铌铁矿固相合成及碳热还原机理研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuilinxi
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铌是我国比较紧缺的稀有金属之一,我国的铌资源80%储存在包头白云鄂博矿,且主要以铌铁矿、铌铁金红石、易解石等形式存在。铌铁矿(FeNb2O6)作为铌精矿的主要矿物,具有很高的经济价值。本文人工合成纯铌铁矿,然后对铌铁矿进行碳热还原,对还原热力学进行了理论分析。采用等温和非等温TG-DSC结合XRD研究了还原反应过程,深入的探讨了铌铁矿还原的动力学机理。热力学分析表明,铌氧化物的还原顺序为Nb2O5到NbO2,NbO2到NbO,NbO到NbC,NbC到Nb。等温热重分析得到了主体还原过程的表观活化能E=515.2KJ/mol,还原反应的速率常数k与温度T的关系为lnk=36-61995/T,反应的动力学方程为[(1-α)-1/3-1]2= kt,为三维扩散Z-L-T方程,表明气体CO在产物层中过的内扩散为整个反应的限制性环节。对非等温热分析及XRD分析表明,FeNb2O6碳热还原分两步进行:在1100-1240℃,FeNb2O6首先被还原为金属Fe和NbO2,该步骤E=264.4KJ/mol,lnk=17.6-31799/T,反应的动力学方程为α+(1-α)ln(1-α)=kt;在1250-1350℃,第一步的还原产物NbO2被还原为NbC,该步骤E=482.7KJ/mol,lnk=17.6-31799/T,反应的动力学方程为[(1-α)-1/3-1]2=kt,与等温法得到的结果一致。非等温热分析法能得到整个还原过程的动力学参数。
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