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自蔓延高温合成金属钒的热力学研究

2014年第1期有色金属(冶炼部分)(http://ysyl.bgrimm.cn)

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doi:10.3969/j.issn.1007-7545.2014.01.010

自蔓延高温合成金属钒的热力学研究

尹丹凤

(攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室,四川I攀枝花617000)

摘要:对自蔓延高温合成金属钒的吉布斯自由能、单位热效应及绝热燃烧温度进行热力学计算和分析。

结果表明,自蔓延高温合成金属钒能自发进行,且反应剧烈;绝热燃烧温度为3

4988

021

K,单位热效应为

J/g;高纯V。o。和铝粉的反应在943K左右发生,为液一固反应。

关键词:自蔓延高温合成;钒;热力学;绝热燃烧温度

中图分类号:TF803.13:TF841.3

文献标志码:A

文章编号:1007—7545(2014)01—0037—03

Study

on

ThermodynamicsofVanadiumSelf二propagating

High—temperatureSynthesis

YINDan一{eng

(StateKeyLaboratoryofComprehensiveUtilizationofVanadiumandTitaniumResources,PangangGroup

ResearchInstitute(10.,Ltd.,Panzhihua617000,Sichuan,China)

Abstract:Gibbsfreeenergy,thermaleffectunitsandadiabaticcombustiontemperatureofself-propagatinghigh—temperaturesynthesis(SHS)vanadiumwerecalculatedandanalyzed.Theresultsshowthatthermo—dynamicsofSHSvanadiumisspontaneousanddrastic。Adiabaticcombustiontemperatureis3021K.Thermaleffectunitsis4988J/g.Theliquid—solidreactionofVz05andaluminumpowdertemperatureofabout943K.

Keywords:self-propagatinghigh—temperaturesynthesis(SHS);combustiontemperature

vanadium;thermodynamics;adiabatic

occurs

at

the

金属钒是具有战略意义的稀有金属,应用领域广泛[1。2]。自蔓延高温合成(SHS)利用化学反应放出的热量来进行材料的合成和制备[3],其突出特点是:工艺简单、反应时间短、合成产物纯度高、节约能源等。反应热力学分析是研究SHS过程的基础,可以在给定条件下判断反应能否发生、反应进行的程度以及改变条件对反应有何影响等[4]。因此,对金属钒SHS的热力学进行研究是非常有必要的。本文通过对SHS反应的吉布斯自由能、热效应和绝热燃烧温度等进行热力学计算,对自蔓延高温合成金属钒提供理论依据。

收稿日期:2013—07—12

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB724202)作者简介:尹丹风(1984),女,辽宁宽甸人,硕士,工程师.

吉布斯自由能

采用金属铝粉和高纯V。O。粉末进行金属钒的

自蔓延高温合成的反应如式(1)所示:

3V205+10AI=6V+5A1203

(1)

式(1)的吉布斯自由能与温度的关系为:

△,G。o一一3703261+247.941T

(2)

由△,G。o<0解得T<14

936

K,即从热力学

角度分析该反应是可以自发进行的。

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