MgO/Al2O3对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质熔渣析晶行为的影响

为了探究MgO/Al_2O_3对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质高炉熔渣析晶行为的影响,利用Factsage热力学软件模拟了不同MgO/Al_2O_3时调质高炉熔渣降温过程中的理论析晶温度和析晶种类及含量,在实验室条件下以化学纯试剂模拟制备不同MgO/Al_2O_3高炉熔渣,利用XRD和SEM定性分析了不同MgO/Al_2O_3调质高炉熔渣的析晶行为。结果表明:不同MgO/Al_2O_3调质高炉熔渣均出现析晶现象,析出相主要是钙镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO_2)和钙铝黄长石(2CaO·Al_2O_3·SiO_2),且析出相含量随MgO/Al_2O_3的变化呈规律性变化;不同析出相的开始析出温度和熔渣的固相开始析出温度随MgO/Al_2O_3值变化呈规律性变化,当MgO/Al_2O_3为0.6时,熔渣固相开始析出温度最低,为1 406.83℃,此时析晶活化能最大,此时体系最稳定。     

垃圾焚烧飞灰熔融无害化及资源化研究现状

垃圾焚烧飞灰因含二噁英和重金属被列为危险废物（HW18）,存在环境污染风险,2020年全国生活垃圾焚烧量高达14607.6万吨,以焚烧量5%（质量分数）计算,全国垃圾焚烧飞灰的产生量为730.4万吨。目前垃圾焚烧飞灰以固化填埋为主,占用土地资源,且堆存量与处理量严重失衡,无法实现资源化,因此垃圾焚烧飞灰的无害化及资源化已成为绿色发展的瓶颈课题。本文详细介绍了垃圾焚烧飞灰经熔融无害化及资源化的研究现状,阐述了熔融处理垃圾焚烧飞灰的重金属固化、二噁英降解机理,结合熔融形成的玻璃渣分析了制备微晶玻璃、泡沫微晶玻璃、胶凝材料的资源化技术,并指出现有玻璃化虽能固化重金属,但在后续资源化以及产品服役过程,重金属的迁移规律、浸出性需要进一步研究,为垃圾焚烧飞灰的综合利用提供了参考。      

螯合剂处理生活垃圾焚烧飞灰的稳定化技术研究与实践

基于生活垃圾焚烧飞灰的危害,介绍了固化、熔融烧结和化学药剂稳定化等焚烧飞灰的主要处置技术,分析了某生活垃圾焚烧发电厂飞灰的主要成分和性质。根据分析结果,选择采用3%的DTC类有机螯合剂和1.5%的磷酸三钠作为稳定化药剂,同时加入15%的稳定化用水量,配入飞灰螯合处理系统。固体废物浸出毒性试验对应用实践的验证结果显示,焚烧飞灰在使用复合稳定化药剂后,可以使飞灰中的重金属稳定化效果达到控制标准[4]的入厂要求。     

BOF-LF-RH-CC流程生产38CrMoAl钢关键技术研究

38CrMoAl钢由于钢中[Al]含量极高(w([Al])为0.7%~1.1%),在连铸过程中容易导致水口的堵塞,同时在传统的高SiO2熔渣条件下,钢渣反应将导致钢水成分和熔渣性能发生较大的变化,恶化钢的洁净度。从热力学方面分析了高铝钢钢渣反应特性,得到了适合高铝钢的精炼渣和中间包保护渣成分控制目标,使钢中[Si]得到准确控制,钢的洁净度达到较高水平;同时采用高碱性高玻璃化连铸保护渣理论保证了熔渣吸收Al2O3夹杂后性能的稳定性。工业性试验结果表明:高铝钢铸坯平均w(T[O])<0.0012%,w([S])<0.003%,铸坯表面和皮下质量良好,完全满足用户要求。     

铝电解质钙化焙烧多元素回收利用研究

针对我国铝电解工业每年约产生60万t过剩铝电解质的全元素资源化利用进行了研究。在分析铝电解质化学成分和物相组成的基础上,研究了有效氧化钙添加量对铝电解质钙化焙烧反应的影响,揭示了铝电解质钙化焙烧产物在碱性溶液中的浸出及反应产物。试验结果表明,有效氧化钙添加量为40%~50%的条件下进行钙化焙烧反应并在碱液中浸出,铝电解质中的铝、钠、氟元素回收率分别为93.35%、90.21%、90.53%,实现铝电解质中的氟、钠、铝、钙等多组分有价元素的资源化利用。     

