含钛高炉渣中CaO和MnO对钙钛矿结晶的影响

含钛高炉渣中钛组分弥散分布于多种矿物相中,很难直接用选矿方法分离,在高炉渣中加入ＣａＯ和ＭｎＯ可使钛富集于充分结晶长大的钙钛矿相中,为选矿分离创造必要条件,作借助多视场图像分析及粘度测定研究了ＣａＯ、ＭｎＯ对钙钛矿相结晶的影响。实验结果表明：ＣａＯ加入量对钙钛矿结晶及晶体生长有双重影响。加入适量ＣａＯ,有利于钙钛矿相结晶量的增加,但ＣａＯ加入量过多,使熔渣粘度及熔化性温度显提高,反而抑制钙钛矿     

低钛高炉炉渣的流动性能研究

根据宣钢高炉冶炼条件采用RTW熔体物性测定仪,并以现场含钛高炉渣为基准,进行炉渣的黏度试验;研究不同的碱度、MgO和Al2O3含量对低钛高炉渣流动性能的影响。结果表明:试验用4种不同碱度炉渣黏度η-T曲线具有短渣特性,随炉渣碱度升高,炉渣η-T曲线短渣特性增强;在相同温度条件下炉渣黏度基本随碱度的升高而降低;MgO在一定范围内能起到降低炉渣黏度的作用,但MgO含量超过11%时,炉渣黏度随MgO含量的升高而增大;在试验条件下,低钛炉渣Al2O3含量对炉渣流动性质影响较小,生产中炉渣温度应保证在1400℃以上,炉渣Al2O3含量可以适当选高。     

含钛炉渣碳热还原热力学计算

对含钛炉渣碳热还原过程进行了详细的热力学计算分析,结果如下:含钛炉渣碳热还原过程中Ti O_2被还原成一系列钛的低价氧化物,TiO_2转变为Ti_3O_5的开始温度为1 359 K,之后可能形成Ti_2O_3和TiC_xO_y,最终形成TiC;含钛炉渣中CaO、MgO和Al_2O_3不与C发生反应;Fe_2O_3、V_2O_5、Mn O和SiO_2可以被C还原,且还原难度依次增加;早期形成的TiC可能与TiO_2发生反应,形成Ti_3O_5等低价化合物;含钛炉渣中CaTiO_3不直接与C发生反应,CaTiO_3熔融后被C还原为TiC。热力学计算为分析含钛炉渣中各种矿物在碳热还原过程中的转变过程提供了重要依据。     

碳对含钛高炉渣钠化反应热力学及钠化率的影响

为高效回收含钛高炉渣中钛元素,探索含钛高炉渣综合利用的新工艺。通过热力学计算分析了含钛高炉渣钠化可行性,热力学计算结果表明,在高于碳酸钠熔点1 124 K低于1 423 K的温度范围内进行含钛高炉渣的钠化反应是可行的。采用渣碱共熔法对含钛高炉渣进行钠化试验研究,结果表明,碳可以促进含钛高炉渣的钠化,随着配碳量的增加,含钛高炉渣的钠化率增加,在含钛高炉渣粒径d0为0.075 mm、反应温度为1 423 K、反应时间为2 h的条件下,当配碳量为nC∶nNa_2CO_3=2∶1时,含钛高炉渣的钠化率达到78%并维持稳定状态。     

添加剂对含钛高炉渣黏度的影响

根据承钢高炉冶炼条件,以现场含钛高炉渣为基准,利用熔体物性测定仪研究CaF2、MnO、MgO、Li2O和Cr2O3添加到终渣后对炉渣熔化性能的影响。结果表明这5种添加剂均对炉渣有稀释作用,并且CaF2在0.5%~1.0%,MnO在1.0%,MgO在3%,Li2O在1.0%,Cr2O3在0.5%时分别达到最好的稀释效果。通过对比得到加入合适量添加剂后炉渣TS由低到高的顺序为:氧化锂、氟化钙、氧化镁、氧化铬、氧化锰。     

