.22kJ/mol。關(guān)鍵詞：碳氧鈦；動(dòng)力學(xué)；還原歷程；表觀活化能中圖分類號(hào)：TF823文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1007-7545（2014）03-0000-00KineticStudyonPreparationofTitaniumOxycarbidebyVacuumThermalReductionZHUFu-xing1,DENGBin1,

4、QINQing-dong2,WANGFang-ping2（1.PangangGroupResearchInstituteCo.,Ltd.,StateKeyLaboratoryofVanadiumandTitaniumComprehensiveResourcesComprehensiveUtilization,Panzhihua617000,China,China;2.ZhengzhouResearchInstituteofCHALCO,Zhengzhou450041,China）Abstract:Thepr

5、ocessanddynamicconditionofTiO2carbothermicreductionwerestudiedbynon-isothermalsolidmodel.Theresultsshowthatcarbothermicreductionprocessisdividedintofourstages.CandTinO2n-1（n≥5）arethemainphasesofthefirststage(1373~1523K),whichgraduallychangeintoC,TiC0.5O0.5

6、andTinO2n-（12≤n≤4）atthesecondstage(1523~1673K).C,Ti2O3andTiC0.5O0.5arethemainphasesofthethirdstage（1673~1833K）,whichfinallychangeintoTiC0.5O0.5atthefourthstage(1833~1973K).Thekineticequationofthefirststagepresentsas2?kt?,whichiscontrolledbyone-dimensiondif

7、fusionwithapparentactivationenergiesof113.55kJ/mol.Thekineticequationofthesecondstagepresentsas(1??)?1?1?kt,whichiscontrolledbythesecond-orderreactionwithapparentactivationenergiesof303.36kJ/mol.Temperatureexertssignificantinfluenceinthisstage.Thekineticeq

8、uationofthethirdstagepresentsas??1/2??kt2[(1?)1],whichiscontrolledby1.5-orderreactionwithapparentactivationenergiesof53.93kJ/mol,andthisstageislimitedbyinadequatereducingagent.Thekineticequationofthelastprese