铁钒氧化物相结构、相平衡及热力学性质
发布时间：2021-07-30 22:35
钒是一种重要的战略资源,广泛应用于钢铁、有色金属、化工、航空航天等领域,被誉为“现代工业的味精”。我国有丰富的钒钛磁铁矿资源,提高提钒的工艺水平以及加快钒产品的研发,对于高效利用钒资源有重要的意义。转炉提钒的工艺水平主要由钒渣决定,因此研究铁钒氧化物体系（钒渣最主要组成）相平衡及热力学性质,能够更加深入了解铁钒氧化物在转炉中的热力学行为,从而对造渣制度的改进和钒渣品位的提高有重要的理论指导意义,同时也是构建多元钒渣体系热力学数据库的基础。此外,具有多种价态的铁和钒能够形成丰富的三元铁钒氧化物FexVyOz,为了理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与特征,有必要从电子结构层面对其进行深入研究,从而有助于开发出更优性能的铁钒氧化物材料。本文结合实验测定、相图计算和第一性原理计算对铁钒氧化物相结构、相平衡和热力学性质进行全面、深入的研究,为转炉提钒过程物理化学及铁钒氧化物材料设计提供所需的相图和热力学数据,同时阐明了 FeV2O4尖晶石连续结构相变机理以及FeVO4和Fe2V4O13半导体能带结构和声子谱等微观特性。主要研究成果如下:（1）通过高温平衡淬火法测得FexO-V2O3体系在12...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]中国钒矿资源及供需形势分析[J]. 高永璋. 中国矿业. 2019(S2)
[2]反应型离子液体辅助合成钒酸铁介孔纳米棒及其增强可见光光催化活性（英文）[J]. 陈翰祥,曾洁,陈敏东,陈志刚,季梦夏,赵君泽,夏杰祥,李华明. 催化学报. 2019(05)
[3]浅谈集成计算材料工程和材料基因工程:思想及实践[J]. 李波,杜勇,邱联昌,庞梦德,张伟彬,刘树红,李凯,彭英彪,周鹏,郑洲顺,宋旼,Seifert H. 中国材料进展. 2018(07)
[4]FeVO4电子结构的第一性原理研究[J]. 贺欣. 原子与分子物理学报. 2017(05)
[5]转炉提钒工艺的热力学和动力学研究进展[J]. 马登,吴巍,刘质斌,赵斌,王宝山. 铸造技术. 2017(07)
[6]钒资源利用概况及我国钒市场需求分析[J]. 赵海燕. 矿产保护与利用. 2014(02)
[7]FeO-V2O5二元相图的研究[J]. 王雨,管挺,曹海莲,张生芹,张志梅,谢兵. 钢铁研究学报. 2011(02)
[8]FeO-V2O5二元系在980℃下的平衡[J]. 张生芹,谢兵,曹海莲,管挺. 中国有色冶金. 2010(02)
[9]酸性钒钛渣粘度及熔化性温度[J]. 付贵勤,鞠洪星,薛逊,孙健,王彩艳,朱苗勇. 过程工程学报. 2008(S1)
[10]高Al2O3钒钛炉渣熔化性能的实验研究[J]. 张振峰,吕庆,李福民. 东北大学学报(自然科学版). 2007(10)
博士论文
[1]钒渣中有价元素Fe、Mn、V、Cr和Ti选择性氯化及高值化基础研究[D]. 刘仕元.北京科技大学 2019
[2]含铬型钒钛铁水转炉提钒的应用基础研究[D]. 黄伟军.东北大学 2016
[3]钒渣体系物化性能及相平衡的研究[D]. 张生芹.重庆大学 2012
硕士论文
[1]基于第一性原理的TATB晶体声子谱及结构性能研究[D]. 蒋文灿.中国工程物理研究院 2016
[2]钒渣物化性质与相图研究[D]. 曾晓兰.重庆大学 2012
[3]FeO-SiO2-V2O3渣系相图的基础研究[D]. 曹海莲.重庆大学 2010
本文编号：3312250
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２空气气氛下［６２０３－￥２０５体系相图Ｉ＃??－５?－??
