铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原
循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe(CN)6的电极反应过程
循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe(CN)6的电极反应过程 一、实验目的 1. 掌握用循环伏安法判断电极反应过程的可逆性 2. 学会使用伏安极谱仪 3. 学会测量峰电流和峰电位 二、实验原理 循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电化学分析方法，在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等领域得到了广泛的应用。由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原行为，因此电化学研究中常常首先进行的是循环伏安行为研究。 循环伏安是在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。由于施加的电压为三角波，这种方法也称为三角波线性扫描极谱法。 典型的循环伏安图如图所示： 选择施加在a点的起始电位E i，然后沿负的电位即正向扫描，当电位负到能够将Ox还原时，在工作电极上发生还原反应：Ox + Ze = Red，阴极电流迅速
增加（b-d），电流在d点达到最高峰，此后由于电极附近溶液中的Ox转变为Red而耗尽，电流迅速衰减（d-e）；在f点电压沿正的方向扫描，当电位正到能够将Red氧化时，在工作电极表面聚集的Red将发生氧化反应：Red = Ox + Ze，阳极电流迅速增加（i-j），电流在j点达到最高峰，此后由于电极附近溶液中的Red转变为Ox而耗尽，电流迅速衰减（j-k）；当电压达到a点的起始电位E i时便完成了一个循环。 循环伏安图的几个重要参数为：阳极峰电流（i pa）、阴极峰电流（i pc）、阳极峰电位（E pa）、阴极峰电位（E pc）。对于可逆反应，阴阳极峰电位的差值，即△E=E pa－E pc ≈56 mV/Z，峰电位与扫描速度无关。 而峰电流i p＝2.69×105n3/2AD1/2V1/2C，i p为峰电流（A），n为电子转移数，A 为电极面积（cm2），D为扩散系数（cm2/s），V为扫描速度（V/s），C为浓度（mol/L）。由此可见，i p与V1/2和C都是直线关系。对于可逆的电极反应，i pa ≈ i pc。 三、仪器和试剂 1. CHI832B 电化学分析仪，三电极系统（金盘电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为辅助电极） 2. 铁氰化钾标准溶液（5.0×10-3 mol/L，含H2SO4溶液0.5 mol/L），10 mL电解杯，10 mL容量瓶 四、实验步骤 1. 打开仪器预热20分钟，打开电脑，打开CHI832B电化学分析仪操作界面。 2. 电极抛光：用AI2O3粉将金盘电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗，待用。 3. 将铁氰化钾标准溶液转移至10 mL电解池中，插入三支电极，在“实验”菜单中选择“实验方法”，选择“Cyclic V oltammetry”，点“确定”，设置实验参数：起始电位（+0.6 V）；终止电位（-0.2 V）；静止时间（2 s）；扫描时间（任意扫速）；扫描速度（0.1 V/s）；灵敏度（1.0×e-5）；循环次数（2）；点“确定”。从“实验”菜单中选择“开始实验”，观察循环伏安图，记录峰电流和峰电位。 4. 考察峰电流与扫描速度的关系，使用上述溶液，分别以不同的扫描速度：0.1、0.2、0.5 V/s（其他实验条件同上）分别记录从＋0.6V~ -0.2V扫描的循环伏安图，记录峰电流。 5. 考察峰电流与浓度的关系，分别准确移取上述溶液1.00、2.00、5.00 mL，置
回转窑直接还原法
回转窑直接还原法(direct reduction process with rotary kiln) 以连续转动的回转窑作反应器，以固体碳作还原剂，通过固相还原反应把铁矿石炼成铁的直接还原炼铁方法。回转窑直接还原是在950～1100℃进行的固相碳还原反应，窑内料层薄，有相当大的自由空间，气流能不受阻碍的自由逸出，窑尾温度较高，有利于含铁多元共生矿实现选择性还原和气化温度低的元素和氧化物以气态排出，然后加以回收，实现资源综合利用。由于还原温度较低，矿石中的脉石都保留在产品里，未能充分渗碳。由于还原失氧形成大量微气孔，产品的微观类似海绵，故也称海绵铁。 高炉炼铁法有久远历史，已发展成高效、节能的冶金方法，是生产铁的基本方法，但它有一定局限性。随着人类对钢铁需求的增长和技术进步，早在18世纪又提出开发直接还原技术的想法，直到20世纪初才出现了工业化生产。20世纪60年代后，由于石油和天然气的大量开发，为钢铁工业提供了丰富和廉价的新能源；选矿技术进步，为直接还原生产提供了优质精矿原料；电力工业开发，电炉技术和能力的迅速发展，导致优质废钢供应紧张；而高新技术发展需要大量优质钢和纯净钢，这又需要纯净的优质炼钢炉料。总之，诸方面均为直接还原的开发开创了有利条件。70年代起，直接还原技术，工业规模，实际产量都取得重大进步和稳步发展。1975年世界直接还原炼铁的生产能力为436万t，实际产量为281万t，占生铁产量的0.6％，到1995年分别跃增到4460万t，3075万t和5.7％。至今气基直接还原炼铁法的生产能力和实际产量都占主导地位，约占总生产能力和总产量的90％，其中以米德莱克斯Midrex法和希尔(HYL)法占绝对优势。煤基直接还原法仅占10％左右，其中主要为回转窑直接还原法。