真空碳热还原制备碳氧钛动力学研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.03.014真空碳热还原制备碳氧钛的动力学研究朱福兴1，邓斌1，秦庆东2，王芳平2（1.攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川攀枝花617000；2.中国铝业股份有限公司郑州研究院，郑州450041）摘要：采用非等温固相模型对碳热还原TiO2历程和动力学条件进行研究。结果表明，真空碳热还原TiO2可分为四个阶段，第一阶段（1373~1523K）主要物相为C和TinO2n-1（n≥5），第二阶段（1523~1673K）主要

2、物相为C、TiC0.5O0.5和TinO2n-1（2≤n≤4），第三阶段（1673~1833K）主要物相为C、Ti2O3和TiC0.5O0.5，2第四阶段（1833~1973K）主要物相为TiC0.5O0.5；第一阶段动力学方程为kt，受一维扩散控制，表观活化能为113.55kJ/mol，第二阶段动力学方程为1kt(1)1，受二级化学反应控制，温度对还原率影响较大，表观活化能为303.36kJ/mol，第三阶段动力学方程为1/2kt2[(1)1]，受1.5级化学反应控制，还原剂不足对

3、反应影响较大，表观活化能为53.93kJ/mol，第四阶段动力学方程为1-2/3-(1-)2/3kt，受三维扩散控制，物料疏松成为晶核长大的限制环节，表观活化能为99.22kJ/mol。关键词：碳氧钛；动力学；还原历程；表观活化能中图分类号：TF823文献标志码：A文章编号：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