MgO对低铝渣流动性的影响机理及热力学分析

为了进一步明确MgO对低铝高炉渣流动性和熔化性的影响机理,以酒钢高炉渣成分为基础,通过黏度试验并结合FactSage热力学软件分别研究了不同MgO质量分数的炉渣黏度、熔化温度、液相区变化以及炉渣冷却过程的物相变化。结果表明,炉渣黏度和熔化性温度随MgO质量分数的增加而降低,MgO质量分数控制在8%左右,可满足酒钢炉渣流动性的要求;随着MgO质量分数的增加,熔化区间增大,炉渣液相区远离CaO区域,向SiO_2和Al_2O_3区域扩大;冷却过程中,MgO质量分数的增加,有利于黄长石的形成,从而抑制硅灰石和假硅灰的形成。1 350℃时炉渣流动性受炉渣结构聚合度和渣中固相质量分数的双重影响,1 400℃以上炉渣流动性主要与其结构有关。低铝渣熔化性温度主要由炉渣结构聚合度和渣中镁黄长石质量分数共同决定。     

含钛高炉渣钛富集工艺及钛资源利用

为实现高炉渣中钛的富集和利用,研究了炉渣钛富集的技术手段,分析了炉渣钛资源利用的可能性。结果表明,炉渣中的钛能够以四氯化钛、钛铁合金、钛白、碳化钛形式富集以及选择性析出富集,其中选择性析出富集是一种绿色环保的富集技术。炉渣中钛资源可被用于建筑材料、玻璃材料、功能材料以及肥料,炉渣提钛工艺流程均较为复杂,容易对环境造成污染,并且成本较高。将部分低钛渣直接用于建筑材料或肥料、高钛渣借助选择性析出技术富集后再利用是未来含钛炉渣综合利用研究的重点方向。     

含钛高炉渣钛富集工艺及钛资源利用

为实现高炉渣中钛的富集和利用,研究了炉渣钛富集的技术手段,分析了炉渣钛资源利用的可能性。结果表明,炉渣中的钛能够以四氯化钛、钛铁合金、钛白、碳化钛形式富集以及选择性析出富集,其中选择性析出富集是一种绿色环保的富集技术。炉渣中钛资源可被用于建筑材料、玻璃材料、功能材料以及肥料,炉渣提钛工艺流程均较为复杂,容易对环境造成污染,并且成本较高。将部分低钛渣直接用于建筑材料或肥料、高钛渣借助选择性析出技术富集后再利用是未来含钛炉渣综合利用研究的重点方向。     

掺杂稀土金属对含钛高炉渣光催化性能影响

含钛高炉渣作为一种光催化材料其量子利用率以及对太阳能的利用率都很低,考虑到稀土元素由于其特殊的电子结构在形成氧化物时具有良好的半导体特性,其金属氧化物的掺杂能在一定程度上改良含钛高炉渣的光催化性能的特点,将掺杂稀土氧化物的含钛高炉渣用于紫外线照射条件下亚甲基蓝溶液的降解试验中,并通过射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段检测寻找最佳稀土元素掺杂量。试验结果表明:稀土元素CeO2,Y2O3的最佳掺杂量分别为0.5%、1.0%,此时其对亚甲基蓝的降解率分别达到72.2%、74.0%。     

化学成分对中钛高炉渣矿物组成影响的热力学分析

采用FACTSage 7.0热力学软件计算了中钛高炉渣结晶过程的平衡物相组成,分析了不同化学成分对中钛渣矿物析出过程和矿物组成的影响规律。结果表明,中钛高炉渣冷却过程中析出的物相主要有黄长石、钙钛矿、尖晶石与透辉石。当碱度较低时(R0.93),渣中不存在单独的钙钛矿相。当碱度超过1.03继续增加时,黄长石含量增加,尖晶石含量降低。碱度越高越有利于钙钛矿的形成。随着TiO_2含量的增加,中钛渣中黄长石含量减少而钙钛矿含量增加;并且随着温度的降低,钛元素逐渐富集,最终转移到钙钛矿中。渣中MgO含量或Al_2O_3含量的增加,使得中钛渣矿物析出过程的变得复杂,且影响了钛元素的析出过程。     