回转窑直接还原法开发于50～60年代。60年代末发展较快，世界各地建设了一批工业生产窑，但由于工艺不够成熟，技术和装备上遇到一系列困难。如入窑料粉化严重，频繁出现窑衬粘结，无法实现正常运行，一度限制了该工艺发展。70年代中，重视对原料、燃料的性能研究，开发和改进送煤、送风技术，改革操作工艺，完善和提高设备，开发废热回收技术，保证了窑的正常操作，使生产率提高，能耗大幅度下降；同时，加强生产过程监测和自动化管理，促使回转窑直接还原技术步入成熟；此外70年代能源危机，天然气价格大幅度上涨，天然气又是重要化工原料，资源有限等，由此也促进了回转窑直接还原法的发展。1980～1995年期间，生产能力从216.2万t增加到365.5万t，直接还原铁产量从37万t增长到246万t。印度生产能力达151万t，南非为108万t。 筒史 1907年琼斯(J．T．Jones)最早提出回转窑直接还原法。在回转窑卸料端设煤气发生炉，热煤气从卸料端入窑，在距窑加料端1／3窑长处导入空气，与热煤气燃烧形成氧化加热带。铁矿石和还原煤从加料端加入，被高温废气干燥、预热、氧化去硫，随窑体转动铁矿石向卸料端前移，同时被热煤气和还原煤还原，然后从卸料端排出。后来改进为两台窑作业，一台氧化加热，另一台窑内铁矿石被油或煤粉不完全燃烧产生的还原气所还原，但因这样作业不经济，1912年停产。1926年鲍肯德(Bourcond)、斯奈德(Snyder)在实验室进行了用发生炉煤气的回转窑直接还原实验成功。同年还出现了用回转窑进行还原、增碳、得到熔融铁水的巴塞特(Basset)法。1930年克虏伯(krupp)公司开发了克虏伯一雷恩(krupp—Renn)法，用低质
20161025 煤基竖炉直接还原技术
武汉科思瑞迪科技有限公司（以下简称“科思瑞迪”）坐落于武汉市东湖新技术开发区，是以武汉桂坤科技有限公司为主体，整合相关社会资源，汇集了冶金、工业炉、机电技术等各专业技术人才，集数十年研发、工程及生产经验，组建的一家专业从事煤基竖炉直接还原技术的开发、推广及应用的科技公司。该公司的技术及成套核心设施已经在中国、越南、缅甸等国的工程项目中得到了应用，取得了良好的社会及经济效益。 煤基竖炉直接还原技术 李森蓉李建涛 （武汉科思瑞迪科技有限公司） 摘要：本文对煤基竖炉直接还原技术从工艺流程、技术指标、技术特点等方面进行了较为详实的介绍和分析；该技术生产海绵铁的质量有保证，市场发展前景可期，市场竞争力强。 关键词：煤基竖炉直接还原铁技术特点产品质量 直接还原是指铁矿石或含铁氧化物在低于熔化温度下还原成金属产品的炼铁过程；其所得的产品称为直接还原铁，简称DRI（Direct Reduction Iron），也称海绵铁。优质DRI由于其成分稳定，有害元素含量低，粒度均匀,不仅可以补充废钢资源的不足，而且还可以作为电炉炼钢的原料以及转炉炼钢的冷却剂，对保证钢材的质量特别是合金钢的质量，起着不可替代的作用，是冶炼特钢的优质原料；同时，高品位DRI还可以供粉末冶金行业使用【1】。 直接还原铁生产方法中，主要分为气基法和煤基法。由于我国天然气资源缺乏，但是煤炭资源丰富，煤基直接还原技术成为我国直接还原铁生产的重要工艺方法【2】。煤基直接还原是指直接以廉价的非焦煤作还原剂生产直接还原铁的方法。 在我国煤基直接还原技术主要是回转窑法和隧道窑法【3】，近几年也相继建设了多座转底炉装置，同时也建设了一些煤基连续式竖炉装置。在直接还原技术日益发展、大力提倡环保节能减排的今天，一些新的更先进的直接还原工艺及设备被迫切需要【4,5】。 煤基竖炉直接还原技术是一项符合中国能源结构特点的可大型化生产高品质海绵铁的直接还原铁生产技术【6】，可广泛用于处理高品位铁精粉制取高纯度还原铁粉用于粉末冶金领域，也可用于处理普通品位的铁精粉制取炼钢用海绵铁，处理复合铁矿生产普通铁水及提取钒、钛、硼等高附加值资源。 1发展历程 自2006年至今，已经成功的在中国大陆和国外设计安装了5代炉型五条生产线： 1）一条1000吨/年中试生产线； 2）一条5万吨/年和两条10万吨/年生产线：
铁氰化钾循环伏安法有关性质的测定
实验五铁氰化钾循环伏安法有关性质的测定 一. 实验目的 掌握循环伏安法（CV）基本操作；了解可逆电化学过程及条件电极电位的测定；获得峰电流随电位扫描速度的变化曲线，获得峰电流随溶液浓度的变化函数关系；并学会电化学工作站仪器的使用。 二. 循环伏安法原理 电化学中随着氧化还原反应的进行，会导致电流和电位的变化。其中根据公式峰电流与电位扫描速度的1/2次方、溶液浓度成正比。对于循环伏安法，扫描图像中前半部扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程，则后半部扫描(电压下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。因此．一次三角波扫描完成一个还原过程和氧化过程的循环，故称为循环伏安法。 三. 实验仪器和药品 铁氰化钾溶液、氯化钾溶液、铝粉、四个25ml容量瓶、电化学工作站，银电极，铂碳电极，银丝电极 四. 实验步骤 打开电脑并将仪器预热20分钟，打开电化学工作站操作界面。将铁氰化钾标准 的循环伏安曲线，看电位差的大小；超过100mv则用粗细的铝粉抛光铂碳电极，使得电位差在70--80以下；确定各参量：起始电位在0.5V左右，扫速为10、20、40、80、160mv/s，灵敏度为10-5--10-6，以标准铁氰化钾溶液测定不同扫速下的伏安曲线，测定并保存；配制4组不同浓度的铁氰化钾溶液：0.1、0.2、0.5、1.0ml 的铁氰化钾标准溶液于容量瓶中，在加入5ml氯化钾溶液，定容；控制参量：扫速为80，每个浓度6段三次扫描，依次对四组溶液测定伏安曲线，导出实验数据和曲线。 五．数据处理 实验参数设定：打磨后电位差为81mv左右，比较合理。 亚铁氰化钾溶液的条件电极电位：
直接还原法生产生铁与熔融还原法生产生铁