60t LF精炼终点GCr15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(/%:27.39~37.34Al_2O_3,38.42~38.68CaO,14.20~18.38SiO_2,8.50~10.72MgO,0.82~0.89FeO,0.27~0.33MnO,0.69~0.74S,0.66~0.75TiO_2,(CaO)/(SiO_2)=2.09~2.72,(CaO)/(Al_2O_3)=1.04~1.40),LF终点T[O]为0.001 2%~0.0019%,T[N]为0.004 3%~0.005 0%,[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·Al_2O_3)和钙镁铝尖晶石氧化物(CaO·MgO·Al_2O_3)。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。     

用含硼铁精矿抑制粉化、提高烧结矿强度

烧结矿的强度在很大程度上取决于粘结相矿物的组成及结构。用磁铁精矿生产的熔剂性烧结矿的粘结相主要是钙铁橄榄石[(GaO)_x·(FeO)_(z-)·SiO_2,X=1-1.5]及少量的硅酸一钙、硅酸二钙、铁酸钙及玻璃质等。由于主要粘结相矿物强度较差和硅酸二钙冷却到500℃以下时,有β形向γ形的晶相转变,体积增大10%,使已固结成形的烧结矿发生粉化。硅酸二钙在一般的烧结温度虽含最不大(1～5%),但由于存在烧结     

超低氧齿轮钢28MnCr5中镁铝尖晶石夹杂物的控制

利用FactSage软件对28MnCr5钢液和镁铝尖晶石夹杂物的平衡反应进行了分析,当w[Al]在0.02%~0.04%之间,w[Mg](0.39~0.42)×10-6的临界范围时开始生成镁铝尖晶石。计算发现:在现有28MnCr5钢精炼工艺条件下,钢液中会不可避免生成镁铝尖晶石夹杂物。当钢液w[Mg]8.5×10-6时,加入钙不能使其转变成低熔点液态夹杂物;而当钢液w[Mg]小于此值时,增加w[Ca]时,夹杂物按照"镁铝尖晶石→CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物→CaO"路径转变,钢液w[Ca]增加至3×10-6左右时均能将其转化为CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物。计算表明,精炼渣还原提供的[Ca]不能使28MnCr5钢中镁铝尖晶石夹杂物完全变性,须采用向钢液中喂钙线等手段来提高钢液中的钙含量。     

名词解释

橄榄石橄榄石为结晶质的钙铁硅酸盐一类化合物。烧结矿中的主要粘结相。结晶晚于Fe_3O_4,其形态受Fe_3O_4控制,多呈他形晶,也有少量呈自形晶和半自形晶,因矿石种类不同而稍有差异。橄榄石的分子式常以(CaO)_x·(FeO)_(2-x)·SiO_2的通式表示。一般情况下,通式中的X=0.25～1.5。橄榄石的抗压强度和还原性能因X值的变化而易。详见下表:     

高炉熔渣直接纤维化矿渣棉的性能研究

以酸度系数为1.25的调质高炉渣为原料在实验室进行了四辊离心法制备矿渣棉试验。对所得矿渣棉表观形貌及直径、渣球含量及吸水率、矿相及析晶温度进行分析。结果表明:矿渣棉表面呈光滑的圆柱状,其直径、渣球含量和吸水率分别为4.9μm、3.76%和0.73%,均符合国标要求;矿渣棉的玻璃化程度较高,除极少量钙铝黄长石(Ca[Al(AlSi)O_7])和钙镁黄长石(Ca_2MgSi_2O_7)外,析晶几乎为零,其析晶温度在882℃左右。     

碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响

通过添加W粉或C粉调整WC原料粉末的总碳含量(质量分数)为6.04%~6.16%,采用低压烧结法制备WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。采用光学金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜等,研究碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:在WC-Ni系合金中添加适量的Cr元素,得到无磁WC-Ni硬质合金,并且其无磁特性不随合金中碳含量的变化而发生转变。WC粉末的总碳含量为6.04%~6.16%时WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金为二相区的正常组织,只存在WC相和Ni相,没有石墨夹杂或η相;而且在此二相区范围内WC的碳含量变化对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的耐腐蚀性没有明显影响。随WC粉末的碳含量增加,合金硬度(HRA)与密度都逐渐降低,但降低幅度较小,而合金的抗弯强度逐渐提高。碳含量由6.04%增加至6.16%时,抗弯强度由2 250 MPa提高到2 850 MPa,提高26.6%。     