氧化对含钛高炉渣钛组分走向的作用

 改变含钛高炉渣中矿相组成的研究是含钛高炉渣综合利用的关键;通过背散射电子形貌像、X射线能谱分析和X射线物相分析等手段,对氧化前的含钛高炉渣及其氧化改性后的渣样进行分析,表明氧化后渣中含钛相的形貌、成分和相结构等发生变化;钛的赋存状态也发生相应的改变。     

添加剂对含钛高炉渣制备泡沫玻璃性能影响

 以含钛高炉渣为主要原料制备了泡沫玻璃绝热材料,研究了添加剂对泡沫玻璃性能的影响。结果表明：发泡剂选择碳酸钙,随着发泡剂掺量的增加,泡沫玻璃泡孔增大,发泡剂掺量为0.5%～1.5%时能够制得合乎要求的试样;掺加适量的磷酸钠可以对发泡过程起到稳泡的作用,稳泡剂的适宜掺量为5%～7%;以硼砂作为助熔剂,能够降低基础玻璃的软化温度,有利于泡沫玻璃的烧成,硼砂的适宜掺量范围是6%～8%;通过正交试验确定了添加剂的最优掺量为：发泡剂碳酸钙1.5%,稳泡剂磷酸钠6%,助熔剂硼砂6%。添加剂对泡沫玻璃性能的影响程度顺序为发泡剂>稳泡剂>助熔剂。     

含钛高炉渣回收钛的工艺研究

采用加压酸浸法处理攀枝花地区含钛高炉渣,通过加压酸浸脱除钙镁,使TiO_2得到富集的钛工业原料。研究确定最佳工艺条件为:初始盐酸浓度18%,浸出温度140℃,浸出时间6 h,液固比L∶S=5∶1,在此工艺条件下,CaO脱除率98%,MgO脱除率96%,Fe脱除率85%,Al_2O_3脱除率78%,TiO_2损失率小于3%。     

添加剂对含钛高炉渣黏度及钙钛矿相析出行为的影响

针对承钢含钛高炉渣黏度大、渣铁分离较差、硬度较高难磨等问题,开展了降低炉渣黏度和硬度的研究。结果表明:随着CaF2添加量的增加,炉渣黏度由1.632 Pa·s降到0.880 Pa·s;随着除尘灰添加量的增加,炉渣黏度先由1.632 Pa·s降到1.104 Pa·s,再由1.104 Pa·s升到1.296 Pa·s;随着煤粉灰添加量的增加,炉渣黏度先由1.632 Pa·s降到1.024 Pa·s,再由1.024 Pa·s升到1.664 Pa·s;含钛高炉渣水冷、急冷、缓冷三种冷却方式中,随着冷却速度的变慢,钙钛矿析出量成增加趋势;含钛高炉渣水冷状态下,原渣和添加2%煤粉灰,钙钛矿析出区域较少,添加CaF_2的炉渣钙钛矿析出区域较大;含钛高炉渣急冷状态下,随着CaF_2添加量增加,钙钛矿析出量呈现变多长大趋势,相反添加2%煤粉灰,钙钛矿析出量反而减少;含钛高炉渣缓冷状态下,随着CaF_2添加量增加,钙钛矿析出量呈现变多长大趋势,相反添加2%煤粉灰,较原渣而言钙钛矿析出量无明显变化。     

