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利用粉体纳米晶化促进低温冶金反应的研究被引量：20: 2005年; 研究了机械力作用下的铁矿粉粉体形貌的变化规律以及低温快速反应的机理。铁矿粉在磨细过程中,颗粒和晶粒都在逐步变细,当粉体的粒度小于20μm时,会出现少量的纳米晶粒;而当颗粒度小于1μm时,粉体的晶粒大部分为纳米晶粒。在细化过程中,晶粒发生畸变和位错,当部分晶粒的粒度小于100nm后,会产生大量位错,从而形成了许多活化中心,显著降低了反应的活化能。纳米晶赤铁矿粉的还原温度与传统微米晶粉体相比,反应温度可降低到800℃左右。反应温度的降低从热力学角度是因为反应物晶格畸变能和表面能的增加,从动力学角度则是因为反应活化能的降低和比表面积的增加。提出了纳米催化冶金原理,即在铁矿粉部分纳米晶化的同时,通化纳米催化剂的作用,纳米晶赤铁矿的还原温度可降低到600℃以下,比不加纳米催化剂的反应温度降低200℃左右。; 赵沛郭培民; 关键词：纳米晶机械化学

Fundamentals of fast reduction of ultrafine iron ore at low temperature被引量：8: 2008年; Fundamentals on the fast reduction of ultrafine iron ore at low temperature, including characterization of ultrafine ore, deoxidation thermodynamics of stored-energy ultra.fine ore, kinetics of iron ore deoxidation, and deoxidation mechanism, etc., and a new ironmaking process are presented in this article. Ultrafine ore concentrate with a high amount of stored energy can be produced by mechanical milling, and can be deoxidated fast below 700℃ by either the coal-based or gas-based process. This novel process has some advantages over others： high productivity, low energy consumntion, and environmental friendliness.; Pei Zhao Peimin Guo; 关键词：IRONMAKING THERMODYNAMICS KINETICS

基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程被引量：3: 2009年; 提出了基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程。由三部分组成:熔融气化炉,主要功能是熔化海绵铁和产生预还原所需的还原煤气;预还原部分,由两级快速循环床和一级矿粉预热床组成,主要功能是将矿粉转变成高金属化率的铁粉,金属化率大于85%;煤气处理,包括尾气换热、煤气洗涤、煤气增压、脱除CO2等工序,功能是调节预还原所需的煤气成分、煤气量与温度。新工艺采用精矿粉或粒度小于1 mm的矿粉,具有还原温度低、反应接近平衡态、金属化率高等特点,吨铁燃料比有望在600 kg左右,实现炼铁工艺的高效、节能与减排。; 赵沛郭培民; 关键词：熔融还原炼铁

低温下碳还原氧化铁的催化机理研究被引量：32: 2006年; 通过碳的气化反应、气体还原氧化铁以及碳粉还原氧化铁试验,探明了氧化铁的催化还原机理。加入催化剂后,碳的气化反应速率和铁矿的还原速率提高,并表现出相似的变化规律,K_2O_3和Na_2CO_3的催化效果明显优于CaCO_3的催化效果。对于气化反应和氧化铁的还原反应,催化剂的加入等同提高了碳的活性,由于碳活性的提高,加速了碳的气化反应进行,促进了氧化铁还原中的间接还原反应和直接还原反应,最终加速了氧化铁的还原反应。; 郭培民赵沛张殿伟; 关键词：氧化铁碳

双参数模型估算复合氧化物的标准生成焓被引量：15: 2007年; 提出了估算二元复合氧化物标准生成焓的双参数模型,包括线性双参数模型和对数双参数模型。用此模型可估算由CaO、SiO2、TiO2等32个简单氧化物之间形成的二元复合氧化物的标准生成焓。在估算已知的207个二元复合氧化物标准生成焓时,平均误差为10.81 kJ/mol,标准差为14.18 kJ/mol。用提出的线性双参数模型还可估算三元复合氧化物的标准生成焓,在估算已知的22个三元复合氧化物标准生成焓时,平均误差为18.0kJ/mol,标准差为22.8 kJ/mol,平均相对误差为0.53%,最大相对误差为1.57%。; 郭培民赵沛; 关键词：标准生成焓复合氧化物双参数模型

