二次铝灰烧制镁铝尖晶石固相反应动力学及材料耐水蚀性能

以再生铝行业二次铝灰为主要原料,开展二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料的研究。材料物相分析表明:二次铝灰可以烧结制备镁铝尖晶石材料。根据适宜的原料配比,在不同温度条件下烧结制备材料,进一步探讨烧结温度对材料耐水蚀性能的影响。二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料的晶化反应表观活化能E_a=104.54 kJ/mol。在1 200~1 500 ℃烧结3 h,材料水化反应动力学方程依次为:（1-（1-5.76η）1/2）2=kt,（1-（1-6.15η）1/2）2=kt,（1-（1-6.43η）1/2）2=kt和（1-（1-6.34η）1/2）2=kt;1 400 ℃烧结3 h,材料水化率为8.83%,达不到高耐水性材料标准（0.2%）要求。      

二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料

以再生铝行业二次铝灰为主要原料,开展二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石(MA)材料的研究.热力学分析表明,二次铝灰添加MgO,理论上可以制备出MA材料.研究结果表明,当二次铝灰和氧化镁质量分数比为1:0.2,在1100～1500℃范围内,均能制备出MA材料;随烧结温度升高,MA材料纯度和结晶度明显提高,抗压强度呈升高趋势,显气孔率呈下降趋势.当烧结温度为1400℃时,所制备出MA材料显气孔率和体积密度分别为9.65％和2.02 g/cm3,线变化率和抗压强度分别为38％和89.8 MPa,材料抗压强度达到国家行业标准《镁砖和镁铝砖》(GB/T 2275-2007)(40 MPa),即抗压强度≥40 MPa标准.上述结果表明,在二次铝灰中添加适量氧化镁,可以将二次铝灰烧结制备成镁铝尖晶石材料,实现资源化利用.     

二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石材料

以再生铝行业二次铝灰为主要原料,开展二次铝灰烧结制备镁铝尖晶石(MA)材料的研究.热力学分析表明,二次铝灰添加MgO,理论上可以制备出MA材料.研究结果表明,当二次铝灰和氧化镁质量分数比为1:0.2,在1100～1500℃范围内,均能制备出MA材料;随烧结温度升高,MA材料纯度和结晶度明显提高,抗压强度呈升高趋势,显气孔率呈下降趋势.当烧结温度为1400℃时,所制备出MA材料显气孔率和体积密度分别为9.65％和2.02 g/cm3,线变化率和抗压强度分别为38％和89.8 MPa,材料抗压强度达到国家行业标准《镁砖和镁铝砖》(GB/T 2275-2007)(40 MPa),即抗压强度≥40 MPa标准.上述结果表明,在二次铝灰中添加适量氧化镁,可以将二次铝灰烧结制备成镁铝尖晶石材料,实现资源化利用.     

二次铝灰酸解渣温和脱硅制备镁铝尖晶石

二次铝灰是铝工业熔铸过程产生的危险废弃物,可用于制备高值镁铝尖晶石材料,但其中的硅易转化为低膨胀性硅酸盐,影响产品品质。提出二次铝灰酸解渣温和脱硅—成型烧结制备镁铝尖晶石工艺,考察了NaOH浓度、液固比、温度和时间对脱硅率的影响,并对脱硅过程进行了动力学计算与转化行为分析。结果表明,脱硅过程的最优反应条件为：NaOH浓度100 g/L、液固比6 mL/g、反应温度70 ℃、反应时间10 min,硅脱除率可达49.60%。当轻质氧化镁添加量20%、成型压力150 MPa、烧结温度1 600 ℃、烧结时间3 h时,所制备的镁铝尖晶石体积密度为2.76 g/cm3,显气孔率为21.85%,满足工业使用要求。本研究可为二次铝灰的资源化利用提供新思路。     

预处理铝灰制备镁铝尖晶石研究

采用铝灰制备耐火材料是其高附加值资源化利用的一个方向,以预处理后的无害化铝灰为主要原料,利用烧结法合成镁铝尖晶石材料。借助XRD、SEM及EDS等对烧结试样的晶型组成及微观形貌进行了分析。结果表明:利用预处理后铝灰添加部分氧化镁可制备出物理性能优良的耐火材料,烧结后的主要物相为镁铝尖晶石,烧结温度对产品性能影响较大,适宜的烧结温度为1 650℃。     

