doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.03.014真空碳热还原制备碳氧钛的动力学研究摘要：釆用非等温固相模型对碳热还原TiO2历程和动力学条件进行研究。结果表明，真空碳热还原TiO2可分为四个阶段，第一阶段（1373〜1523K）主要物相为C和TinO2n.i（n>5）,第二阶段（1523〜1673K）主要物相为C、TiCosOos和TinO2n・］（2<n<4）,第三阶段（1673〜1833K）主要物相为C、Ti2O3TiCoS，第四阶段（1833〜1973K）主要物相为TiC0.5Oo.5；第一阶段动力学方程为a2=kt,受一维扩散控制，表观活化能为113.55kJ/mol,第二阶段动力学方程为（1_©尸_1=佔，受二级化学反应控制，温度对还原率影响较大,表观活化能为303.36kJ/mol,第三阶段动力学方程为2l（l-a）-,/2-lJ=Av，受1.5级化学反应控制，还原剂不足对反应影响较大，表观活化能为53.93kJ/moI,第四阶段动力学方程为1一2刃灯，受三维扩散控制，物料疏松成为晶核长大的限制环节，表观活化能为99.22kJ/molo关键词：碳氧钛；动力学；还原历程；表观活化能中图分类号：TF823文献标志码：A文章编号：1007-7545（2014）03-0000-00KineticStudyonPreparationofTitaniumOxycarbidebyVacuumThermalReductionZHUFu-xing1,DENGBin1,QINQing-dong2,WANGFang-ping2(1.PangangGroupResearchInstituteCo.,Ltd.,StateKeyLaboratoryofVanadiumandTitaniumComprehensiveResourcesComprehensiveUtilization,Panzhihua617000,China,China;2.ZhengzhouResearchInstituteofCHALCO,Zhengzhou450041,China)Abstract:TheprocessanddynamicconditionofTiO?carbothermicreductionwerestudiedbynon-isothermalsolidmodel.Theresultsshowthatcarbothennicreductionprocessisdividedintofourstages・CandTinO2n-i(n>5)arethemainphasesofthefirststage(1373〜1523K),whichgraduallychangeintoC,TiCo.sOo.sandTinO2n-i(2<n<4)atthesecondstage(1523-1673K).C,「2。3andTiCo.sOo.sarethemainphasesofthethirdstage(1673-1833K),whichfinallychangeintoTiCo.sOo.satthefourthstage(1833〜1973K).Thekineticequationofthefirststagepresentsasa1=kt,whichiscontrolledbyone-dimensiondiffusionwithapparentactivationenergiesof113.55kJ/mol.Thekineticequationofthesecondstagepresentsas(1_°尸-\=kt,whichiscontrolledbythesecond-orderreactionwithapparentactivationenergiesof303.36kJ/mol.Temperatureexertssignificantinfluenceinthisstage.Thekineticequationofthethirdstagepresentsas2[(l-a)",/2-l]=^^whichiscontrolledby1.5-orderreactionwithapparentactivationenergiesof53.93kJ/mol,andthisstageislimitedbyinadequatereducingagent.Thekineticequationofthelastpresentsas=kt,whichiscontrolledbythree-dimensiondiffusionwithapparentactivationenergiesof99.22kJ/mol,andthisstageismainlyrestrictedbytheloosingstructureofproduct.Keywords:titaniumoxycarbide;dynamics;reductionprocess;apparentactivationenergy碳氧钛最先是在碳热还原TiCh过程中被发现的，因具有高熔点、高硬度、良好的导热性、导电性和抗腐蚀能力等优异性能，成为装潢、切割、电极等行业的新型材料［Z］。目前，制备碳氧钛的方法主要有固一固热还原法、气一固反应法、电化学脱氧法等，其中固一固反应法具有操作简单，反应效率高、生产周期短等优点而被广泛应用〔"I。固一固反应法制备碳氧钛可采用碳质还原剂和TiO2sTiC和TiO2或者TiC和TiO高温热还原制备，但后两种方法制备成木均较第一种要髙，因此一般采用真空碳热还原TiO?制备碳氧钛［8-10］o当前已有相关文献对碳热还原TiO?的热力学、配碳比、原料选择、还原历程等技术方面研究的报道［11'，2］o但因碳热还原TiO?属固一固反应，还原历程很大程度受动力学条件限制，但目前尚未见有关碳氧钛制备动力学的文献报道。对此，本文采用真空碳热还原法对碳氧钛的制备历程和动力学条件进行研究。收稿日期：2013-09-22基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2013CB632606）作者简介：朱福兴（1986-）,男，云南泸水人，研究员.1试验原理TiO...