直接还原法生产生铁与熔融还原法生产生铁 （一）直接还原法生产生铁 直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁（即DRI），也称海绵铁。 该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察团形似海绵而得名。海绵铁的特点是含碳低（＜1％），并保存了矿石中的脉石。这些特性使其不宜大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。 直接还原法分气基法和煤基法两大类。前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体，作为还原剂，在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁。主要有Midrex法、HYL Ⅲ法、FIOR法等。后者是用煤作还原剂，在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。主要有FASMET法等。 直接还原法的优点有： （1）流程短，直接还原铁加电炉炼钢； （2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响； （3）污染少，取消了焦炉、烧结等工序； （4）海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。直接还原法的缺点有： （1）对原料要求较高：气基要有天然气；煤基要用灰熔点高、反应性好的煤；（2）海绵铁的价格一般比废钢要高。 直接还原法已有上百年的发展历史，但直到20世纪60年代才获得较大突破。进入20世纪90年代，其生产工艺日臻成熟并获得长足发展。其主要原因是：（1）天然气的大量开发利用，特别是高效率天然气转化法的采用，提供了适用的还原煤气，使直接还原法获得了来源丰富、价格相对便宜的新能源。 （2）电炉炼钢迅速发展以及冶炼多种优质钢的需要，大大扩展了对海绵铁的需求。 （3）选矿技术提高，可提供大量高品位精矿，矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度，从而简化了直接还原技术。 当前世界上直接还原铁量的90％以上是采用气基法生产的。 我国天然气主要供应化工和民用，不可能大量用于钢铁工业。由于我国煤炭储量相对丰富，20世纪90年代以来煤基直接还原法已在天津、辽宁、吉林、山东等地形成了一定的生产规模。 直接还原铁是指用直接还原法在低温固态下还原的金属铁。按生产方法可分为煤基直接还原铁和气基直接还原铁；按用途可分为炼钢用直接还原铁和其它用直接还原铁；按产品形式可分为海绵铁（DRI）和热压块铁（HBI）。 目前国内直接还原铁没有国家统一标准生产规格，只有行业内的不成文的标准，
51线性扫描循环伏安法——铁氰化钾溶液的氧化还原曲线
5.1 线性扫描循环伏安法——铁氰化钾溶液的氧化还原曲线 5.1.1 实验原理 铁氰化钾体系( Fe(CN)63-/4-)在中性水溶液中的电化学行为是一个可逆过程，其氧化峰和还原峰对称，两峰的电流值相等，峰峰电位差理论值为59mV体系本身很稳定，通常用于检测电极体系 和仪器系统。 5.1.2 仪器 可选用的仪器有：RST1000 RST2000 RST3000或RST5000系列电化学工作站。 5.1.3 电极与试剂 工作电极：铂圆盘电极、金圆盘电极或玻碳圆盘电极，任选一种。参比电极：饱和甘汞电极。 辅助电极：也称对电极，可选用铂片电极或铂丝电极，电极面积应大于工作电极的5倍。 -2 试剂A：电活性物质，1.00 X 10 mol/LK 3Fe(CN)6水溶液，用于配置各种浓度的实验溶液。试剂B:支持电解质，2.0mol/L KNO 3水溶液，用于提升溶液的电导率。 5.1.4 溶液的配置 在5个50mL容量瓶中，依次加入KNO溶液和K s Fe(CN)6溶液，使稀释至刻度后KNO浓度均为 -4 -4 -4 0.2mol/L，而K3Fe(CN)6浓度依次为1.00 X10 mol/L、2.00 X 10 mol/L、5.00 X 10 mol/L、8.0 X 10-4 mol/L、1.00 X 10-3 mol/L，用蒸馏水定容。 5.1.5 工作电极的预处理 用抛光粉(Al 2O3, 200?300目)将电极表面磨光，然后在抛光机上抛成镜面。最后分别在1:1乙醇、1:1HNO和蒸馏水中超声波清洗。
5.1.6 测量系统搭建 在电解池中放入电活性物质 5.00 x 10-4mol/L铁氰化钾及支持电解质0.20mol/L 硝酸钾溶液。插入工作电极、参比电极、辅助电极。将仪器的电极电缆连接到三支电极上，电缆标识如下： 辅助电极--- 参比电极---- 红色；- 黄色；- 红色； 为防止溶液中的氧气干扰，可通Na除O。 5.1.7 运行线性扫描循环伏安法 溶液： 5.00 x 10-4mol/L 铁氰化钾、0.20mol/L 硝酸钾。 运行RST电化学工作站软件，选择“线性扫描循环伏安法”。 参数设定如下： 静置时间(S)：10 起始电位(V)：-0.2 终止电位(V) ：0.6 扫描速率(V/S) ：0.05 采样间隔(V) ：0.001 启动运行，记录循环伏安曲线，观察峰电位和峰电流，判断电极活性。如果峰峰电位差过大，则需重新处理工作电极。 量程依电极面积及扫速不同而异。以扫描曲线不溢出、能占到坐标系Y方向的1/3以上为宜。选择合适的量程，有助于减小量化噪声，提高信噪比。 5.1.8 不同扫描速率的实验 溶液： 5.00 x 10-4mol/L 铁氰化钾、0.20mol/L 硝酸钾。 参数设定如下： 静置时间(S)：10 起始电位(V)：-0.2 终止电位(V) ：0.6 采样间隔(V) ：0.001 分别设定下列扫描速率进行实验： (1 )扫描速率(V/S) ：0.05 (2)扫描速率(V/S) ：0.1 (3)扫描速率(V/S) ：0.2 (4)扫描速率(V/S) ：0.3 (5)扫描速率(V/S) ：0.5 实验运行：分别将以上5次实验得到的曲线以不同的文件名存入磁盘。利用曲线叠加功能，可将以上5 条曲线叠加在同一个坐标系画面中。