无害化处理对铝灰渣化学成分与物相组成影响研究

通过X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS),研究了原铝灰,去离子水,碳酸钠,氢氧化钠溶液水解残渣和煅烧铝灰冰晶石渣的化学组成和相组成,并对无害化处理的效果进行了研究。实验表明,在去离子水溶液中,可以从铝灰中去除34%的氮。水解后的残余物相主要是Al₂O₃,Al(OH)₃,MgAl₂O₄,并且有未水解的AlN相。在碳酸钠溶液中,可以除去63%的氮,并且水解残余物相主要为Al₂O₃,MgAl₂O₄和Al(OH)₃。在氢氧化钠溶液中,可以除去100%的氮,水解残余物相为Al₂O₃,Al(OH)₃,MgAl₂O₄和Na₂Al₂O₄。在去离子水溶液中,...     

添加氧化铈对反应烧结制备镁铝尖晶石材料性能的影响

为了进一步提高高品质钢冶炼用镁铝尖晶石耐火材料的关键性能,以电熔镁铝尖晶石、轻烧氧化镁和白刚玉为原料,镁铝溶胶为结合剂,氧化铈为添加剂,采用反应烧结工艺成功制备了镁铝尖晶石材料.系统研究了氧化铈添加量(质量分数,0、3％,6％、9％和12％)对合成镁铝尖晶石材料显气孔率、体积密度、线收缩率、体积收缩率、常温耐压强度和抗...     

氧化镧对菱镁矿风化石制备镁铝尖晶石组成结构的影响

以菱镁矿风化石与工业氧化铝为原料,按照尖晶石理论组成对两种物料进行配料,添加不同数量的氧化镧,分析研究氧化镧对以菱镁矿风化石为原料制备的镁铝尖晶石组成结构、结晶度、晶胞常数的影响,用XRD分析法和SEM法对烧后试样的相组成和显微结构进行研究。利用X’Pert Plus软件对试样中结晶相的相对结晶度进行计算,并对镁铝尖晶石相的晶胞常数进行分析。结果表明,以菱镁矿风化石为主要原料制备出的镁铝尖晶石材料中主晶相镁铝尖晶石的晶胞常数随着氧化镧加入量增加而增大。当氧化镧加入量为0.8%～1.0%时,镁铝尖晶石晶胞常数增加趋势减弱。加入氧化镧可以提高材料中结晶相结晶度,当氧化镧加入量达到0.8%时,材料中结晶相结晶度是未加入氧化镧的1.1667倍。结构中镁铝尖晶石的分布更为均匀。     

铝粉对Al2O3–MgO复合材料抗氧化性的影响

以烧结刚玉、α-Al₂O₃微粉、高纯镁砂、金属铝粉为原料, 酚醛树脂为结合剂, 制备Mg O–Al₂O₃和Al–MgO–Al₂O₃系复合材料, 样品成型后经过200℃烘干, 于1500℃氧化气氛烧成。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱仪研究了金属铝粉对MgO–Al₂O₃复合材料抗氧化性的影响。结果表明: 未添加金属铝粉的样品烧后主晶相为α-Al₂O₃及镁铝尖晶石, 微观结构较为疏松; 引入金属铝粉后, 样品烧后主晶相为α-Al₂O₃及镁铝尖晶石, 新生相包括Al₄O₄C、Al₄C₃、(Al₂OC)_x(AlN)_1-x等, 微观结构较为致密, 样品性能得到改善。添加金属铝粉样品的内外组成呈梯度变化, Al₄O₄C相主要出现在样品内部, 并有金属铝残留; 金属铝粉引入使样品氧分压从表面到内部依次降低, 金属铝粉氧化后与Mg O原位合成尖晶石, 使结构致密化, 阻隔了氧气的进一步渗入, 样品内部形成的Al₂O与C反应得到晶须状Al₄O₄C。     

添加轻烧氧化镁对镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响

以工业氧化铝和重烧氧化镁为原料,通过添加轻烧氧化镁微粉的方法,合成了镁铝尖晶石轻质耐火材料,考察了添加轻烧氧化镁微粉对一步煅烧法制备的镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能的影响.研究结果表明,添加轻烧氧化镁微粉对镁铝尖晶石的烧结具有明显的促进作用,烧结温度越高越有利于镁铝尖晶石的合成.     

