核电站二回路中的腐蚀与沾污现象主要由碳钢的氧化导致,碳钢氧化的主要产物为铁氧化物,不同铁氧化物性质并不一样,因此需要了解不同铁氧化物的转化机制与动力学。本论文研究了包括磁铁矿、磁赤铁矿及赤铁矿在内的铁氧化物在水热环境下的氧化还原转化行为。实验温度分别为80、150、275°C,氧化剂为氧气或过氧化氢,还原剂为二乙基羟胺或水合肼。反应后的样品使用 X 射线衍射、拉曼光谱、热重分析及分光光度法进行了表征,结果表明除热重分析对含磁赤铁矿较多的样品不适用外,以上表征手段可以很好地对铁氧化物混合物进行定性及定量分析。 使用分光光度法测量二价铁比例时,第一次不加入还原剂,第二次加入二乙基羟胺为还原剂,两次测量结果的比值即为二价铁比例。80°C的实验表明在50当量的过氧化氢或二乙基羟胺存在的条件下,磁铁矿与赤铁矿在40小时内均能保持稳定;而在 150°C下,赤铁矿在5当量的二乙基羟胺存在时能保持16小时的稳定性,这可能是由于二乙基羟胺在高温下发生了分解。同样温度下,磁铁矿在5当量氧气存在条件下被氧化时,产物包括磁赤铁矿与赤铁矿。通过批实验,本文研究了24小时内的反应动力学,并提出了一套氧化反应机制,包括扩散、溶解及重结晶过程。通过现存的相变模型对动力学结果进行拟合,结果表明基于扩散理论的Ginstling-Brounshtein模型符合最好,该模型可以描述磁铁矿向磁赤铁矿转化的过程。275°C的实验中,本文观察到赤铁矿能被水合肼迅速还原。