熔融还原炼铁技术
熔融还原炼铁技术 摘要随着社会经济的发展，高炉炼铁资源短缺与环境负荷日益加重的局面已经充分显现，开发新技术逐步取代传统技术将迫在眉睫，这其中以熔融还原炼铁技术为主要开发对象。国际钢铁界始终没有停止对熔融还原炼铁技术开发的脚步，本文对现有HIsmelt、COREX和FINEX熔融还原工艺及设备进行了分析研究和综合评价，指出了开发新熔融还原技术的原则，介绍了克服高炉炼铁及COREX、HIsmelt熔融还原法存在的缺点的LSM炼铁工艺。我们应针对目前存在的问题，开发新的熔融还原炼铁技术。 关键词熔融还原；COREX；FINEX；HIsmelt；LSM SMELTING REDUCTION IRONMAKING TECHNOLOGY ABSTRACT With the economic society developing, it fully shows that the resources shortage and environment of blast furnace ironmaking load have aggravated day by day. It is very urgent to exploit new technology to replace the traditional. The smelting reduction ironmaking technology is one of the main research fields. International Iron and Steel sector has not stopped for smelting reduction ironmaking technology development pace. The development for the smelting reduction ironmaking technology was never stopped in the world. This thesis just generates under this background.This paper analyzes and makes comprehensive evaluation of the existing HIsmelt, COREX and FINEX reduction process and equipment, points out that the principle of developing new smelting reduction technology, introduces LSM ironmaking process ,which overcomes existing shortcomings of blast furnace ironmaking and COREX, HIsmelt smelting reduction method.We should be aiming at the existing problems, develop new smelting reduction ironmaking technology. KEY WORDS smelting reduction,COREX,FINEX,HIsmelt,LSM 1. 前言 高炉炼铁方法从使用焦炭算起已有三百多年的历史，第二次世界大战后的50年来，钢铁冶金技术获得了重大发展。如今大型高炉的容积已超过4000m3，而且机械化、自动化日臻完善。自20世纪60 年代后期，炼焦煤特别是低硫焦煤日益短缺，加上环境要求不断提高、基建投资费用巨大，致使在发达国家年产百万吨以下而采用传统高炉流程的钢铁企业在经济上常处于困境。特别是二十世纪90 年代以来，可持续发展对环境提出越来越高的要求，钢铁市场竞争愈演愈烈，各国不断强化新工艺的研究，非高炉炼铁技术研发空前活跃，新的煤基熔融
达涅利ENERGIRON直接还原技术
世界金属导报/2010年/6月/22日/第014版 设备制造 达涅利ENERGIRON直接还原技术 1简介 本文根据CO2排放量分析，比较三种炼钢工艺对环境的影响: ?传统联合炼钢厂，高炉-氧气顶吹转炉(BF-BOF)。 ?现代联合炼钢厂，直接还原工艺(基于天然气)-电弧炉(DRP-EAF)。 ?现代联合炼钢厂，直接还原工艺(基于可气化煤)-电弧炉(DRP-EAF)。 达涅利和HYL开发的ENERGIRON气基直接还原技术是先进的铁矿石冶炼工艺，此项技术的目标是: ?通过减少温室气体排放降低对环境的影响。 ?根据主要能量来源，利用各种工业气体，如天然气或煤气化产生的合成煤气或焦炉煤气。 炼钢产业的特征就是大量使用化石燃料，而化石燃料排放导致全球变暖的温室气体(GHG)，给环境造成极大的影响，这些气体主要是CO2。CO2的排放量和特点由炼钢厂使用主要燃料的特性所决定。 在传统联合炼钢高炉工艺中，用来还原氧化铁的主要能源是煤。在现代联合炼钢DRP直接还原工艺中，用来还原氧化铁的主要能源可以是天然气或煤或任何工业气体。 2联合炼钢厂的CO2排放 2.1传统联合炼钢厂的CO2排放 图1显示的是传统联合炼钢厂典型的能量平衡。 这个工厂设备包括:炼焦炉设备、烧结车间、生产铁水(HM)高炉、氧气顶吹转炉(BOF)、钢包炉/真空脱气设备、生产热轧带卷(HRC)的薄板坯连铸机和带钢热轧机。 能从传统联合炼钢厂中回收的主要气态燃料副产品包括:烧结车间气体(sPG)、炼焦炉设备气体(COG)、鼓风炉气体(BFG)和氧气顶吹转炉气体(BOFG)。 传统联合炼钢厂的能量平衡显示大多数气态燃料主要用于产生能量或燃烧发热。