低温下氢气还原氧化铁的动力学研究被引量：29: 2008年; 用热重分析法研究了低温下不同粒度氧化铁的氢还原动力学,得出在同一温度下,铁矿粉粒度从107.5μm降到2.0μm后,由于粉体的表面积大幅度增加,提高了粉气接触面积,从而使得化学反应的速度提高了8倍左右,还原反应的表观活化能从78.3 kJ/mol降低到36.9 kJ/mol;当反应速度相同时,粒度6.5μm的粉体的反应温度比107.5μm的降低了80℃左右。同时,通过理论推导和实验结果表明,当反应扩散层厚度相同时,铁矿粉粒度越小,反应扩散层厚度越薄,其还原率越高。; 庞建明郭培民赵沛曹朝真张殿伟; 关键词：氧化铁还原动力学热重分析

氧化铁还原率及金属化率的测量新方法被引量：9: 2007年; 用H2及CO还原氧化铁过程中,使用了X-ray粉末衍射和化学分析方法确定了氧化铁及金属铁的定量分析关系。铁素体(αFe)、奥氏体(γFe)、碳化铁(Fe3C)、磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)与浮氏体(Fe0.947O)的摩尔强度定量关系的系数分别为0.56,0.56,0.52,0.87和2.57。通过这些系数,可以计算出氧化铁的金属化率和还原率。; 郭培民张殿伟赵沛; 关键词：氧化铁还原率金属化率

储能铁矿粉的还原热力学研究被引量：6: 2007年; 研究了机械力作用下铁矿粉储能的变化规律和还原热力学。对于特定的一种球磨机,铁矿粉的粒度细化程度是有限度的,但其微观晶粒可以逐步细化直至晶粒完全无定形化。铁矿粉储能主要来自表面能、晶界能和位错能,其中贡献最大的为晶界能,表面能贡献较小。储能后,CO或H2还原Fe3O4和FeO的平衡气体浓度降低,有利于提高气体利用率;煤基铁矿粉的还原反应温度也相应降低。; 赵沛郭培民; 关键词：铁矿粉储能热力学

四元渣系CaO-FeO-SiO_2-V_2O_3的活度模型及应用被引量：15: 2005年; 根据分子离子共存理论建立了CaO-FeO-SiO2-V2O3四元渣系活度计算模型。计算结果表明,渣中V2O3的活度系数与实测值吻合。V2O3活度系数的影响因素主要为炉渣碱度和渣中氧化铁含量。冶炼含钒合金钢时,钒的收得率主要与冶炼钢种成分、炉渣成分和渣量有关,其中炉渣氧化铁的活度和渣量对钒的收得率影响显著。对于钒铁、V2O5和钒渣等合金添加剂用于冶炼含钒合金钢的计算表明,钒铁收得率最高,而钒渣的收得率最差,且只能用于冶炼微钒合金钢种。; 郭培民赵沛; 关键词：收得率

机械力促进低温快速反应的研究被引量：5: 2007年; 研究了机械力作用下铁矿粉与碳粉的物理化学性能的变化规律。在球磨过程中,铁矿粉与碳粉的颗粒度及晶粒不断细化、比表面积不断增大,随着作用时间的延长,粉体会无定形化,甚至发生相变。在晶粒细化过程中,晶粒发生畸变和位错,形成了许多活化中心,这样就可以显著降低反应活化能,同时由于粉体比表面积的不断增加,极大改善了粉体的化学反应性能,促进了气固反应和固固反应,与传统粗粉体相比,氧化铁的还原温度下降300℃左右。采用催化剂和机械力共同作用,会更加明显降低碳还原铁矿粉、气基还原铁矿粉的反应温度。; 赵沛郭培民张殿伟; 关键词：铁矿粉碳粉

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国家自然科学基金(50474006)

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