N‐(3‐silyl propyl) diethylene triamine N,N',N'‐tri‐sulfonic acid immobilized on Fe3‐xTixO4 magnetic nanoparticles: A new recyclable heterogeneous nanocatalyst for the synthesis of hexahydroquinolines

In the present study, for the first time N‐(3‐silyl propyl) diethylene triamine N,N',N''‐tri‐sulfonic acid (SPDETATSA) was grafted on magnetic Fe_3‐xTi_xO₄ nanoparticles. The structure of the resulted nanoparticles was characterized based on Fourier‐transform infrared (FT‐IR), energy‐dispersive X‐ray spectroscopy (EDX), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermal gravimetric analysis (TGA), and vibrating sample magnetometer (VSM) analyses. The results confirmed the successful immobilization of sulfamic acid groups onto the magnetic support. These nanoparticles exhibited high catalytic activity as novel magnetically recyclable acid nanocatalyst in the synthesis of a diverse range of hexahydroquinolines through one‐pot tandem reactions in excellent yields. Also, this nanocatalyst performed satisfactory catalytic maintenance of activity for the synthesis of the reaction products after 4 rounds of recycling with no considerable loss of activity.     

钒钛磁铁矿固态还原的研究

研究了钒钛磁铁矿的固态还原过程及影响因素,讨论了磨矿粒度、还原温度和配碳量对固态还原金属化率及还原后炉料中钛走向的影响.采用煤基直接还原工艺流程,能够将钒钛磁铁矿中铁的氧化物还原为金属铁,然后通过磁选,可实现钛、铁的有效分离.实验结果表明,最佳工艺条件为:还原温度1 100℃,配碳量为1∶1,磨矿粒度控制在75~150μm之间.在此工艺条件下得到铁的金属化率和渣中钛的质量分数分别在80%和36%以上.该工艺为我国大批量钒钛磁铁矿的开发利用提供了新途径.     

攀西钒钛磁铁矿分布特征及采矿选矿技术

钒钛磁铁矿是攀西地区重要战略矿物资源,钒钛磁铁矿综合利用产业是攀西地区经济的支柱产业。经过多年的努力,攀西地区钒钛磁铁矿的采矿、选矿及冶炼等技术已经比较成熟,形成了比较完整的产业链,有些产品已经进入国际先进行列。但相对比较来看,攀西地区钒钛磁铁矿综合利用技术偏低,特别是共伴生稀贵金属的综合利用技术极为缺乏。为改进和进一步提升攀西地区钒钛磁铁矿综合利用技术水平,对攀西地区钒钛磁铁矿分布特征及采矿选矿技术的现状以及相关的研究成果进行了梳理,分析和探讨了攀西地区钒钛磁铁矿相关综合利用技术不足之处及其发展趋势。     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-1).     

钒钛磁铁矿直接还原试验研究

在热力学分析的基础上研究了实验室条件下钒钛磁铁矿配煤直接还原的特点,考察了还原机理及还原温度、反应时间和配碳量对金属化率的影响.结果表明:采用直接还原可使钒钛磁铁矿中铁的氧化物优先还原为金属铁,钛仍以氧化物的形态存在;随着温度升高,球团金属化率呈上升趋势,且上升趋势随之减缓;在xC/xO=0.9∶1时,延长反应时间金属化率增加,但反应时间过长金属铁会被再氧化,反应时间控制在20 min为宜;在xC/xO=1.1∶1时,40 min内未出现再氧化现象;低配碳(xC/xO=0.8∶1)时,球团的金属化率随还原时间、还原温度的增加而增加,1 300℃下还原10 min后金属化率即达到了90%以上.     

TiO2对含铬高钛熔分渣熔化性能和黏度的影响

A study on the melting and viscosity properties of the chromium-containing high-titanium melting slag (CaO–SiO₂–MgO–Al₂O₃–TiO₂–Cr₂O₃) with TiO₂ contents ranging from 38.63wt% to 42.63wt% was conducted. The melting properties were investigated with a melting-point apparatus, and viscosity was measured using the rotating cylinder method. The FactSage 7.1 software and X-ray diffraction, in combination with scanning electron microscopy–energy-dispersive spectroscopy (SEM–EDS), were used to characterize the phase equilibrium and microstructure of chromium-containing high-titanium melting slags. The results indicated that an increase in the TiO₂ content led to a decrease in the viscosity of the chromium-containing high-titanium melting slag. In addition, the softening temperature, hemispheric temperature, and flowing temperature decreased with increasing TiO₂ content. The amount of crystallized anosovite and sphene phases gradually increased with increasing TiO₂ content, whereas the amount of perovskite phase decreased. SEM observations revealed that the distribution of the anosovite phase was dominantly influenced by TiO₂.     

