新西兰惠灵顿维多利亚大学罗宾逊研究所招收全奖博士

新西兰惠灵顿维多利亚大学罗宾逊研究所招收全奖博士

利用氢气流化床反应从钛铁矿砂中零二氧化碳排放生产合成金红石

项目描述

现有一项全额资助的博士奖学金（每年35,000新西兰元+所有大学学费）开放申请，获奖者将加入我们在新西兰的世界领先研究团队，开展一项关于金属氧化物矿石新型氢气流化床还原机制的研究项目。

背景

二氧化钛在现代经济中具有技术上的重要性，但其从矿物矿石中提纯会产生大量有害废物。这是因为作为钛主要矿物来源的钛铁矿（FeTiO3），通常需先在浓硫酸中消化，再沉淀出二氧化钛。这一过程会产生大量酸性液体废物和富铁固体废物，两者都可能含有生态毒性金属。

另一种方法是直接还原钛铁矿，生成金属铁和氧化钛的混合物。随后，可在化学条件相对温和的情况下选择性浸出铁，留下有价值的钛氧化物，如贝歇尔法（Becher process）所示。这种方法可生产出“合成金红石”，这是生产钛的关键前体。然而，这种方法依赖于使用化石碳（煤或天然气）作为还原剂，导致反应过程中会释放大量二氧化碳副产物（FeTiO3+CO→Fe+TiO2+CO2）。

但原则上，钛铁矿可以在不释放二氧化碳的情况下被还原。我们提议使用氢还原法来生产适合生产合成金红石的还原钛铁矿。这种方法利用了当前钢铁行业正在探索的关键脱碳途径——氢气“直接还原铁”生产的研发成果。我们的团队在罗宾逊研究所利用独特的实验流化床反应器，建立了世界领先的含铁矿物氢还原设施。该设施能够在高达1000°C的温度下，对流动氢气中的气固反应进行原位研究。

项目概述

学生将与团队中经验丰富的科学家合作，研究新西兰和澳大利亚钛铁矿的氢还原行为，以生产钛氧化物。他们将与团队一起了解还原过程中钛铁矿的流化床行为，然后研究还原钛铁矿中铁的浸出，以深入了解浸出性能与还原形态之间的关系。这些实验将利用我们实验室中独特的定制流化床实验室反应器。这些反应器包括实时尾气监测，以监测还原速率进展，以及原位采集床料样品，以便随后通过定量X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM-EDS）映射和其他技术进行表征。在奖学金期间，学生将培养广泛的研究和工程技能，并与各种工业和学术合作伙伴建立联系。罗宾逊研究所拥有世界领先的氢还原研究设施，其毕业生备受学术界和工业界的青睐。

该项目隶属于惠灵顿维多利亚大学罗宾逊研究所的清洁材料小组，该小组由克里斯·巴姆比（Chris Bumby）教授领导。巴姆比教授和摩根·洛瑟（Morgan Lowther）博士将是本博士项目的共同导师。获奖学生还将有机会与麦克迪尔米德研究所（https://www.macdiarmid.ac.nz/）和高性能轻合金技术合作研究中心（HILT-CRC，https://hiltcrc.com.au/）开展合作。

关于研究所

惠灵顿维多利亚大学位于新西兰首都惠灵顿，俯瞰美丽的惠灵顿港。该校的罗宾逊研究所与一个大型国家政府实验室位于同一地点，距离中央商务区仅短车程之遥。这使得研究所能够共享使用一系列高端表征仪器，为开展世界级研究提供了有力支持。

申请资格

成功申请者应对为开发全新“零二氧化碳排放”工业流程做出贡献的前景充满热情，并乐于解决实际材料工程问题。他们应持有化学工程、材料科学/工程、应用物理或相关学科的一等新西兰荣誉学士学位或同等硕士学位。申请者必须具备出色的英语和学术写作能力。有实验工程设计或冶金合成/表征经验者可能更具优势，但并非必需条件。

申请者还必须满足惠灵顿维多利亚大学博士入学的所有标准。详见此处：

https://www.wgtn.ac.nz/fgr/apply/how/entry-requirements

资助情况

提供为期3年、每年免税35,000新西兰元的博士奖学金津贴，并支付所有大学学费。

申请流程

如需更多信息，请联系罗宾逊研究所[mailto:RRI-postgrad@vuw.ac.nz]，并附上您的简历和学术成绩单。