304系不锈钢冶金过程硬质夹杂物形成机理分析

304不锈钢由于具有优异的耐蚀性、加工性能被广泛应用,而钢中硬质夹杂物对冷板表面质量影响较大。为了明晰304不锈钢中硬质夹杂物的形成机理,通过工业生产取样,利用自动扫描电镜ASPEX及统计方法,研究了304不锈钢冶炼过程中全氧含量、各类夹杂物的变化规律。研究结果表明,从AOD出钢到铸坯过程中,随着底吹搅拌的进行,钢中T[O]含量不断降低,T[O]质量分数由0.008 8%降低至0.002 5%。AOD出钢和LF出站夹杂物主要类型为硅酸盐,并含由少量复合型硅酸盐和镁铝尖晶石夹杂物,LF出站至铸坯,夹杂物的成分发生了部分转变,夹杂物中SiO₂含量减少,Al₂O₃含量升高。从AOD出钢至中间包,钢液中硬质夹杂物镁铝尖晶石和Al₂O₃很少,但从中间包到铸坯其比例显著增加,镁铝尖晶石夹杂物的比例增加了28%,钢-渣反应脱氧产物中的复合型硅酸盐夹杂物的比例也明显增加,而脱氧剂脱氧产物SiO₂和钢-渣反应脱氧产物中SiO₂-Al₂     

MgAl2O4透明陶瓷复合结构抗弹性能的数值模拟研究

透明防弹装甲的抗弹效能与透明材料的力学性能及多层异质材料的结构设计密切相关,镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的高性能防弹透明材料。本文采用万能试验机和霍普金森杆,研究了MgAl₂O₄透明陶瓷的静动态力学响应行为,并确定了考虑应变率效应、带有损伤的Johnson-Holmquist 2 (JH-2)本构方程。建立了MgAl₂O₄透明陶瓷/无机玻璃/聚碳酸酯层合结构的有限元模型,以12.7 mm穿燃弹为侵彻元,采用LS-DYNA软件计算了上述层合结构的抗弹性能与MgAl₂O₄透明陶瓷厚度和透明陶瓷/无机玻璃厚度比间的关系。结果表明,在一定阈值范围内,MgAl₂O₄透明陶瓷防弹装甲的抗弹性能与透明陶瓷厚度呈正相关;在面密度一定的前提下,随透明陶瓷/无机玻璃厚度比值增加,该复合结构的抗弹性能降低。     

无取向硅钢中镁铝尖晶石的变性机理

对无取向硅钢钙处理过程中镁铝尖晶石夹杂的变性机理进行了研究,重点考察了钙处理前期和中期MgO-Al₂O₃的变性过程.钙处理前,钢中除了发现单纯的MgO-Al₂O₃外,还发现少量被AlN包裹的MgO-Al₂O₃.钙处理1.5 min后,在MgO-Al₂O₃表面有中间产物CaS或CaO形成;钙处理4.5 min后,生成由内到外依次为MgO-Al₂O₃、CaO-MgO-Al₂O₃和CaOAl₂O₃的夹杂物;钙处理10 min后,未反应的MgO-Al₂O₃消失,CaO-MgO-Al₂O₃和CaO-Al₂O₃的成分趋于均匀.通过热力学计算得到了Al₂O₃/MgO-Al₂O₃/MgO和MgO-Al₂O₃/xCaO·yAl₂O₃的稳定相图,发现在含铝越高的钢中,镁铝尖晶石变性越困难.结合夹杂物的扫描电镜观察、能谱分析和面扫描图分析结果,提出了夹杂物的变性路径:MgO或Al₂O₃→MgO-Al₂O₃→CaO-MgO-Al₂O₃→CaO-Al₂O₃;在产物的中间层CaO-MgO-Al₂O₃中,Al₂O₃含量除了一般情况下的逐渐降低外,偶尔还存在突然升高的情况.      

