.642 北京科技大学学报 第30卷 NbCl4(g)、Nb3C7(s)、NbCl2(s)和Nb(s);要想获得 1.0 2309℃ 纯Nb(s)的固相产物，Hz(g)须有相当大的过量，当 210℃ Hz(g)用量超过53mol/1 mol NbCl5时，还原反应所 0.6 生成的固相产物才为N(s)单一相；同时，要想使元 190℃ 素Nb完全进入固相产物Nb(s)中，H(g)同样须有 0.4 170℃ 相当大的过量，即使在H(g)用量为100mol时，仍 0.2 150℃ 有摩尔分数2.18%的Nb以NbCl4(g)存在而不能 进入最终产物Nb(s)中，即Nb进入固相产物Nb(s) 2 4 Ar(g)用量mol 中的直接回收率为97.82%. 还原温度：900℃ 100 图3不同蒸发温度下NbCL蒸发量与Ar(g)用量的关系 NbCl(g) Nb,Cl(s) Fig.3 Relation between the vapor amount of NbCls in gas and the 80 ☒NbCl(s) Nb(s) amount of Ar(g)at different evaporation temperatures 60 同一温度下，蒸汽中NbCls(g)逸度为一固定值； Ar(g)用量相同时，随着温度的增加，蒸汽中 40 NbCl5(g)的逸度增加.当NbC5完全蒸发为 NbCl5(g)后，更多的Ar(g)将导致气相中NbCl5(g) 220 逸度的降低 20 40 60 100 0.8 H:g)用量/mol 230℃ 210℃ 0.6 4-190℃ 图5还原温度为900℃时Nb在各产物中的分配比率与(g) ◆170℃ 烈 。-150℃ 用量的关系 Fig.5 Relation between the Nb distribution among the products and the H2(g）amount at900℃ 0.2 Atd。4, 还原温度：1000℃ 100 ☒NbCL,(g) Nb Cls) NbCl(s) Ar(g)用量/mol 80 □Nbs) 图4不同蒸发温度时蒸发气体产物中NbCl5(g)逸度与Ar(g)用 60 量的关系 40 Fig.4 Relation between the fugacity of NbCls(g)and the amount of Ar(g)at different evaporation temperatures 20 3.2还原温度与氢气用量 40 60 80 100 在还原区B中，还原温度与氢气的用量，将决 H:(g)用量/mol 定还原反应进行的完全程度以及形成的产物种类， 对于整个过程的回收率与产物纯度有重要影响，对 图6还原温度为1000℃时Nb在各产物中的分配比率与H2(g) 于蒸发区的1 mol NbCli5(s),蒸发温度为230℃时采 用量的关系 Fig.6 Relation between the Nb distribution among the products and 用载气用量为1 mol Ar(g),1 mol NbCl5(s)将全部蒸 the H2(g）amount at1000℃ 发进入反应区，以此为基准，可考察还原温度与 Hz(g)用量对还原反应的影响，还原温度为900和 在1000℃还原时，随着H(g)用量增加，依次 1000℃时，Nb在不同产物中的分布与氢气的用量 出现相同的含Nb产物NbCl4(g)、Nb3Cl7(s)、 关系见图5和图6. NbCl2(s)和Nb(s),但各产物出现所需的Hz(g)用量 从图5中可以看出，在900℃还原时，随着 明显减少.与900℃还原时相比，固相产物为N(s) H(g)用量的增加，依次出现含Nb的产物为 单一相所需的最小Hz(g)用量由53mol/1 mol NbCl5图3 不同蒸发温度下 NbCl5 蒸发量与 Ar（g）用量的关系 Fig．3 Relation between the vapor amount of NbCl5in gas and the amount of Ar（g） at different evaporation temperatures 同一温度下‚蒸汽中 NbCl5（g） 逸度为一固定值； Ar（g）用 量 相 同 时‚随 着 温 度 的 增 加‚蒸 汽 中 NbCl5（g） 的 逸 度 增 加．当 NbCl5 完 全 蒸 发 为 NbCl5（g）后‚更多的 Ar（g）将导致气相中 NbCl5（g） 逸度的降低． 图4 不同蒸发温度时蒸发气体产物中 NbCl5（g）逸度与 Ar（g）用 量的关系 Fig．4 Relation between the fugacity of NbCl5（g） and the amount of Ar（g） at different evaporation temperatures 3∙2 还原温度与氢气用量 在还原区 B 中‚还原温度与氢气的用量‚将决 定还原反应进行的完全程度以及形成的产物种类‚ 对于整个过程的回收率与产物纯度有重要影响．对 于蒸发区的1mol NbCl5（s）‚蒸发温度为230℃时采 用载气用量为1mol Ar（g）‚1mol NbCl5（s）将全部蒸 发进入反应区．以此为基准‚可考察还原温度与 H2（g）用量对还原反应的影响‚还原温度为900和 1000℃时‚Nb 在不同产物中的分布与氢气的用量 关系见图5和图6． 从图 5 中可以看出‚在 900℃ 还原时‚随着 H2（g）用 量 的 增 加‚依 次 出 现 含 Nb 的 产 物 为 NbCl4（g）、Nb3Cl7（s）、NbCl2（s）和 Nb（s）；要想获得 纯 Nb（s）的固相产物‚H2（g）须有相当大的过量‚当 H2（g）用量超过53mol／1mol NbCl5 时‚还原反应所 生成的固相产物才为 Nb（s）单一相；同时‚要想使元 素 Nb 完全进入固相产物 Nb（s）中‚H2（g）同样须有 相当大的过量‚即使在 H2（g）用量为100mol 时‚仍 有摩尔分数2∙18％的 Nb 以 NbCl4（g）存在而不能 进入最终产物 Nb（s）中‚即 Nb 进入固相产物 Nb（s） 中的直接回收率为97∙82％． 图5 还原温度为900℃时 Nb 在各产物中的分配比率与 H2（g） 用量的关系 Fig．5 Relation between the Nb distribution among the products and the H2（g） amount at 900℃ 图6 还原温度为1000℃时 Nb 在各产物中的分配比率与 H2（g） 用量的关系 Fig．6 Relation between the Nb distribution among the products and the H2（g） amount at 1000℃ 在1000℃还原时‚随着 H2（g）用量增加‚依次 出现 相 同 的 含 Nb 产 物 NbCl4（g）、Nb3Cl7（s）、 NbCl2（s）和 Nb（s）‚但各产物出现所需的 H2（g）用量 明显减少．与900℃还原时相比‚固相产物为 Nb（s） 单一相所需的最小 H2（g）用量由53mol／1mol NbCl5 ·642· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