传统联合钢厂烟道气排放CO2每吨钢水约为2.104t。 2.2现代联合炼钢厂的CO2排放 图2显示的是现代联合炼钢厂典型的能量平衡，这些ENERGIRON直接还原炼钢厂的主要燃料是天然气。 这个工厂包括:球团车间、生产直接还原铁(DRI)的ENERGIRON直接还原炼钢车间(DRP)、电弧炉(EAF)、钢包炉/真空脱气设备、生产热轧带卷(HRC)的薄板坯连铸机和带钢热轧机。 现代联合炼钢厂中回收的主要气态燃烧副产品包括:球团车间气体(PPG)、直接还原炼钢车间气体(DRPG)、电弧炉气体(EAFG)和钢包炉&真空脱气设备产生气体(LF-VDG)。 现代联合炼钢厂的能量平衡显示大多数气态燃料主要用于产生能量或燃烧发热。基于DRP 天然气现代联合钢厂烟道气排放CO2每吨钢水约为0.812t。 ENERGIRON天然气基直接还原技术的碳平衡见图3。当使用天然气作为还原气体时，ENERGIRON DR工厂能耗为2.30 Gcal/tDRI。从图3可知，这种能量形式输入的碳总量约为140kg/tDRI，其中20Kg/tDRI～35Kg/tDRI将进入DRI，105Kg/tDRI～120kg/tDRI转换成了CO,。ENERGIRON技术能对挑选出的CO2气流进行收集和储存，采用这种方法，在所产生的CO2总量中，仅有约46%排向大气层。 2.3现代联合炼钢厂的CO。排放 图4显示的是现代联合炼钢厂典型的能量平衡，这些ENERGIRON直接还原炼钢厂主要使用
铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原
铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原 一、实验目的。 （1）掌握循环伏安扫描法。 （2）学习测量峰电流和峰电位的方法。 （3）掌握受扩散控制电化学过程的判别方法。 二、实验原理 循环伏安法也是在电极上快速施加线性扫描电压，起始电压从Ei开始，沿某一方向变化，当达到某设定的终止电压Em后，再反向回扫至某设定的起始电压，形成一个三角波，电压扫描速率可以从每秒数毫伏到1V。 当溶液中存在氧化态物质Ox时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质，即 Ox + ne → Red 反向回扫时，在电极表面生成的还原态Red则可逆地氧化成Ox，即 Red → Ox + ne 由此可得循环伏安法极化曲线。 在一定的溶液组成和实验条件下，峰电流与被测物质的浓度成正比。 从循环伏安法图中可以确定氧化峰峰电流Ipa、还原峰峰电流Ipc、氧化峰峰电位φpa和还原峰峰电位φpc。 对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为 Ipa/Ipc =1 25℃时，氧化峰峰电位与还原峰峰电位差为 △φ=φpa- φpc≈58/n (mV) 条件电位为 φ。′=（φpa+ φpc）/2 由这些数值可判断一个电极过程的可逆性。 三、仪器与试剂 仪器 1，电化学分析仪；
的惰性电极，具有导电性好，硬度高，光洁度高，氢过电位高，极化范围宽，化学性稳定，可作为惰性电极直接用于 阳极溶出，阴极和变价离子的伏安测定，还可以作化学修饰电极）、Ag/AgCl电极、铂电极 3. 铁氰化钾标准溶液(50mM) 4．氯化钾溶液(0.5M) 四、实验步骤 1.溶液的配置 1)铁氰化钾标准溶液（50mmol/L）50mL容量瓶中。 2)配置1、2、5、10mM 一系列浓度的溶液。（分别移取0.5，1.0，2 .5，5.0mL 的铁氰化钾标准溶液于25mL的容量瓶中加入5mL的KCl溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。） 2．体系换成浓度工作电极的预处理 用Al2O3粉末在湿的抛光布上抛光玻碳电极表面，在用蒸馏水冲洗干净. 3．调试 （１）打开仪器，电脑，准备好玻璃电极，Ag/AgCl电极，和铂电极并清洗干净。（２）双击桌面上的VaLab图标 4. 选择实验方法：循环伏安法 设置参数： 低电位: -100mv ; 高电位：800 mv 初始电位：-100mv; 扫描速度：50mv/s; 取样间隔： 2mv；静止时间：1S; 扫描次数：1； 5. 开始扫描：点击绿色的“三角形”。 6.将上述体系改变扫描速度分别为10mv/s、20mv/s、40mv/s、80mv/s、160mv/s，其他条件不变，作不同速度下的铁氰化钾溶液的循环伏安曲线 7.在同一扫速下扫不同浓度的铁氰化钾溶液的循环伏安曲线。 五、数据记录与处理 1. 峰值电流与扫描速度的二分之一次方的曲线。 2.峰电流对不同浓度下峰电流的曲线。 六结果与讨论 1实验时为什么要保持溶液静止？ 为了使液相传质过程只受扩散控制 2为什么要抛光电极的表面？ 在使用任何固体电极之前都必须清洁其表面，以便清除表面上玷污或吸附杂质造成的污染。正如大多数金属材料电极表面易生成氧化层一样，碳电极表面发生氧化后，会产生各种含氧基团（如醇、酚、羧基、酮醌和酸酐等），从而使电极的重现性、稳定性变差，灵敏度下降，失去应有的选择性。实验时，将直径为3mm的玻碳电极先用金相砂纸(1#～7#)逐级抛光，再依次用1.0、0.3μm的Al2O3浆在麂皮上抛光至镜面，每次抛光后先洗去表面污物，再移入超声水浴中清洗，每次2~3min，重复三次，最后依次用1:1乙醇、1:1HNO3和蒸馏水超
铁氰化钾溶液的循环伏安法研究
