利用粉体纳米晶化促进低温冶金反应的研究

郭培民¹，赵沛¹

(1.钢铁研究总院,北京,100081)

摘要: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20 μm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100 nm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.

关键词:低温冶金; 纳米晶; 机械化学;

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