B2O3对含钛高炉渣熔体微观结构与输运性质的影响

为高效利用含钛高炉渣中钛元素,采用分子动力学模拟方法研究B2O3含量对CaO-SiO2-B2O3-TiO2系高炉渣微观结构和输运性质的影响。结果表明：B2O3的含量4%时,B—O、Si—O、Ti—O和Ca—O的键长分别为1.34、1.62、1.95和2.24 ?。渣中存在[SiO4]四面体、[BO3]三角体和[TiO6]八面体稳定结构单元。体系中加入B2O3含量并不会改变O—Si—O、O—B—O和O—Ti—O键角分布情况。随着B2O3的加入,Si—O—Si和B—O—B键角分别从156.12°和148.43°增大到158.17°和157.08°,大部分Ti-O-Ti键角分布在100.48°,小部分Ti—O—Ti键角从140.17°减小到135.53°。随着B2O3含量的增加,B—O—M(Ca、Si、B和Ti)氧连接占比增多,熔体中高配位结构解聚为低配位结构,体系整体聚合度降低,各离子自扩散系数均增大,熔体黏度从0.183 Pa?s降低到0.140 Pa?s。     

含钛高炉渣性能的研究进展

高炉渣是保证高炉冶炼顺利进行的决定性因素之一.国内外大量学者对含钛高炉渣的物理化学特性进行了研究.对高钛型(TiO2的质量分数＞20%)、中钛型(TiO2的质量分数为5%～20%)、低钛型(TiO2的质量分数＜5%)炉渣的物化特性的异同点进行了归纳和对比,介绍了含钛高炉渣在高炉生产实际中的应用概况,并指出了今后的研究方...     

含钛炉渣脱硫能力的研究

对CaO—MgO—SiO_2—A1_2O_3—TiO_2五元系渣的脱硫能力用“同等条件”法作了实验研究。所用五元系炉渣成份与攀钢高炉终渣成份接近。通过混料回归分析得到以各组分含量为函数的硫分配比（Ls）数学模型。运用该数学模型可预报攀钢高炉渣的硫分配系数。用此数学模型探讨了各组分对Ls的影响和对脱硫过程动力学分析,提出了提高攀钢高炉渣脱硫能力的措施。     

含钛炉渣稀释剂对喷吹煤粉燃烧性能的影响

 根据承钢高炉冶炼条件,以其高炉喷吹煤粉作为试验原料,利用煤粉燃烧炉模拟现场高炉风口区域煤粉的燃烧过程,探讨加入含钛炉渣稀释剂CaF2和MgO后,对煤粉燃烧性能的影响,并结合扫描电镜（SEM）观察未燃煤粉颗粒表面结构的变化。试验结果表明,煤粉中添加CaF2后燃烧率有所提高,但提高幅度不大,SEM图未燃煤粉的颗粒减小,这说明CaF2对高炉内煤粉的燃烧有一定的促进作用;添加MgO后煤粉燃烧率明显提高,当添加MgO质量分数为1.20%时,煤粉燃烧率提高了12.41%,此时未燃煤粉SEM图平均粒径为4.30 μm,比未加入稀释剂未燃煤粉的粒径小5.48 μm,并且组织颗粒的大小及分布比较均匀,综合考虑炉渣稀释剂MgO对承钢含钛炉渣的稀释作用和对高炉内煤粉燃烧的影响,含钛炉渣稀释剂MgO的最佳添加质量分数为1.20%。     

含钛铁水流动性能研究

针对含钛铁水容易变粘稠的特点,在实验室中研究了不同[Si]、[Ti]含量变化对铁水粘度,熔化性温度以及流动性能的影响;结合热力学计算分析了钛在铁水中溶解度同温度变化的关系。结果表明:铁水变稠主要受钛的溶解和析出影响,[Si]对钛溶解具有消弱作用,铁水中∑[Si+Ti]为0.6%左右,含钛量在0.29%以下时,钛对铁水的粘度影响较小,适宜炉温的选择是防止含钛铁水变稠,铁水粘罐,渣铁难以分离等的关键。