MgO对高碱度高铝烧结矿的影响

 随着钢铁企业高铝铁矿粉使用比例的提高,带来了高炉炉渣黏度增大、渣铁分离困难等一系列问题。采用烧结杯试验,研究了MgO含量增加对高碱度高铝烧结矿经济技术指标、冷强度和冶金性能的影响,采用Nova400 NanoSEM型场发射扫描电子显微镜分析了烧结矿微观结构。试验结果表明,高碱度高铝烧结矿中MgO质量分数从1.72%提高到2.49%时,垂直烧结速度降低4.38 mm/min,利用系数降低0.51 t/(m2·h),低温还原粉化指数增加6.7%;当烧结矿中MgO质量分数为2.11%时,转鼓指数和还原度最高,分别达到61.93%和86.39%;Mg2+主要固溶在磁铁矿晶格中并替代Fe2+,替代的质量分数最高达3.64%,生成的含镁磁铁矿抑制烧结矿降温过程中由Fe₃O₄→Fe₂O₃氧化过程的相变,减少了二次赤铁矿的生成,有利于改善烧结矿的低温还原粉化性能。研究结果可以为改善高碱度高铝烧结矿性能和提高炉渣流动性提供理论指导和参考依据。     

w(MgO)/w(Al2O3)对烧结矿成矿特性及冶金性能的影响

w(MgO)/w(Al₂O₃)(以下简称镁铝比)作为铁矿粉烧结过程的重要成分参数之一，对烧结过程的成矿特性及烧结矿冶金性能的改善意义重大。运用FactSage热力学软件理论计算了烧结体系的平衡物相组成及液相组分变化规律，随着镁铝比由1.07降低至0.67,烧结矿中液相、铁氧化物等优质物相含量增加，尖晶石等劣质物相含量下降。烧结杯试验探究了不同镁铝比烧结矿的理论物相组成、产质量指标、显微结构及冶金性能变化规律，结果表明，随着镁铝比由1.07降低至0.67,烧结速度由29.57 mm/min逐步提高至31.12 mm/min;成品率由62.89%提高至64.12%,并在镁铝比为0.77时达到最大值65.56%;转鼓强度由54.67%提高至60.27%,并在镁铝比为0.77时达到最大值64.67%;利用系数先减小后增大；固体燃耗逐渐降低，并在镁铝比为0.77时达到相对低值74.53 kg/t。随着镁铝比由1.07降低至0.67,烧结矿中铁酸钙含量先上升后降低，硅酸盐和磁铁矿含量变化较小，赤铁矿含量和孔洞量逐渐降低，镁铝比为0.77时达到最佳烧结矿物...     

Al2O3对高炉渣性能和结构的影响及其应用

为了解决高铝矿高炉冶炼时炉渣流动性差、渣铁难分、软熔带透气性变差等问题,基于邯钢高炉炉渣成分变化区间,结合理论计算和试验,研究了Al₂O₃含量对炉渣成分、性能的影响,获得了炉渣中Al₂O₃质量分数为15%～18%时适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al₂O₃))和二元碱度调控区间,并将研究结果用于指导邯钢高炉高铝矿冶炼。研究结果表明,在Al₂O₃质量分数由15%增加到16%过程中,炉渣黏度随炉渣结构复杂化而逐渐增加,当温度为1 500℃时炉渣黏度一般小于0.4 Pa·s,不会影响高炉正常冶炼;当Al₂O₃质量分数由16%增加到17%时,由于炉渣结构不断复杂化以及高熔点镁铝尖晶石相的析出,造成炉渣黏度陡增,此时炉渣二元碱度为1.25～1.30,渣中镁铝比为0.4～0.6,能够保证邯钢2号、8号高炉的炉况稳定和冶炼指标。当Al₂O₃...     