铁氰化钾溶液的循环伏安法研究 1、实验目的 （1）学习固体电极表面的处理方法。 （2）掌握循环伏安仪的使用技术。 （3）了解电位扫描速率和电活性物质浓度对循环伏安图的影响。 2、实验原理 铁氰化钾离子[Fe(CN)6]3-/亚铁氰化钾离子[Fe(CN)6]4-氧化还原电对的电极反应为： 电极电位与电极表面电活性物质浓度间的关系符合Nernst方程式。 在一定扫描速率下，从起始电位（+0.8 V）负向扫描到转折电位（-0.2 V）时，工作电极表面的[Fe(CN)6]3-被还原生成[Fe(CN)6]4-，产生还原电流；当反向扫描从转折电位（-0.2 V）变化到起始电位（+0.8 V）时，在工作电极表面生成的[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生氧化电流。 为了使溶液相传质过程只受扩散控制，应加入支持电解质并在溶液处于静止状态下进行电解。25℃时，在0.10 mol/L KCl 溶液中K3[Fe(CN)6]的扩散系数约为6.3×10-6 cm2 s-1，标准电极反应速率常数约为5.2×10-2 cm s-1，电子转移速率大，为可逆体系。 3、仪器与试剂 天津兰力科LK9805电化学分析仪；玻碳盘电极（Φ3 mm）；铂辅助电极；饱和甘汞电极；超声波清洗仪；电解池。 K3[Fe(CN)6]溶液：1.0 mmol/L（含0.10 mol/L KCl）。 KCl溶液：0.10 mol/L。 4、实验步骤 1）玻碳盘工作电极的预处理： 用Al2O3粉末（粒径0.05 μm）将电极表面抛光，然后在蒸馏水中超声波清洗，再用蒸馏水清洗，待用。
2）K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图： （1）不同扫描速率下K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图 取1.0 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液20 mL置于电解池中，放入玻璃碳圆盘电极、饱和甘汞电极及铂辅助电极（玻璃碳圆盘电极为工作电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极），设置起始电位为+0.8 V，终止电位为-0.2 V，扫描速率（v）分别为10、25、50、75、100、150、200、250、500 mV s-1，进行循环伏安扫描，记录下循环伏安图中氧化峰、还原峰的峰电位和峰电流（i pa、i pc、E Pa、E Pc）。 （2）不同浓度K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图 将0.10 mol/L KCl溶液和1.0 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液按照一定体积比例配制成20 mL混合溶液，体积比分别为2：18；5：15，10：10；15：5；18：2。放入玻璃碳圆盘电极、饱和甘汞电极及铂辅助电极（玻璃碳圆盘电极为工作电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极），设置起始电位为+0.8 V，终止电位为-0.2 V，进行循环伏安扫描，记录下循环伏安图中氧化峰、还原峰的峰电位和峰电流（i pa、i pc、E Pa、E Pc）。 5、数据处理 （1）从K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图，测量i pa、i pc、E Pa、E Pc值。 （2）分别以i pa和i pc对K3[Fe(CN)6]溶液浓度作图，说明峰电流与浓度的关系。（3）分别以i pa和i pc对v1/2作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。 （4）计算i pa/i pc值以及ΔE P，说明K3[Fe(CN)6]在KCl溶液中的电极过程的可逆性。 6、思考题 1. K3[Fe(CN)6与K4[Fe(CN)6溶液的循环伏安图是否相同？为什么？ 2. 请简要阐述循环伏安法的原理和作用。
碳还原氧化铜实验
碳还原氧化铜实验 一、教材分析 1、“木炭还原氧化铜”是中学教学中一个非常重要的固固高温放热反应实验，该实验验证了C的还原性，从而进一步了解氧化还原反应的本质，在固定的条件下，还原剂能够夺取氧化物中的氧，自身被氧化。 2、该实验成功的标志： （1）有鲜明现象证明反应生成铜单质，最好效果是得到紫红色铜块。（2）有鲜明现象证明反应生成了二氧化碳（石灰水浑浊）。（3）反应放热，应发现反应启动后停止加热仍继续红热燃烧。 二、学情分析 木炭还原氧化铜在初中阶段是一个很重要的实验。学生是从这个实验开始接触氧化还原反应,为九年级化学下册金属的冶炼等知识做铺垫。 三、教学目标 1、知识与技能: a、知道碳单质的化学性质 b、掌握木炭还原氧化铜的实验方法 2、过程与方法： a、学习对实验的探究以及创新 b、通过本次实验对其他类似实验有初步认识 3、情感?态度?价值观： a、通过本次实验培养学生的自主探究能力 b、通过实验培养学生的科学素养 四、教学重、难点 1、本次实验中对碳单质还原性的理解是重点也是难点
五、教学过程 教学环节教师活动学生活动活动目的 情景引入通过回顾课本知识进行情景引 入积极互动 通过引入把学生 的思维引进课堂 介绍实验原理 实验原理 主要反应： C+2CuO =高温= 2Cu+CO2↑ （置换反应） 副反应： C +CuO =高温= Cu + CO↑（炭 过量） 碳氧化铜铜一氧化碳 C + 4CuO =高温= 2Cu2O + CO2↑（氧化铜过量） 认真 听课 在实验之前给学 生系统介绍实验 原理 介绍实验仪器实验仪器：试管、试管夹、铁架 台、水槽、氧化铜粉末、碳粉、 药匙、研钵、研杵、坩埚、泥三 角、酒精灯、火柴、坩埚钳、酒 精喷灯、试管、澄清石灰水、玻 璃导管、单孔橡胶塞、托盘天平 （带砝码盒和镊子）、称量纸。 思考、记忆 让学生充分了解 本次实验所需仪 器、试剂
碳还原氧化铜反应装置改进及实验探究
