微波加热喷动流化床高碳铬铁粉固相脱碳显微结构研究

以空气作为流化气体,在微波加热喷动流化床中对高碳铬铁粉进行固相脱碳,研究不同温度和保温时间条件下对物料显微结构的变化。试验表明,加热温度800℃、保温1h,高碳铬铁中粗大的(Cr,Fe)7C3开始分解,并产生少量(Cr,Fe)23C6-(CrFe),呈不规则星点状分布在(Cr,Fe)7C3晶粒内部;随着加热温度的提高和保温时间的延长,星点状的(Cr,Fe)23C6-(CrFe)逐渐变大,形成类蜂窝状结构;加热温度1 000℃、保温3h,粗大的(Cr,Fe)7C3晶体分解形成网络状结构。在微波加热喷动流态化条件下,高碳铬铁粉固相脱碳效果明显,反应均匀,能够有效抑制粘接失流现象。     

微波场中高碳铬铁粉固相脱碳机理研究

结合背散射电子图像、X射线衍射分析,探讨微波加热场中高碳铬铁粉的脱碳机理。分析结果表明,微波加热时,CO2首先与高碳铬铁粉中的(Cr,Fe)7C3发生反应,然后再与其他铬铁碳化物反应;保温时间一定后,提高微波加热温度,高碳铬铁粉中(Cr0.7Fe0.3)7C3的比例减小,而(Cr0.7Fe0.3)23C6和铬铁素体相(CrFe)的比例增加;由于铬易被氧化,高碳铬铁固相脱碳时,物料发生了不同程度的氧化,且温度升高,氧化程度加剧。为进一步研究微波处理冶金粉料奠定基础。     

微波加热高碳锰铁粉固相脱碳显微结构

对脱碳物料进行碳含量测定并采用电子探针及X线衍射(XRD)进行显微结构和物相分析。研究结果表明:在实验件下,高碳锰铁粉的碳含量由6.61%分别降至1.54%,1.13%,1.05%,0.94%;脱碳物料的显微结构主要为包裹与镶嵌结构、球形层状结构和实心球形结构,物相组成主要为金属锰、金属锰铁、低碳锰铁碳化物和氧化钙。脱碳温度在900℃时的综合脱碳效果最好,脱碳物料的氧化程度低且无锰酸钙等成分。     

微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳

高碳铬铁无渣脱碳法可避免有毒铬渣的排放,利用微波场可快速加热粉状物料的特性,在高碳铬铁粉中配加一定比例的碳酸钙粉,可实现高碳铬铁粉快速固相脱碳.实验结果表明:配加一定比例的碳酸钙粉,不会影响内配碳酸钙高碳铬铁粉混合物料的微波加热特性;提高混合物料的脱碳摩尔比、微波加热温度和保温时间,有利于高碳铬铁粉的深度脱碳,但相应加剧脱碳铬铁粉的氧化程度.合适的固相脱碳条件为:脱碳摩尔比1∶1.0~1∶1.4,微波加热温度1100℃,保温脱碳时间60 min.在上述条件下可使碳质量分数为8.16%的高碳铬铁粉脱碳至3.91%~1.71%,脱碳率为52.08%~79.04%.     

微波加热高碳铬铁粉固相脱碳动力学

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO2的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO2的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol 1.     

微波固相反应的扩散增强机理

本文提出一个微波加热引起的扩散增强机理,来解释微波加热处理时间缩短的实验结果。     

微波加热与常规加热硅锰粉固相脱硅动力学比较

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究,以巴西粉锰为脱硅剂,与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间,测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明:单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长,两种加热方式脱硅率均随之提高,在相同实验条件下,微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热,微波加热可以提高固相脱硅率;微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节,其表观活化能为102.93 kJ·mol-1,常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol-1,说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件,提高固相脱硅反应速率,降低脱硅反应的活化能.     

微波加热含碳锰矿粉固相还原脱磷影响因素分析

在rC：rO原子摩尔比为1.06、rCaO：rSiO2分子摩尔比为1.27的条件下,将含碳锰矿粉放入微波冶金炉中进行固相还原脱磷。结果表明,加热温度为1000～1300℃时,其气化脱磷率在50%以上。随着加热温度的提高,气化脱磷率减少;1200℃时随着保温时间的增加,气化脱磷率则有增加的趋势。微波场中,含碳锰矿粉还原气化脱磷率与微波加热温度、保温时间有密切关系。     

微波加热法在无机固相反应中的应用

无机晶体物质制备中,目前使用的方法有制陶法,高压法,水热法,电弧法,熔渣法和化学气相沉积法等。这些方法中,有的需要高温或高压;有的难以得到均匀的产物;有的制备装置过于复杂,昂贵,反应条件苛刻,反应周期太长。因此,我们使用了微波加热法。该法不同于传统的借助热量幅射、传导加热方法。由于微波能可直接穿透样品,里外同时加热,不需传热过程,瞬时可达一定温度。微波加热的热能利用率很高(能达50％),可大大节约能量,     

冷却速率对高碳铬铁粉电磁性能的影响

采用矢量网络参数法在1~18 GНz频段内分别对电阻炉、空气和水浴中冷却的高碳铬铁粉的电磁性能进行研究.随着冷却速率的提高,高碳铬铁粉的相对复介电常数实部和虚部在大多数频率下均增大.空冷和水冷粉料的相对复介电常数虚部在12~18 GНz频率范围内因极化弛豫而产生较大的峰值.同一频率下相对复磁导率实部随冷却速率变化的趋势与相对复介电常数相反.水冷粉料的相对复磁导率虚部在3~5GНz以外的频段内均大于另两组冷却粉料,且三组粉料的虚部在低频及高频条件下均具有峰值.在2.45 GНz的微波加热频率下,炉冷、空冷及水冷粉料的反射损耗分别为-2.30、-2.15和-2.07 dB.水冷粉料的介电损耗因子及磁损耗因子最大,微波场下具有最佳的升温速率与反应效果.     

