我國(guó)具有豐富的鈦資源，但由于礦物種類(lèi)的特殊性以及生產(chǎn)技術(shù)的相對(duì)滯后，使得金屬鈦及鈦白的生產(chǎn)技術(shù)停滯徘徊。復(fù)雜的礦相組成、多組分共生以及含有Ca、Mg等堿土金屬雜質(zhì)給傳統(tǒng)的冶金流程帶來(lái)了很多棘手問(wèn)題。目前所采用的電爐融分-濃硫酸工藝由于能耗高、“三廢”量大等問(wèn)題已不符合我國(guó)低碳環(huán)保的發(fā)展要求，我國(guó)“十二五”計(jì)劃明確指出：力爭(zhēng)在2015年淘汰電爐熔煉高鈦渣、單產(chǎn)兩萬(wàn)噸以下濃硫酸法鈦白生產(chǎn)線等落后產(chǎn)能。因此研發(fā)綠色、環(huán)保、高效的鈦冶煉提取技術(shù)成為我國(guó)冶金工作者的重要命題。本文以攀枝花鈦鐵礦為原料，結(jié)合冶金爐氣重整后所得富氫氣體，探索了富氫氣基直接還原鈦鐵礦制備富鈦料的工藝可行性，同時(shí)結(jié)合短流程的SOM法嘗試通過(guò)直接電解提取制備金屬鈦和鈦合金。本文以我國(guó)攀枝花鈦鐵礦為研究對(duì)象，以冶金含能爐氣的綜合利用為目標(biāo)，進(jìn)行了多組元富氫氣體直接還原的實(shí)驗(yàn)研究。論文首先通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算探討了還原過(guò)程中富氫氣體中各氣相組分可能發(fā)生的交互反應(yīng)，同時(shí)運(yùn)用大載荷熱重、氣相色譜和質(zhì)譜儀等設(shè)備對(duì)熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)研究單一氣體（氫氣或一氧化碳）和富氫混合氣直接還原過(guò)程，探討了富氫氣體直接還原過(guò)程的動(dòng)力... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
目錄
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈦鐵礦的研究及應(yīng)用進(jìn)展
        1.2.1 鈦鐵礦的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
        1.2.2 鈦鐵礦資源的分布
        1.2.3 鈦鐵礦的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.4 短流程的 FFC 和 SOM 方法
    1.3 鈦鐵礦直接還原的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳熱固相還原
        1.3.2 氫氣直接還原
        1.3.3 一氧化碳直接還原
        1.3.4 鈦鐵礦還原過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理
    1.4 冶金爐氣的重整
    1.5 論文的研究目的和研究?jī)?nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)方法和樣品表征
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料和化學(xué)試劑
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 氣基直接還原實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 多元?dú)怏w直接還原熱重實(shí)驗(yàn)
        2.2.2 還原過(guò)程中氣體交互作用的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
    2.3 表征方法及儀器
        2.3.1 成分分析
        2.3.2 X 射線衍射分析
        2.3.3 掃描電鏡分析
        2.3.4 透射電鏡分析
        2.3.5 程序升溫還原(TPR)
        2.3.6 金相顯微鏡分析
        2.3.7 碳、硫含量分析
        2.3.8 顆粒粒度分析
    2.4 化學(xué)分析方法測(cè)定金屬鐵
        2.4.1 分析試劑的配置
        2.4.2 試樣制備
        2.4.3 測(cè)定步驟
        2.4.4 分析結(jié)果的計(jì)算
        2.4.5 分析方法的評(píng)價(jià)
    參考文獻(xiàn)
第三章 氣基直接還原鈦鐵礦熱力學(xué)分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.1 引言
    3.2 熱力學(xué)體系的主要反應(yīng)和參數(shù)設(shè)置
    3.3 平衡體系的熱力學(xué)分析
    3.4 鈦鐵礦的氣基還原歷程
    3.5 熱力學(xué)分析的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.5.1 非等溫?zé)嶂胤治?br>        3.5.2 XRD 物相分析對(duì)反應(yīng)歷程的驗(yàn)證
    3.6 氣相各組分的交互作用
        3.6.1 H_2與 CO 甲烷化反應(yīng)
        3.6.2 積碳反應(yīng)
