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材料导报:研究篇
2010年9月(下)第24卷第9期
碳热还原法制取碳化铬、金属铬的热力学分析
张雪峰',方民宪',同艳维',李会容2
(1鑾枝花学院材料工程学院,攀枝花617000;2攀枝花学院电气信息工程学院,攀枝花617000
摘要分析了以Cr2)和C为原料用碳热还原法制取Cra(2和金属铬的热力学原理。结果表明,Cr2O。的碳
热还原反应机理有2种,即主要依靠(O/CO2传质的气一固反应以及碳与Cr2O。之间固相扩散传质的固-固反应。前
者的反应温度低于后者,何种反应机理占主导地位取决于Cr2O)。和C的初始混合态。无论制取Cr3C2还是金属終,
最好都在真空气氛下进行,制取Cr3C2的反应温度比制取金属铬的低,制取金属終的真空度不宜太高
关键词碳热还原碳化铬金属铬热力学
中图分类号:TG144
文献标识码:
Study on Thermodynamic Principle of Preparation of Cr C2
and Cr by Carbon-heat Reducing
ZHANG Xuefeng, FANG Minxian, TONG Yanwei, II Huirong
(1 College of Material Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000
2 College of Information and Electrical Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000)
Abstract Thermodynamic principle of preparation of Cr C and Cr by carbon-heat reducing is analyzed with
Cr2 O and C as raw materials. The results show that there are two principles for Cr2o reducing by carbothermal
method, one reaction depends mainly on CO/O gas solid transmitted and another reaction depends mainly on the so-
lid-solid reaction between carbon and chromium oxide. The temperature of former is lower than later. The reacting
principle which is primary is depended on original mixed condition betwecn Cr O and C. Either making Cr C2 or Cr
It is best to make in the vacuum atmosphere. The temperature of making Cry C is lower than making Cr, but gas pres
sure making Cr in vacuum cannot be too higher
Key words carbon-heat reducing, chromium carbide, chromium, thermodynamics
0引言
Cr,O.+>CO
Cr3C2和Cr是生产合金钢的重要添加剂,也是优质的金
第二种反应类型
属陶瓷原料,碳热还原法制取Cr3C2和Cr是在高温、非氧化
Acr O +C=Cr
气氛下用碳还原Cr2O。而成。该工艺因原料低廉、来源广、
设备简单、成本低而成为目前工业化生产的主要方法。本研
Craら+ッC=C、、3CO
(5)
究主要探索碳热还原法合成Cr3C2和Cr的热力学原理。
式(1)为 Boudauord反应,各反应式的△G(T见表1
热力学原理分析
表1各反应式的AC"(T
Table 1 The AG(T) of each reactive mechanism
反应过程热力学分析
碳热还原氧化物有2种反应机埋,第一种是C通过Bou-AC"(7)=A+BT
B
douord反应(碳的气化反应)产生的CO气体还原碳化
式(1)
166550
Cr2O2;第二种是Cr2O2直接与C反应
式(2
723165
336.85
第一种反应类型:
式(3)
133645
4.185
C-CO,=2CO
式(4
式(5)
683058
448.56
xCr-O+。CO=Cr:C2+CO2
注:式(1)为 Boudouord反应
米四川省科技支撑计划项目(2008G20089)
张雪峰:男,1965年生,硕士,教投,主要从事薄膜功能材料的研究E-maill:wzyzxf(163.com