高碳铬铁粉冷态喷动流化特性试验研究

设计了喷动流化床试验装置,研究了不同物料粒径和物料质量的高碳铬铁粉冷态喷动流化特性,考察了最大床层压降、最小喷动流化速度、床层空隙率与物料特性之间的变化关系。试验结果和分析计算表明,在同样条件下,高碳铬铁粉在喷动流化床中的起始静床层高度大于最大喷动床床层高度时,物料才具有典型的喷动流化特征;物料密度、物料粒径是影响喷动流化形态的主要因素;最大床层压降随物料质量、物料密度的增加而增大,随物料粒径的增加趋于增大;最小喷动流化速度均随物料质量、物料粒径的增加而增大;床层空隙率随喷动流化气体流量的增加而增大,物料质量对粗颗粒物料的床层空隙率影响较大,对细颗粒物料的床层空隙率影响较小。根据高碳铬铁粉的冷态喷动流化特性和形态变化,得出了高碳铬铁粉混合物料的喷动流化床操作相图。     

微波场中锰矿粉碳热还原反应研究

采用微波加热和常规加热对锰矿粉的碳热还原反应进行了研究.利用热重分析仪研究温度、粒度和碳氧原子摩尔数比等因素对微波场中锰矿粉碳热还原反应速率的影响,并通过拟合得到碳热还原反应过程动力学方程,进而得到微波加热相对于常规加热碳热还原的速率增加因子Q.实验结果表明:在微波加热时,随着碳氧原子摩尔数比的升高,物料升温速率随之提高;同时,反应前期升温速率较大,随着反应的进行,升温速率逐渐降低.提高碳氧原子摩尔数比和温度,微波加热碳热还原反应速率加快.减小粒度可以提高反应速率,但当粒度减小到150目时,进一步减小粒度后,反应速率不会有明显的提高.相同的温度和保温时间下,微波加热失重率远大于常规加热,微波加热的促进作用在低温和低温反应后期更为显著.     

微波加热在无机固相反应中的应用

介绍了微波加热的基本原理和加热特点;对微波加热在无机固相反应中的应用,就合成陶瓷材料、发光材料、电子材料及沸石分子筛催化等无机固体材料,进一步指出了微波加热的优点及所得产品的性能;并对微波技术应用作了展望.     

传统固相法制备CdWO_4微波介质陶瓷及其表征

采用传统固相法在低温下合成CdWO4单相,研究了CdWO4陶瓷的微波介电性能.实验结果表明:普通球磨CdO和WO3混合物10h,在200℃下预烧2h后获得CdWO4纯相粉体;用此粉体制成的素坯在1075~1 200℃烧结,均能得到相对密度比较高的单斜结构CdWO4陶瓷;在1 150℃烧结的CdWO4陶瓷表现出优良的微波介电性能,其中Q×f=41 000GHz,εr=12.8,τf=-14×10-6℃-1.     

含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性

采用微波加热法避免传统加热方式带来的粉状物料传热传质不均匀的现象. 利用微波冶金炉,针对含碳铬铁矿粉在微波场中的升温特性进行了研究. 结果表明,含碳铬铁矿粉在频率2.450 GHz的微波场中具有良好的升温特性. 在微波加热功率10 kW、含碳铬铁矿粉1 kg的条件下,含碳铬铁矿粉在7 min内温度可升至1 100 ℃,升温速率为157.1 ℃·min-1;而含碳磁铁矿粉在10 min内温度升至1 000 ℃,升温速率仅为100 ℃·min-1. 提高配碳比,可提高含碳铬铁矿粉的升温速率和降低轻烧钙质石灰粉对物料升温速率的影响.     

固相烧结法和反应烧结法制备G-La2Si2O7陶瓷的微波介电性能

采用反应烧结法和传统固相反应法制备G-La2Si2O7陶瓷样品,并探究两种不同制备方法对G-La2Si2O7陶瓷的烧结性能、微观形貌、微波介电性能的影响.结果表明:传统固相法制备的G-La2Si2O7陶瓷性能优于反应烧结法制备材料,反应烧结法制备G-La2Si2O7陶瓷样品最佳的烧结温度为1 430℃,相对密度为90%,微波介电性能为:εr=12.50,Q×f=26 594GHz,τf=-23.99×10-6/℃.传统固相反应方法制备的G-La2Si2O7陶瓷样品最佳的烧结温度为1 415℃,相对密度为96.52%,微波介电性能为:εr=13.327,Q×f=33 900GHz,τf=-34.9×10-6/℃.