第2期 刘洋等：FeCr0体系碳还原产物的形态 171· 100 100 (a) b 90 0 ·-1350℃ ·-1350℃ 80 ·-1450℃ ·-1450℃ +-1550℃ +1550℃ 70 g70 60 60 1015202530 35 101520253035 时间min 时间lmin 图7 两种样品在不同温度下的失重曲线.(a)FeCr,04:(b)Fe03Cr2O3 Fig.7 Weight loss curves of samples at different temperatures:(a)FeCr2O:(b)Fe2OCr20 充足的反应时间，即可有效还原样品中的Fe和Cr 应时间的推移明显呈现下降的趋势，而Cx,C:和 元素.此外，样品的还原率都随着温度的升高而增 FeCr合金的峰值随着反应时间的推移则呈现上升 加，说明温度越高，反应越趋于完全 的趋势，其中在10min和l5min时还出现了较弱的 表2两种样品的最终还原率及残余C含量 (Cr,Fe),C3衍射峰.说明FeCr,O4的还原产物是合 Table 2 Final reduction ratio and residual carbon content of samples 金和金属碳化物，并且其含量随时间的推移而不断 还原率， 残余C的 增加.此外，FeCr,Oa还原时间在3min时，能看到 温度/℃ 原料 R/% 质量分数/% Cr2O3以及较弱的FeCr合金和Cr,C3的衍射峰，且 1350 Fe203-Cr203 91.13 5.02 FeCr合金和Cr,C,出现重峰现象；在3~I5min区 1450 fe203-Cr203 93.33 4.41 间，Cr,03衍射峰始终保持一定的强度，直至反应趋 1550 Fe203Cr203 96.55 3.48 于平衡后Cr,03衍射峰基本消失.说明在0~3min 1350 FeCr2O 92.91 6.48 区间，样品FeCr,O,中所发生的主要反应为Fe的还 1450 FeCr204 95.38 5.90 原并释放出Cr,03,与此同时，产生的Cr203即被C 1550 FeCr2Oa 97.27 5.44 还原生成Cr以及Cr,C,其中Cr与Fe进一步生成 了Fe-Cr合金.这与前述的热力学计算是基本吻 3.2还原过程中产物的X射线衍射分析 合的. 图8和图9分别表示1350℃时，在不同还原时 间条件下C还原FeCr,0a和Fe203Cr203所得产物 -3 min R=22.6% 1Cr012C3-Fe0,4-F04 的X射线衍射图谱 31 313 544 -6 min R=52.1% 5-Cr,C. 6-Fe-Cr 7-(Cr.Fe),Cs 1C,0,2一C3—FeCr,0 11513 1111 R=14.1 313144113 -10 min2 R=65.6% -6 min R=33.1% 4 Cr,C,5-Fe-Cr 6-(Cr.Fe),C, 11515151 11 3411 11 -15mn 66 -10 min R-88.4% R=69.9% 2 LsL 欢 14f4 66611 -50 min 6 R R=91.1% 4 14141 666 50 min 20 40 60 80 100 R=92.99% 山儿4L乏44久 26 图91350℃时不同反应时间条件下C还原Fe,0,Cr,0,所得 20 60 80 100 260 产物的X射线衍射谱 图81350℃时不同反应时间条件下C还原FCr204所得产物 Fig.9 XRD patterns of the reduction products of Fe2OCr2O3 re- 的X射线衍射谱 duced by C at 1350C for different reaction time Fig.8 XRD patterns of the reduction products of FeCr20 reduced 综上所述，可以推测C还原FcCr,O,的反应过 by C at 1350 C for different reaction time 程可以由以下两个阶段组成 由图8可以看出，C衍射峰的相对强度随着反 首先，FeCr,O4被C还原生成Cr,O3、Fe以及第 2 期 刘 洋等: Fe--Cr--O 体系碳还原产物的形态 图 7 两种样品在不同温度下的失重曲线． ( a) FeCr2O4 ; ( b) Fe2O3 -Cr2O3 Fig． 7 Weight loss curves of samples at different temperatures: ( a) FeCr2O4 ; ( b) Fe2O3 -Cr2O3 充足的反应时间，即可有效还原样品中的 Fe 和 Cr 元素． 此外，样品的还原率都随着温度的升高而增 加，说明温度越高，反应越趋于完全． 表 2 两种样品的最终还原率及残余 C 含量 Table 2 Final reduction ratio and residual carbon content of samples 温度/℃ 原料 还原率， Ｒ/% 残余 C 的 质量分数/% 1350 Fe2O3 --Cr2O3 91. 13 5. 02 1450 Fe2O3 --Cr2O3 93. 33 4. 41 1550 Fe2O3 --Cr2O3 96. 55 3. 48 1350 FeCr2O4 92. 91 6. 48 1450 FeCr2O4 95. 38 5. 90 1550 FeCr2O4 97. 27 5. 44 3. 2 还原过程中产物的 X 射线衍射分析 图 8 和图 9 分别表示 1350 ℃ 时，在不同还原时 间条件下 C 还原 FeCr2O4 和Fe2O3 --Cr2O3所得产物 的 X 射线衍射图谱． 图 8 1350 ℃时不同反应时间条件下 C 还原 FeCr2O4 所得产物 的 X 射线衍射谱 Fig． 8 XＲD patterns of the reduction products of FeCr2O4 reduced by C at 1350 ℃ for different reaction time 由图 8 可以看出，C 衍射峰的相对强度随着反 应时间的推移明显呈现下降的趋势，而 Cr7C3 和 Fe--Cr 合金的峰值随着反应时间的推移则呈现上升 的趋势，其中在 10 min 和 15 min 时还出现了较弱的 ( Cr，Fe) 7C3 衍射峰． 说明 FeCr2O4 的还原产物是合 金和金属碳化物，并且其含量随时间的推移而不断 增加． 此外，FeCr2O4 还原时间在 3 min 时，能看到 Cr2O3 以及较弱的 Fe--Cr 合金和 Cr7C3 的衍射峰，且 Fe--Cr 合金和 Cr7C3 出现重峰现象; 在 3 ～ 15 min 区 间，Cr2O3 衍射峰始终保持一定的强度，直至反应趋 于平衡后 Cr2O3 衍射峰基本消失． 说明在 0 ～ 3 min 区间，样品 FeCr2O4 中所发生的主要反应为 Fe 的还 原并释放出 Cr2O3，与此同时，产生的 Cr2O3 即被 C 还原生成 Cr 以及 Cr7C3，其中 Cr 与 Fe 进一步生成 了 Fe － Cr 合金． 这与前述的热力学计算是基本吻 合的． 图 9 1350 ℃时不同反应时间条件下 C 还原Fe2O3 --Cr2O3 所得 产物的 X 射线衍射谱 Fig． 9 XＲD patterns of the reduction products of Fe2O3 -Cr2O3 re￾duced by C at 1350 ℃ for different reaction time 综上所述，可以推测 C 还原 FeCr2O4 的反应过 程可以由以下两个阶段组成． 首先，FeCr2O4 被 C 还原生成 Cr2O3、Fe 以及 · 171 ·