碳还原氧化铜反应装置改进及实验探究 摘要：针对教材中“木炭还原氧化铜”实验的不足，根据影响化学反应速率的外在因素，采取交互式控制单一变量的科学探究法，从炭粉的选择、反应物的质量比、加热方式、反应容器规格等方面，开展实验改进探索，获得较好的实验结果。同时将探索的创新成果应用于课堂，以此提升学生的实验思维和实验素养。 关键词：木炭与氧化铜反应；实验装置改进；紫红色铜块；实验探究 文章编号：1005-6629（2018）1-0071-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 1问题的提出 在人教版九年级《化学》上册第六单元课题1“金刚石、石墨和C60”中，为了探究碳单质在高温下能与某些氧化物反应，以此构建氧化还原反应的相关狭义概念，为后续铁的冶炼、高中氧化还原反应的学习打下基础，教材第110页设计了一套实验装置（图1）。由于该反应是固相反应，对温度等反应条件要求比较高，按该装置做实验，其效果并不好，主要体现在石灰水变浑浊与黑色固体变成暗红色的进程不 对称，且经成分分析，暗红色固体更多的是氧化亚铜，并非
是铜单质。在教学实践中，不少同仁也对该实验进行了探索改进，但实际教学中，教师普遍反映效果不佳，究其原因主要有：（1）对反应物加工要求高。如需要粉粹机粉碎药品、烘干机烘干等；（2）实验仪器要求高。如需要酒精喷灯、石英试管、挡风板等；（3）药品要求严格。如药品氧化铜需指定用上海勤工化工厂生产的分析纯等；（4）实验时间过长等。能否利用普通学校都能达到的简单条件如普通的药品、常规的试管、常见的酒精灯、简便的操作就能达到理想的实验效果？为此，开展了以下探索工作。 2原理的分析 由此计算得出： 理论分析表明该反应程度很大，但实际操作中，实验结果并不理想，这不是热力学的缘故，而是动力学上的障碍，即存在反应速率缓慢的问题，若改变影响该反应速率的外在因素，如温度、反应物颗粒大小、反应物之间的接触面积等，促成该反应一旦产生，反应过程中产生大量的热可以为后续反应提供一定的能量基础，那么反应就会快速进行，从而有效地熔化铜粒（铜的熔点为1083%），产生铜块，真正实现该反应。 3实验改进 3.1不同的加热方式 教材第110页的实验说明中指出：把刚烘干的木炭粉末
直接还原
直接还原炼铁技术的发展现状及趋势 摘要：主要阐述了直接还原技术的发展现状，简要介绍了气基直接还原和煤基直接还原，展望了直接还原技术的发展趋势。 关键词：直接还原气基直接还原煤基直接还原新进展 Present situation and development trend of direct reduction process of Iron ores Abstract: Mainly introduces the development of direct reduction and brief introduction of gas-based direct reduction and coal-based direct reduction.To prospect of direct reduction technology development trend. Key words: direct reduction gas-based direct reduction coal-based direct reduction latest development 1、前言 传统的高炉工艺经过多年来的发展已经日益完善与成熟，但是传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染较严重, 而我国焦煤短缺、价格昂贵, 同时, 人们的环保意识不断增强, 在这种情况下,直接还原技术应运而生，并得到较快发展。直接还原是指以气体、液体或者煤为能源与还原剂，在铁矿石低于熔点温度时进行还原得到金属铁的炼铁工艺，其产品称为DRI。DRI由于其成分稳定, 有害元素含量低, 特别是不易氧化的金属夹杂元素少, 可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料, 也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。由于直接还原工艺不用焦炭炼铁, 原料也是使用冷压球团, 所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺, 也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一, 直接还原炼铁法已逐步得到工业化应用。 2、直接还原技术的发展状况 早在1770 年, 英国就出现了第一个直接还原法专利, 之后出现过数百种直接还原方案, 但真正实现工业化是从20 世纪50 年代开始的。1968 年美国MidlandRoss( 米德兰) 公司开发的Midrex 直接还原法获得成功, 直接还原开始迅速发展, 产量稳步上升, 由1970 年的79 万t 增加到2003 年的4 600 万t。2006 年全球直接还原铁产量为5980 万t，2007年则增至6722万t。除中国外，从1994年至今，全世界新增的炼铁生产能力有一半是基于直接还原流程。 3、直接还原工艺 目前，世界上已应用和正在研究的直接还原工艺有40多种, 实现了工业化规模生产的有20 种之多。直接还原工艺按还原剂的不同，分为气基直接还原、煤基直接还原。按还原设备的不同分为流化床法、竖炉法、回转窑法、转底炉法、隧道窑法等。 3.1、气基直接还原 气基直接还原法是一种以气体( 主要指天然气) 做还原剂的直接还原工艺。其主要优点是: 生产效率高、能耗低、操作容易, 是直接还原铁生产最主要的方法,约占DRI 总产量的90%以上。但因受地理分布的局限, 该方法主要分布在中东、南美等天然气资源丰富的地区。气基直接还原代表工艺有Midrex 竖炉法、HYL 反应灌法、流化床法等。 3.1.1、Midrex 竖炉法
