D0I:10.13374/j.issm1001-053x.2002.02.025 第24卷第2期 北京科技大学学报 Vol.24 No.2 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2002 含Li催化剂和添加剂对FezO,还原反应的影响 张毅”郭兴敏”唐洪福)张圣弼) 1)北京科技大学物理化学系，北京100083：2)北京新浪网络公司，北京100089 摘要通过还原试验，研究了LiCl与含Li催化剂对Fe,O,的C0还原作用，发现不论是LiCl还 是含Li催化剂均对Fe,O,的C0还原有催化作用，其中以含Li催化剂对FezO,的C0还原催化效 果最好.用X-ray鉴定含Li催化剂的物相，主要以a一Fe和FeO相存在，说明了含Li催化剂中的 a-Fe亦对FeO,的CO还原有催化作用. 关键词氧化铁；催化剂：LiCl;还原；a-Fe 分类号TF11l.13 传统的冶金过程绝大多数是在高温下进行 剂主要以FeO相存在，C催化剂主要以FeO,Fe 的，它虽然具有许多优点，但是由于治炼温度过 相存在. 高，造成大量的化学热的浪费、耐火材料消耗过 1.2样品的制备 多等缺点山.因此，如何将冶金过程从高温降到 在5g的FezO,粉末中添加含Li催化剂和添 低温便具有重要的应用价值.在这方面工作，已 加剂，催化剂A,B,C和LiC1中Li质量分数均为 经引起国内外研究者的重视2”，但研究还刚刚 起步，还不够系统和完善，因此，有必要做进一 100 Feo FeO 步地研究. 为了降低反应温度、提高还原效果，本文对 含Li催化剂及添加剂对FeO,催化还原的动力 50 学进行了研究. 1试验 0 100 FeO 11含Li催化剂的制备及其物性的鉴定 试验含Li催化剂的制备，采用分析纯的化 学试剂按Fe,O,与LiCl的质量比2.51配料，放 50 入研钵中充分混匀，在压样机上施加30kN的 压力制成φ15mm的圆柱形试样，放入413K的 烘箱中烘干，然后将试样放入内径48mm的电 100 炉中.制备条件为催化剂A:制备温度873K, *FeO a-Fe C0:C0(体积比)为0.3：0.7.催化剂B:制备温 度973K,C0:C0(体积比)为0.73：0.27.催化剂 C:制备温度1073K,C0:C0(体积比)为0.93 :0.07.通过C0和C02混合气体流量300mol min、恒温3h,获得所需的催化剂. 对催化剂进行X-ray衍射分析，如图1所 0.1 0.2 0.3 0.40.5 示.A催化剂主要以FeO,FeO,相存在，B催化 d/nm 收稿日期2001-10-24张毅男，25岁，硕士生 图1催化剂A,B,C的X-ray物相鉴定 *国家自然科学基金资助课题(No.59774022) Fig.1 Results of X-ray diffraction of catalysts of A,B and C第 卷 第 期 4 2 2 年 月 4 2 2 0 0 北 京 科 技 大 学 学 报 O J o a r u l o f U n v i e t y r i s o f S e e i e e a n n d e T e h O o n l g y B e j i g i n 从 , L2 4 N o . 2 PA .r 20 02 含 iL 催化剂和添加剂对 F e ZO , 还原反应 的影响 张 毅 ” 郭兴敏 ` , 唐洪 福 ” 张圣弼 ” l ) 北京科技大学物理化学系 , 北京 10 0 0 8 3 ; 2 )北京新浪 网络公司 , 北京 10 0 0 8 9 摘 要 通过 还原试 验 , 研究 了 LI CI 与含 iL 催化剂 对 eF Z O , 的 CO 还 原作 用 , 发 现不论是 LI CI 还 是含 iL 催化剂 均对 eF 2 0 , 的 C O 还原 有催化 作用 , 其中以含 iL 催化剂 对 eF 2 0 , 的 C O 还原 催化效 果最好 . 用 X 一 ay 鉴 定含 iL 催化剂的物 相 , 主要 以a 一 eF 和 eF o 相存在 , 说明 了含 iL 催化 剂 中的 a 一 eF 亦对 F仇 0 , 的 C O 还 原有 催化作用 . 关键 词 氧化铁 ; 催化剂 : L i e l ; 还 原 ; a 一 F e 分类 号 FT l L 13 传统 的冶金过程绝 大多数是在高温下进行 的 , 它虽 然具有许 多优点 , 但是 由于冶炼温度过 高 , 造成大量的化学 热的浪费 、 耐火材料 消耗过 多等缺 点 `,】 . 因此 , 如何将冶金 过程从高温 降到 低 温便具有重要的应用价值 . 在这方面工作 , 已 经 引起 国内外研究 者的重视闪 , 但研究还 刚刚 起 步 , 还不够 系统 和 完善 , 因此 , 有必要做进 一 步 地研 究 . 为了 降低 反应 温度 、 提高还原效果 , 本文对 含 iL 催化 剂及添加剂对 eF 2 0 , 催 化还原 的动力 学 进行 了研究 . 剂主要 以 eF o 相存在 , C 催 化剂主要 以 eF O , eF 相存在 . L Z 样品的制备 在 5 9 的 F e 2 0 , 粉末 中添加 含 iL 催化 剂和添 加剂 , 催化 剂 A, ,B C 和 IL CI 中 iL 质量分 数均为 ` F e O 。 F e 3 0 - 茗 5 0 1 试验 1 . 1 含 iL 催化剂的制备及其物性的鉴定 试验含 iL 催 化剂的制备 , 采用分 析纯的化 学试剂按 eF Z O , 与 LI CI 的质量 比 2 . 5 : 1 配料 , 放 人研钵 中充分混匀 , 在压样机 上施加 30 咖 的 压力制成拟 5 ~ 的圆柱 形试样 , 放人 41 3 K 的 烘箱 中烘 干 , 然后将试样 放人 内径中48 ~ 的电 炉 中 . 制备 条件为催化剂 A : 制备 温度 8 73 K, c o : c q (体积 比 )为 .0 3 : .0 7 . 催化剂 B : 制备温 度 9 7 3 K , C O : C 0 2 (体积 比)为 0 . 7 3 : 0 . 2 7 . 催化剂 C : 制备温度 1 0 7 3 K , C O : C 0 2 (体积 比 ) 为 0 . 9 3 : 0 . 0 7 . 通过 C O 和 C O Z 混合气 体流量 3 0 0 m o l · m in 一 ’ 、 恒 温 3 h , 获得所需 的催 化剂 . 对催 化剂进行 X -r a y 衍 射分析 , 如 图 1 所 示 . A 催化剂 主要 以 eF o , eF 2 0 , 相存在 , B 催化 收稿 日期 2 0 01 一 10 se 2 4 张毅 男 , 25 岁 , 硕士 生 * 国家 自然科学 基金 资助课题( N .o 59 7 7 4 0 2 ) 。 F e O g 喊 5 0 ` F e O o a 一 F e 5 0 滚 d / n r n 图 1 催 化剂 A , B , C 的 -x ar y 物 相鉴 定 F i g · 1 eR s u l t s o f X￾r a y d i fr a e it o n o f e a t a ly s t s o f A , B a n d C DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 02. 025