304奥氏体不锈钢180t AOD-LF精炼过程夹杂物衍变行为的研究

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜研究了160 t EAF-180 t AOD-LF-CC工艺生产304不锈钢的冶炼过程中全氧含量和夹杂物数量、尺寸、成分、类型等的衍变行为。AOD初始[C]2.0%~3.0%,[Si]0.2%~0.4%,终点[C]0.04%~0.06%,AOD终渣为(/%):53.9%CaO,30.1SiO_2,1.34Al_2O_3,5.22MgO,8.74CaF_2,0.39Cr_2O_3,0.53TFe,0.62MnO,LF终渣为(/%):57.9CaO,21.6SiO_2,1.70Al_2O_3,6.30MgO,0.03Cr_2O_3,11.9CaF_2,0.26TFe,0.31 MnO。结果表明,AOD-LF-CC过程中氧含量逐渐降低,脱氧率达到71.0%,铸坯氧含量为25×10~(-6);在精炼过程中大型夹杂物数量明显降低,铸坯中没有出现≥20μm的夹杂物;在精炼过程钢中夹杂物主要以低熔点的硅酸盐为主,从LF终点至铸坯夹杂物中MgO和Al_2O_3含量分别升高了12%和17.5%,因温度降低,铸坯中残余的Mg、Al和O不断结合析出MgO-Al_2O_3尖晶石,同时残余的Mg、Al与低熔点的硅酸盐夹杂物发生反应形成高熔点的硅酸盐,所以铸坯中夹杂物主要以镁铝尖晶石和高熔点硅酸盐为主。     

真空感应炉熔炼超低碳纯铁的C—O—Si反应的研究

本文主要介绍真空感应炉生产超低碳硅纯铁的试验。试验采用了含碳0.034％、硅0.30％的纯铁原料。试验表明了 Fe—C—O—Si 熔体的平衡[C％]·[0％]·[Si％]体积在7.2×10~(-6)～1.2×10~(-5)之间。为此,利用热力学对 Fe—C—O—Si 熔体的不同平衡状态进行分忻。通过分析可知在熔体中有生成气相 SiO、FeO_xSiO_2渣相条件,并结合试验数据得出以下结论:在真空下熔炼超低碳硅纯铁时,硅以两种氧化产物(SiO,SiO_2)去除。提高真空度对去除 SiO 有利,熔池表面压力大于 SiO 蒸气压时,SiO 反应停止。这时 SiO_2为主要去硅产物。随着熔体氧含量上升,促使 SiO_2固体转变成复合的 FeO·SiO_2熔融状渣相,其比例值 x=1.2。熔渣的数置取决于原材料的 Si 含量。同时钢液的氧含量取决于渣相存在的 FeO 含量多少。     

污泥和高炉渣协同制备微晶玻璃

利用污泥焚烧灰渣含有大量的氧化硅以及一定量重金属和磷的组成特点,将其作为成分调整剂、晶核剂及助熔剂,在未添加任何化学制剂的条件下与冶金高炉渣协同制备了具有良好的力学性能和化学稳定性的污泥–高炉渣微晶玻璃.利用差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段,并结合力学性能和化学稳定性能测试,研究了不同热处理制度对微晶玻璃性能的影响规律以及微晶玻璃的析晶过程.污泥–高炉渣微晶玻璃最佳热处理条件是850℃下形核保温1 h,980℃下析晶保温2 h.在此条件下制备的微晶玻璃具有45 MPa的抗折强度、200 MPa的抗压强度和质量损失率小于0.2%的耐酸和耐碱性能.微晶玻璃初始结晶温度为880℃,析出晶相以钙长石为主,同时包括少量的钙铝黄长石.随着析晶温度提高,析晶时间增加,钙铝黄长石相析晶量增加;大量增加的钙铝黄长石针状晶体呈放射状分布并有利于产品抗弯强度的提高;但析晶时间过长时,晶粒将长大粗化,这不利于微晶玻璃性能的改善.      

