关于冶炼金属问题

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一、关于冶炼金属问题

炼铁的基本原理是用焦碳和铁矿石为原料,在高炉中的高温条件下焦碳和氧气反应生成一氧化碳,利用一氧化碳的还原性与铁矿石反应得到铁,这时得到的铁是生铁(含碳量在2%-4.3%之间的铁合金).

生铁除去部分碳可以炼为钢(含碳量在0.03%-2%之间的铁合金)

在炼铁过程中铁是不会成铁水的,你说的应该是用铁铸造的时候吧

铸造时用的材料,熔点肯定要比铁高的

二、冶炼金属钛

工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛,再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿),发生下面的化学反应: FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O 为了除去杂质Fe2(SO4)3,加入铁屑,Fe3+ 还原为Fe2+,然后将溶液冷却至273K以下,使得FeSO4•7H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。 Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀,反应是: Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4 锻烧偏钛酸即制得二氧化钛: H2TiO3 == TiO2+H2O 工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2(或天然的金红石)和炭粉混合加热至1000~1100K,进行氯化处理,并使生成的TiCl4,蒸气冷凝。 TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO- 在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛: TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti 这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼,最后制成各种钛材。

三、二氧化钛怎样溶于碱如题 谢谢了

一种办法 就是碱融,融融后用硝酸溶解二氧化钛是一种化学性质十分稳定的(偏酸性)氧化物。在常温下,几乎不与其他化合物(包括元素)作用。不溶于水、稀酸、脂肪酸、有机酸和弱无机酸;大气中的二氧化碳、氮、硫化氢、二氧化硫、氨、氧等气体对它也不起作用。微溶于碱和热硝酸,只有在长时间煮沸的条件下,才能完全溶于浓硫酸和氢氟酸。若没有还原剂存在,即使在1800℃的高温下也不与氯气作用。二氧化钛这种化学稳定性,完全由其晶体特性所决定。在二氧化钛晶体结构中,一个钛粒子被六个氧粒子所包围,而四价钛粒子与二价氧粒子之间又有很强的结合力。然而,在某些特定条件下,二氧化钛也会发生脱氧反应,生成钛酸盐或钛的其他化合物。 二氧化钛不溶于水、对酸的作用是很弱,只有在高温和长时间煮沸下,才溶于氢氟酸和浓硫酸。 TiO2 + 6HF → H2TiF6 + 2H2O TiO2 + 2H2SO4 → Ti(SO4)2 + 2H2O TiO2 + H2SO4 → TiOSO4 + H2O 其溶解速度常和生产二氧化钛的煅烧温度有关,一般煅烧温度越高,则溶解速度越慢。为了加速溶解,可在硫酸中加入硫铵、碱金属硫酸盐或过氧化氢。二氧化钛与酸式硫酸盐(如硫酸氢钾)或焦硫酸盐(如焦硫酸钾)共溶,即转变可溶性硫酸氧钛。 TiO2 + 2KHSO4 → Ti(SO4)2 + K2SO4 + H2O 二氧化钛能微溶于碱,与强碱(氢氧化钾)或碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸钾)熔融,则转化为可溶于酸的钛酸盐。 TiO2 + 4NaOH → NaTiO4 + 2H2O 以上两种方法,在化学分析方法中被广泛应用。 在高温下,如有还原剂(如碳)存在,二氧化钛能被氯气氯化生成四氯化钛。 TiO2 + 2C+ 2Cl2 → TiCl4 + 2CO 如没有还原剂则不发生反应。这就是氯化法生产中钛矿氯化时发生的反应。二氧化钛在高温下可被氢、钠、镁、铝、锌、钙及某些变价元素的化合物还原成低价钛的化合物,但很难还原成金属钛。如将干燥的氢气通入炽热的二氧化钛,可得到Ti2O3;在2000℃、150个大气压的氢气中,也只能获得TiO,但是若将金红石型二氧化钛喷入等粒子室中,呈细液滴状的二氧化钛与氢气等粒子遗流接触,则可被还原成钛和水蒸气。 2TiO2 + H2 → Ti2O3 + H2O TiO2 + H2 → TiO + H2O TiO + H2 → Ti + 2H2O 若在溶融氯化钙中电解二氧化钛,或在高于钛的熔点温度下,将二氧化钛溶解在氟化钙中,可制备金属钛。若用CaH2还原二氧化钛得到TiH4,如进一步脱氢,则可以得到粉末钛。 二氧化钛与金属钠反应,可生成Ti2O3、TiO和钛酸钠。在不同的条件下,二氧化钛与碳作用,分别生成Ti2O3和TiC。 总之,二氧化钛的化学性质非常稳定,只有在一些特定条件下,才能发生某些反应