循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程
循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程 一、实验原理 1.循环伏安法 循环伏安法是将循环变化的电压施加于工作电极和对电极之间,记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。此方法也称为三角波线性电位扫描方法。图1-1表明了施加电压的变化方式。选定电位扫描范围E1～E2 和扫描速率, 从起始电位E1开始扫描到达E2 , 然后连续反向在扫描从E2回到E1。由图1-2 可见,循环伏安图有两个峰电流和两个峰电位。i pc 和 i pa 分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为E pc 和E pa 。 图1-1 循环伏安法的典型激发信号 图1-2 K3Fe(CN)6在KCL 溶液中的循环伏安图 2.判断电极可逆性 根据Nernst 方程,在实验测定温度为298K 时,计算得出 △Ep = Epa- Epc≈59/n mV (1-1) 阳极峰电流ipa 和阴极峰电流ipc 满足以下关系： ipc/ipa ≈1 (1-2) 同时满足以上两式，即可认为电极反应是可逆过程。如果从循环伏安图得出的 △Ep/mv = 55/n ～65/n 范围，也可认为电极反应是可逆的。 3.计算原理 铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子氧化还原电对的标准电极电位 [Fe(CN)6]3- + e - = [ Fe(CN)6]4- Φ=0.36v 电极电位与电极表面活度的Nernst 方程： 峰电流与电极表面活度的Randles-Savcik 方程： i p = 2.69×105n 3/2ACD 1/2v 1/2 二、实验仪器与试剂 仪器： CHI660电化学工作站，电解池 0'Ox pa Red C RT In F C ???=+ E / V t / s 阳极 i / μA 阴极 ? / v
转炉熔融还原炼铁工艺探讨
转炉熔融还原炼铁工艺探讨 刘文运徐萌 (首钢集团技术研究院) 摘要：本文简要介绍了COREX、HIsmelt、AusIron以及DIOS熔融还原炼铁工艺，并用煤块做了降低熔融还原炉渣中FeO试验，证明炉渣中FeO可以降低到2.0%以下，并可同时回收熔融炉渣中夹带的珠铁。在此基础上，本文提出了利用煤粉和氧气的燃烧喷枪对熔池进行搅拌和在熔池表面二次燃烧，进行转炉熔融还原炼铁的工艺。 关键词：熔融还原转炉COREX HIsmelt AusIron DIOS Discuss on the BOF Smelting Reduction Ironmaking Process LIU Wen-yun, XU Meng Research Institute of Technology, Shougang Group, Beijing, 100041, China Abstract：In this paper, smelting reduction ironmaking processes including COREX, HIsmelt, AusIron and DIOS are simply introduced. The experiment on decreasing FeO of slag from smelting reduction furnace by coal is carried out. Results has proved that the FeO content of slag is able to be decreased by less than 2.0%, and iron beads entrained into slag can be recovered at the same time. On this basis, the BOF smelting reduction ironmaking process is proposed. The process includes agitating the molten bath and improving post combustion on the surface of molten bath by injecting coal and oxygen into the slag layer. Key word：Smelting reduction BOF COREX HIsmelt AusIron DIOS 21世纪钢铁工业面临资源、环保、经济等各方面挑战，非高炉炼铁工艺具有高效利用资源、环境友好、生产流程短以及提高生产效率等特点，世界各国纷纷花大力气进行研究和开发。当前，在我国钢铁工业快速发展的条件下，焦煤短缺、环境保护已成为我们参与国际竞争的一大阻力，传统高炉炼铁工艺愈来愈暴露出它的局限性，需要我们及早研究适合我国条件的非高炉炼铁技术，改变我国以焦炭为主的传统高炉炼铁能源结构，促进我国钢铁工业的健康和可持续发展。 1 几种熔融还原炼铁工艺介绍 上世纪80年代以后，德国、日本、美国、前苏联、澳大利亚等国家非常重视熔融还原工艺的研发，各自投入大量人力、物力进行研究开发工作，从基础理论、实验室试验到半工业、工业试验都取得了许多成果，积累了丰富的经验。如奥钢联的COREX工艺，韩国浦项和奥钢联合作开发的FINEX工艺，澳大利亚的HIsmelt和AusIron工艺，日本的DIOS工艺等。目前，COREX和FINEX工艺已经得到了工业应用，HIsmelt工艺年产80万吨的试验厂正在进行试生产，AusIron工艺年产50万吨规模试验厂正在筹备之中。 1.1 COREX和FINEX 工艺