低温氢还原法制备高活性超细铁粉及其活性特征

摘要

以优质铁精矿为原料，经深度提纯—机械研磨—纯氢还原制备了超细铁粉.由于研磨过程产生了机械化学储能，Fe₃O₄还原的转折温度由571℃降低至475～500℃,当还原温度低于转折温度时，还原路径为Fe₃O₄Fe,制备的超细铁粉具有多孔的结构特征；当还原温度高于转折温度时，还原路径存在FeO中间相，制备的超细铁粉为致密结构.利用弱氧气氛下铁粉的氧化速率评价其反应活性，结果表明：400～500℃还原制备的超细铁粉氧化起始温度不高于88℃,而550～650℃还原制备的超细铁粉氧化起始温度则不低于124℃;571℃及以下温度制备的超细铁粉，其氧化过程受随机成核模型控制，活化能为20.54～34.22kJ/mol;高于571℃制备的超细铁粉，其氧化过程受三维扩散模型控制，活化能为52.19～53.30kJ/mol.与沉淀—还原法和羰基法制备的铁粉相比，本研究制备的超细铁粉氧化速率更高，活性更强.

关键词

超细铁粉 / 超纯铁精矿 / 氢还原 / 铁粉活性 / 氧化动力学

基金资助

国家自然科学基金面上项目(52174330)