四、纳米二氧化钛制备的基本过程是怎样

主要制备方法

目前,制备纳米TiO2的方法很多,基本上可归纳为物理法和化学法。物理法又称为机械粉碎法,对粉碎设备要求很高;化学法又可分为气相法(CVD)、液相法和固相法。

编辑本段1、气相法制备二氧化钛

(1)物理气相沉积法

物理气相沉积法(PVD)是利用电弧、高频或等离子体等高稳热源将原料加热,使之气化或形成等离子体,然后骤冷使之凝聚成纳米粒子。其中以真空蒸发法最为常用。粒子的粒径大小及分布可以通过改变气体压力和加热温度进行控制。该法同时可采用于单一氧化物、复合氧化物、碳化物以及金属粉的制备。

(2)化学气相沉积法

化学气相沉积法(CVD)利用挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应生成所需化合物,该法制备的纳米TiO2粒度细,化学活性高,粒子呈球形,单分散性好,可见光透过性好,吸收屏蔽紫外线能力强。该过程易于放大,实现连续化生产,但一次性投资大,同时需要解决粉体的收集和存放问题。 CVD法又可分为气相氧化法、气相合成法、气相热解法和气相氢火焰法。

编辑本段2、液相法制备纳米二氧化钛

液相法是选择可溶于水或有机溶剂的金属盐类,使其溶解,并以离子或分子状态混合均匀,再选择一种合适的沉淀剂或采用蒸法、结晶、升华、水解等过程,将金属离子均匀沉积或结晶出来,再经脱水或热分解制得粉体。它又可分为胶溶法、溶胶-凝胶法和沉积法。其中沉积法又可分为直接沉积法和均匀沉积法。

(1)以硫酸氧钛为原料

加酸使其形成溶胶,经表面活性剂处理,得到浆状胶粒,热处理得到纳米TiO2粒子。

(2)溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法(简称S—G法),是以有机或无机盐为原料,在有机介质中进行水解、缩聚反应,使溶液经溶胶-凝胶化过程得到凝胶,凝胶经加热(或冷冻)干燥、锻烧得到产品。该法得到的粉末均匀,分散性好,纯度高,煅烧温度低,反应易控制,副反应少,工艺操作简单,但原料成本较高。

(3)沉淀法

A、直接沉淀法 其反应机量为: Ti0SO4+2NH3·H2O → Ti0(OH)2↓ + (NH4)2 SO4 Ti0(OH)2 → Ti02(s)+H2O 该法操作简单易行,产品成本较低,对设备、技术要求不太苛刻,但沉淀洗涤困难,产品中易引入杂质,而且粒子分布较宽。 B、均匀沉淀法 均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来,在该法中,加入沉液剂(如尿素),不立刻与被沉淀物质发生反应,而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成。该法得到的产品颗粒均匀、致密,便于过滤洗涤,是目前工业化看好的一种方法。

编辑本段固相法合成纳米二氧化钛

固相法合成纳米TiO2是利用固态物料热分解或固-固反应进行的。它包括氧化还原法、热解法和反应法。在此介绍常用的偏钛酸热解法制备纳米TiO2。该法制得的纳米 TiO2 粒径分布较宽,工艺简单,操作易行,可批量生成。

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