?北京科技大学博士学位论文???除了上述伪二元系外，也有一些学者对三元系进行了研宄。Ｂｕｒｄｅｓｅ［６４］??通过ＸＲＤ研宄了?Ｆｅ－Ｖ－Ｏ体系氧化物组元８７３?Ｋ的相平衡，如图２－５所示。??发现了?ＦｅＶ〇４、ＦｅＶ２〇４和新化合物ＦｅＶ２〇６，但其衍射数据与类似结构的??Ｃ０Ｖ２Ｏ６和ＮｉＶ２０６明显不同。Ｆｅ２〇３和Ｖ２〇３以及ＦｅＶ２〇４与Ｆｅ３〇４形成连续固??溶体。Ｖｏｒｏｂｅｖ等人［６５］报道了相同体系１２７３?Ｋ的等温截面图，与图２－５相比，??相关系没有发生变化。??０??Ｖ?ＡＩ％?Ｆｅ??图２＿５?Ｆｅ－Ｖ－Ｏ体系氣化物组元８７３?Ｋ等溫截面图Ｉ％彩线为两相区结线??Ｗａｋｉｈａｒａ?等人［６６］通过?ＸＲＤ?和热重（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ，?ＴＧ）研究了不??同氧分压下１５００?Ｋ时ＦｅＯ－Ｆｅ２〇３－Ｖ２〇３体系等温截面图，如图２－６所示。发??现浮士体（ｗｉｉｓｔｉｔｅ）可溶解约１０?ｍｏｌ％的钒氧化物，尖晶石（ｓｐｉｎｅｌ）向着刚??玉（ｃｏｒｕｎｄｕｍ）侧存在一定的固溶度。通过电动势（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ?ｆｏｒｃｅ，?ＥＭＦ）??测定了?ｓｐｉｎｅｌ＋ｃｏｒｕｎｄｕｍ和ｓｐｉｎｅｌ＋ｗｉｉｓｔｉｔｅ两相区的平衡氧分压。??赢??ＦｅＯ?ＶＡｉｓｓｓ?Ｍｏｌ％?Ｆｅ２〇３??图２－６?Ｆｅ０－Ｖ２０３？Ｆｅ２０３体系?１５００?Ｋ等溫截面图Ｉ＇数字表示等氰压线：－ｌｇ（Ｐ〇２，?ａｔｍ）??？?１?－??
?铁钒氧化物相结构、相平衡及热力学性质???Ｋａｔｓｕｒａ等人［６７１通过ＸＲＤ和ＴＧ研究了不同氧分压下ｂ〇〇?Ｋ??Ｆｅ－Ｆｅ２〇３－Ｖ２〇３体系等温截面图，如图２－７所示。该体系存在两个三相区：??Ｆｅ＋Ｖ２０３＋ｓｐｉｎｅｌ?和?Ｆｅ＋ｗｉｉｓｔｉｔｅ＋ｓｐｉｎｅｌ，并利用?ＥＭＦ?测定了?ｓｐｉｎｅｌ＋Ｆｅ?和??ｓｐｉｎｅｌ＋ｗｉｉｓｔｉｔｅ两相区的平衡氧分压。??Ａｓ??０?２０?？￣ＦｅＯ?Ｃ?Ｔ?６０?Ｂ?１００??Ｆｅ?ＶＷ?％?Ｗｕｓｔｅ?ｓｓ?（＝Ｗ）?ｆｃ２〇３??图２－７?Ｆｅ－Ｖ２０３－Ｆｅ２０３体系１５００?Ｋ等溫截面图｜６＇数字表示等氧压线：－ｌｇ（Ｐ〇２，?ａｔｍ＞??Ｄｙａｃｈｕｋ等人［６８］和Ｌｙｋａｓｏｖ等人网通过ＸＲＤ和ＥＭＦ研宄了?ｍ３?Ｋ??ｗｉｉｓｔｉｔｅ端等温截面图，并测定了?ｓｐｉｎｅｌ＋ｗｉｉｓｔｉｔｅ两相区的平衡氧分压，如图??２－８所示。Ｌｙｋａｓｏｖ等人［６９］还通过化学分析得到了?１０７３?Ｋ、１１７３?Ｋ和１２７３?Ｋ??Ｖ２〇３在ｗｉｉｓｔｉｔｅ中的溶解度，如图２－８中插图所示。??義??１〇５?－?＊＞Ｆ？?〇〇???ｔｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??０?０?１?０．２?０．３?０．４??？ｖ／（？ｖ＋／，Ｆｃ）??图２－８?ｗｉｉｓｔｉｔｅ端１２７３?Ｋ等温截面图，数字１－７表示等氧压线：－ｌｇｆｏｚ，ａｔｍ），插图为（ａ）??１０７３?Ｋ、（ｂ）?１１７３?Ｋ?和（ｃ）?１２７３?Ｋ?时?Ｖ２０３在?ｗａｓｔｉｔｅ?中的溶解度丨６９丨??－８?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国钒矿资源及供需形势分析[J]. 高永璋. 中国矿业. 2019(S2)
[2]反应型离子液体辅助合成钒酸铁介孔纳米棒及其增强可见光光催化活性（英文）[J]. 陈翰祥,曾洁,陈敏东,陈志刚,季梦夏,赵君泽,夏杰祥,李华明. 催化学报. 2019(05)
[3]浅谈集成计算材料工程和材料基因工程:思想及实践[J]. 李波,杜勇,邱联昌,庞梦德,张伟彬,刘树红,李凯,彭英彪,周鹏,郑洲顺,宋旼,Seifert H. 中国材料进展. 2018(07)
[4]FeVO4电子结构的第一性原理研究[J]. 贺欣. 原子与分子物理学报. 2017(05)
[5]转炉提钒工艺的热力学和动力学研究进展[J]. 马登,吴巍,刘质斌,赵斌,王宝山. 铸造技术. 2017(07)
[6]钒资源利用概况及我国钒市场需求分析[J]. 赵海燕. 矿产保护与利用. 2014(02)
[7]FeO-V2O5二元相图的研究[J]. 王雨,管挺,曹海莲,张生芹,张志梅,谢兵. 钢铁研究学报. 2011(02)
[8]FeO-V2O5二元系在980℃下的平衡[J]. 张生芹,谢兵,曹海莲,管挺. 中国有色冶金. 2010(02)
[9]酸性钒钛渣粘度及熔化性温度[J]. 付贵勤,鞠洪星,薛逊,孙健,王彩艳,朱苗勇. 过程工程学报. 2008(S1)
[10]高Al2O3钒钛炉渣熔化性能的实验研究[J]. 张振峰,吕庆,李福民. 东北大学学报(自然科学版). 2007(10)
博士论文
[1]钒渣中有价元素Fe、Mn、V、Cr和Ti选择性氯化及高值化基础研究[D]. 刘仕元.北京科技大学 2019
[2]含铬型钒钛铁水转炉提钒的应用基础研究[D]. 黄伟军.东北大学 2016
[3]钒渣体系物化性能及相平衡的研究[D]. 张生芹.重庆大学 2012
硕士论文
[1]基于第一性原理的TATB晶体声子谱及结构性能研究[D]. 蒋文灿.中国工程物理研究院 2016
[2]钒渣物化性质与相图研究[D]. 曾晓兰.重庆大学 2012
[3]FeO-SiO2-V2O3渣系相图的基础研究[D]. 曹海莲.重庆大学 2010
本文编号：3312250
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