磁场对CO气氛下Fe3O4还原为浮氏体的化学反应影响

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本实验将磁场应用于高温反应过程,考察磁场在四氧化三铁还原为浮氏体的反应过程中磁场的效用,为今后磁场能够应用于冶金化学反应提供理论基础。  首先排除其他杂质元素对实验的干扰,本研究采用分析纯四氧化三铁,同时为减弱空隙、裂纹对实验的影响,将分析纯四氧化三铁通过冷等静压、烧结等工艺,制备致密的四氧化三铁试样。再采用等温失重实验,从还原曲线、物相组成、微观形貌变化和动力学分析,考察稳恒磁场作用下Fe3O4转变为FexO的还原特性,并与常规条件下的还原实验作比较,揭示磁场的作用,得到以下结论:  在施加磁感应强度B=1.01T的稳恒磁场作用下,Fe3O4在还原过程中的反应分数明显得到提高,可以确定稳恒磁场可以促进Fe3O4→FexO的还原。在700℃和750℃施加磁场后,反应时间缩短接近30%;800和850℃反应缩短的时间都超过40%;在900℃时时间缩短21.5%,而磁场作用下在800℃强化还原效率最高,温度升高或降低磁场的效应都开始逐渐减弱。  通过形貌图可以看出,磁场和常规作用下浮氏体都是以缩核的形式生长,但在相同温度、相同时间时,磁场作用下浮氏体生成的厚度更厚,并且颗粒上有少量点状浮氏体生成。  在B=1.01T稳恒磁场作用下,700℃为界面化学反应限速环节,750℃至900℃为内扩散限速环节;常规下700℃、750℃为界面化学反应限速环节,800℃至900℃为内扩散限速环节。相同温度,磁场下活化分子比分别是常规的2.94、2.83、2.71倍;磁场有效扩散系数De分别是常规的11.57、1.72、1.40倍。
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