钒钛磁铁精矿的预氧化研究

研究了钒钛磁铁精矿在等温预氧化条件下的物相组成及其转变情况,并将钒钛磁铁精矿原矿和预氧化后的样品以煤粉为还原剂进行直接还原,利用XRD和ICP-AES对产物进行物相和成份分析.研究结果表明:预氧化能够加速还原过程,提高金属化率,较为适宜的预氧化条件为:预氧化温度为900℃,预氧化时间为30 min;预氧化矿在1 200℃下还原60 min,比钒钛磁铁精矿原矿金属化率提高了14.0%.其强化还原的机理是:在预氧化过程中Fe3O4被氧化成Fe2O3,FeTiO3被氧化成Fe2O3.FeTiO3固溶体、Fe2O3和TiO2,破坏了钒钛磁铁精矿的结构,矿粉内部形成了大量孔隙,改善了还原反应的动力学条件,加速了还原过程.     

高炉灰为还原剂对海滨钛磁铁矿直接还原焙烧磁选--钛铁分离的影响

对高炉灰在直接还原焙烧-弱磁选工艺中用作印尼某海滨钛磁铁矿还原剂的可行性及其机理进行研究.结果表明,以萤石为添加剂的条件下,高炉灰可代替煤做还原剂,通过高炉灰与萤石的共同作用,可以在直接还原过程中提高还原铁粉中铁的回收率及品位并降低TiO2质量分数,同时回收高炉灰中铁.三种不同产地高炉灰还原效果的比较表明,高炉灰性质对还原效果有影响.在相同用量条件下,津鑫高炉灰( JX)还原效果最好;在JX高炉灰用量30%、萤石用量10%、焙烧温度1250益以及焙烧时间为60 min时,焙烧产物通过两段磨矿和两段磁选,最终得到最佳的还原铁粉中铁品位为91.28%,TiO2质量分数降至0.93%,包括海滨砂矿和高炉灰中铁的铁总回收率达到89.19%.     

高炉炼铁工艺中超高TiO2炉渣:密度和表面张力

针对高炉冶炼超高（>80%）甚至全钒钛磁铁矿工艺流程，为了优化高炉造渣制度，进行了一系列关于高钛型炉渣（BFS）物理化学性质方面的研究。本工作分别利用阿基米德原理和最大气泡压力法研究了高钛型炉渣的密度和表面张力。系统探究了TiO₂含量和MgO/CaO质量比对CaO–SiO₂–TiO₂–MgO–Al₂O₃炉渣密度和表面张力的影响规律。结果发现，随着TiO₂含量从20wt%增加到30wt%，炉渣密度逐渐降低，但随着MgO/CaO质量比从0.32增加到0.73，熔渣密度略有增加。从硅酸盐网络结构角度来看，炉渣密度与结构聚合度（DOP）具有一致的变化规律。TiO₂的加入会降低炉渣体系中(Q3)2/(Q2)比值（其中，Q2和Q3分别代表桥氧数为2和3的网络结构单元），进而降低炉渣结构聚合度，导致炉渣密度降低。随着TiO₂含量从20wt%增加到30wt%，CaO–SiO₂–TiO₂–MgO–Al₂O₃炉渣的表面张力显著降低。相反，随着MgO/CaO质量比从0.32增加到0.73，表面张力增加。此外，利用基于Butler公式的Tanaka模型获得了1723 K下含钛炉渣等表面张力图，为高炉冶炼超高比例（>80%）甚至全钒钛磁铁矿工艺中造渣制度的优化提供了数据支撑。     

全钒钛矿高炉冶炼合理炉料结构的探讨

在模拟高炉冶炼过程的条件下,研究了各种类型钒钛铁矿石(烧结矿、球团矿、块矿)的低温、高温还原和熔滴性能,特别是钒钛烧结矿碱度与高温冶金性能的关系及其对低、高温区域还原过程和钛还原行为的影响。在此基础上确认了全钒钛铁矿石高炉冶炼的合理炉料结构是高碱度烧结矿加酸性氧化球团矿。但在攀钢现有工艺和设备条件下,首要的是提高烧结矿的碱度。