    3.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 單一氣體組分的直接還原過(guò)程
    4.1 引言
    4.2 還原條件對(duì)樣品反應(yīng)速率的影響
        4.2.1 氣體濃度對(duì)還原過(guò)程的影響
        4.2.2 反應(yīng)溫度的影響
    4.3 還原產(chǎn)物的物相分析
    4.4 還原過(guò)程中鈦鐵礦的微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變
        4.4.1 氫氣還原鈦鐵礦的微觀形貌
        4.4.2 一氧化碳還原鈦鐵礦的微觀形貌
    4.5 單一氣體還原過(guò)程動(dòng)力學(xué)
        4.5.1 直接還原過(guò)程數(shù)學(xué)模型的建立
        4.5.2 單一氣體直接還原數(shù)學(xué)模型的求解
        4.5.3 數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 富氫混合氣體的直接還原過(guò)程
    5.1 引言
    5.2 反應(yīng)條件對(duì)混合氣體還原速率的影響
        5.2.1 反應(yīng)溫度對(duì)還原過(guò)程的影響
        5.2.2 氣體組成對(duì)還原過(guò)程的影響
    5.3 還原過(guò)程中物相轉(zhuǎn)變及微結(jié)構(gòu)的變化
        5.3.1 還原過(guò)程中的物相轉(zhuǎn)變
        5.3.2 還原過(guò)程中的礦物微結(jié)構(gòu)的變化
        5.3.3 還原過(guò)程中的元素分布
    5.4 混合氣體直接還原動(dòng)力學(xué)
        5.4.1 H_2-CO 混合氣體還原數(shù)學(xué)模型的提出
        5.4.2 H_2-CO 混合氣體直接還原動(dòng)力學(xué)模型的求解
        5.4.3 混合氣體還原反應(yīng)活化能的計(jì)算
    5.5 富氫氣基直接還原過(guò)程中的氣相交互反應(yīng)
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 預(yù)氧化強(qiáng)化鈦鐵礦氣基還原過(guò)程
    6.1 引言
    6.2 鈦鐵礦的預(yù)氧化
        6.2.1 非等溫氧化過(guò)程
        6.2.2 反應(yīng)條件對(duì)氧化過(guò)程的影響
        6.2.3 氧化過(guò)程中的物相轉(zhuǎn)變規(guī)律
        6.2.4 氧化過(guò)程中礦物微結(jié)構(gòu)的變化
    6.3 氧化鈦鐵礦的氣基還原過(guò)程
        6.3.1 原始礦物與氧化鈦鐵礦的氣基還原比較
        6.3.2 氧化鈦鐵礦的等溫氣基還原
        6.3.3 氧化礦還原過(guò)程中的物相轉(zhuǎn)變規(guī)律
        6.3.4 還原過(guò)程中微結(jié)構(gòu)的變化
        6.3.5 氧化鈦精礦的氣基還原動(dòng)力學(xué)
    6.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 基于富氫氣體直接還原鈦鐵礦制取富鈦料及鈦合金的新工藝
    7.1 引言
    7.2 氧化鈦精礦豎爐還原的數(shù)值模擬
        7.2.1 逆流氣固反應(yīng)器模型的建立
        7.2.2 各數(shù)值模擬參數(shù)的定義
        7.2.3 質(zhì)能平衡方程和邊界條件的確定
        7.2.4 模擬結(jié)果的分析
    7.3 鈦鐵濕法分離的研究
        7.3.1 還原銹蝕法鈦鐵分離的基本原理
        7.3.2 影響銹蝕分離的影響因素
        7.3.3 FeCl_3-HCl 銹蝕過(guò)程中的電化學(xué)反應(yīng)
    7.4 直接電脫氧用于鈦鐵礦制備鈦合金
        7.4.1 鈦鐵礦直接電解提取鈦鐵合金
        7.4.2 富氫氣基還原產(chǎn)物直接電解提取鈦合金
    7.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第八章 結(jié)論與展望
作者在攻讀博士學(xué)位期間所取得的成果
作者在攻讀博士學(xué)位期間所參與的項(xiàng)目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]釩鈦磁鐵礦綜合利用新流程及其比較研究[D]. 黃丹.中南大學(xué) 2012
[2]釩鈦鐵精礦轉(zhuǎn)底爐直接還原—電爐熔分工藝與理論研究[D]. 劉松利.重慶大學(xué) 2010
[3]高鈣鎂電爐鈦渣制備優(yōu)質(zhì)人造金紅石的研究[D]. 董海剛.中南大學(xué) 2010
[4]焦?fàn)t煤氣催化轉(zhuǎn)化制氫鎳基催化劑的研究[D]. 程紅偉.上海大學(xué) 2009
[5]高鈣鎂鈦精礦制備高品質(zhì)富鈦料新工藝及理論研究[D]. 黃孟陽(yáng).昆明理工大學(xué) 2008
[6]釩鈦磁鐵礦固態(tài)還原強(qiáng)化及綜合利用研究[D]. 郭宇峰.中南大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3200750