铝合金灰焙烧-酸洗除杂新工艺

铝合金灰是铝工业生产中产生的危险废弃物，成分较为复杂，但因其含有含量较高的氧化铝，具有较大的回收利用价值。提出了一种铝合金灰焙烧-酸洗除杂工艺，主要考察酸洗过程中酸种类、酸浓度、反应温度、浸出时间、液固比等因素对铝合金灰除杂的影响。通过XRD及XRF对铝合金灰除杂前后的物相及元素成分进行分析。研究结果表明，最佳酸洗除杂条件是酸种类为硫酸、酸浓度为1 mol/L、反应温度为60℃、浸出时间为30 min、液固比为10 mL/g;经酸洗除杂后铝合金灰的物相主要为氧化铝(α-Al₂O₃)及镁铝尖晶石(MgAl₂O₄),两者所占比例之和约为94%,其中氧化铝质量分数可达82.73%。本研究为铝合金灰的资源化用提供了新思路。     

烧结法制备Al-Ti-B中间合金粉体

采用TiO₂粉、CaO、Al粉和B₂O₃为原料,经混匀、压片、烧结后,制备出了Al-Ti-B中间合金粉末。利用XRD、SEM-EDS、XPS等表征手段,对烧结产物的物相组成、微观形貌和原子价态进行分析。结果表明,在钙铝比1.6、钛硼比5、1 485℃烧结20 min的条件下,烧结产物的主要物相为Al₃Ti、TiB₂、Al、CaAl₄O₇和CaAl₂O₄;烧结产物中Al₃Ti呈块状,TiB₂呈小颗粒状,两者均匀分布在铝基体中;TiO₂在反应中存在逐级还原的现象。烧结法可以制备出Al-Ti-B中间合金粉体。     

镁处理低碳钢中MgAl2O4夹杂物的聚集行为

 为了研究MgAl₂O₄夹杂物的聚集行为,通过金相试样法和有机溶液电解分离法结合场发射扫描电子显微镜对镁处理铝脱氧低碳钢中单颗MgAl₂O₄夹杂物、多粒子MgAl₂O₄夹杂物进行观察。热力学计算结果表明,MgAl₂O₄夹杂物在液相中析出。FactSage计算得到钢中夹杂物相变规律,夹杂物预测种类与试验观察结果一致。对多粒子MgAl₂O₄夹杂物进行分析,发现腔桥力远远大于毛细管作用力、范德瓦尔斯力、黏滞力。因此,腔桥力是诱导MgAl₂O₄夹杂物发生聚集的主要作用力。钢液条件为温度升高、低a_O(氧活度)、低w([S])时,腔桥力数值较小,引起MgAl₂O₄夹杂物的聚集能力最弱。     

60t LF精炼终点GCrl5轴承钢中氧化物夹杂特性的研究

通过电弧炉出钢加铝铁、硅铁脱氧,LF精炼初渣的组分为(/%:27.39~37.34 Al₂O_3,38.42~38.68 CaO,14.20~18.38 SiO_2,8.50~10.72 MgO,0.82~0.89 FeO,0.27~0.33 MnO,0.69~0.74 S,0.66~0.75TiO₂,（CaO）/（SiO₂）=2.09~2.72,（CaO）/（Al₂O₃）=1.04~1.40),LF终点T[O]为0.0012%~0.0019%,T[N]为0.0043%~0.0050%,[Ti]0.002%和[Ca]0.006%~0.009%。GCr15轴承钢LF精炼终点氧化物夹杂分析结果表明,钢中主要氧化物夹杂为镁铝尖晶石（MgO·Al₂O₃）和钙镁铝尖晶石氧化物（CaO·MgO·Al₂O₃）。镁铝尖晶石平均尺寸低于0.5μm,当有MnS、TiN等在其上析出后平均尺寸增大。钙镁铝尖晶石平均尺寸通常在2μm以上,在精炼温度下呈液态,易在钢中聚集长大,其尺寸（1.39~2.12μm）比固态的钙镁铝尖晶石-MnS夹杂物大,且更被精炼渣吸收并上浮去除。随着精炼过程钢液中的硫含量降低,以这两类尖晶石为核心的含MnS的复合夹杂物的平均尺寸降低。适当降低精炼终点渣中MgO的含量、光学碱度和黏度可以减少钢中夹杂物的数量并降低其平均尺寸。