熔融高炉渣纤维化过程中析晶行为研究

以高炉渣为研究对象,采用Factsage热力学软件模拟高炉渣冷却过程中矿物开始析出温度、矿物的析出种类及含量;采用熔体物性综合测定仪研究高炉渣降温过程中的黏度变化;采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究高炉渣不同温度下的矿物组成和显微结构。结果表明:高炉渣冷却过程中,1 350℃开始析出晶体,析出的主晶相为钙铝黄长石(Ca_2Al_2SiO_7)和镁黄长石(Ca_2MgSi_2O_7)。此外,熔融高炉渣成纤适宜的温度区间为1 350~1 371℃。     

m(MgO)/m(Al_2O_3)对铁矿粉烧结矿相组成的影响

在准化学平衡条件下,通过相平衡实验研究了不同的m(MgO)/m(Al_2O_3)对含两种类型的Al_2O_3的铁矿粉烧结矿相组成的影响。利用X射线衍射及扫描电镜分别对试样进行了矿相组成分析和显微结构观察。实验结果表明:当温度为1300℃、二元碱度R=2.0时,含两种类型的Al_2O_3的铁矿粉主要矿相组成相近;随着m(MgO)/m(Al_2O_3)的增大,磁铁矿(Fe_3O_4)、硅酸盐(Ca_2SiO_4)、铁酸一钙(CaO·Fe_2O_3)等矿相含量有所升高;同时铁酸钙中固溶Al减少,铁酸钙形态由板片状向针状转变,并且产生富Mg的复合铁酸钙(SFCAM)。     

碱度对CaO-SiO2-Al2O3系熔渣微观结构的影响

为了明确精炼渣冶金功能的微观本质,本文模拟精炼渣的化学组成,采用拉曼光谱测定并解析了CaO-SiO2-Al2 O3系实验渣的熔体结构.结果表明,熔渣中Si4+以[SiO4]-四面体结构形式存在,随着碱度的升高,Q1Si和Q2Si含量减少,Q0Si含量增加;Al3+以[AlO4]-四面体和[AlO6]-八面体结构形式存在,并通过熔体非桥氧数的理论值和实验值得到了验证.碱度的升高促使[AlO6]-八面体向[AlO4]-四面体转变,[AlO4]-四面体的聚合程度也逐渐降低,其中Q4Al含量逐渐减少,并在碱度为3.98时完全消失;Q3Al含量先增加后减少,在碱度为3.98时达到最高;相对应地,Q2A含量逐渐升高.总的来说,随着碱度的升高,熔渣中复杂结构单元逐渐向简单结构单元转变,总体聚合度降低.     

高强度船板钢钙处理热力学计算分析-夹杂物变质研究和应用

通过钙处理过程中Fe-Al-Ca-O-S体系的热力学平衡计算,得出在1 873 K时各种平衡态下的[Al]-[O]、[Al]-[Ca]、[Al]-[S]平衡曲线图,并系统分析了各组元对夹杂物变质的影响。研究发现F-级高强度船板钢[Al]为0.02%~0.03%时,为保证夹杂物充分变质,钢中[O]控制在25×10~(-6)以下;钢液中生成12CaO·7Al_2O_3的[Ca]为15.24×10~(-6)~19.97×10~(-6),生成3CaO·Al_2O_3的[Ca]为70.87×10~(-6)~92.88×10~(-6);适当低的钢液温度有利于生成CaS,抑制MnS的聚集析出。120 t BOF-LF-VD-板坯连铸流程生产F-级高强度船板钢DNV F40(/%:0.092C,0.41Si,1.56Mn,0.015P,0.002S,0.032A1,0.035Nb,0.035Ni,0.010Ti,0.080V)的结果表明,当LF精炼渣组成/%:24.9Al_2O_3,55.6CaO,7.7MgO,8.0SiO_2,1.24TFe,加钙前钢中铝含量0.03%,氧含量0.0010%时,每炉钢水喂纯钙线150 m(0.21 kg/m),钢中夹杂物由加钙前Al_2O_3变质为球形钙铝酸盐夹杂物。     

La_2O_3掺杂对ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃熔体物性及成玻能力的影响

为研究氧化镧掺杂对55ZnO-40B_2O_3-5SiO_2系玻璃熔体粘度及成玻能力的影响,采用熔融退火法制备了添加不同La_2O_3含量(0.5%,1.0%,1.5%,2.0%)的锌硼硅玻璃。利用红外光谱、高温旋转粘度计、差示扫描量热法和热膨胀测定法对玻璃的结构和性能进行表征。结果表明,氧化镧掺杂量从0上升到1.0%的过程中,玻璃中的[BO_3]向[BO_4]转化,使结构致密,粘度升高,成玻能力增大;但在氧化镧由1.0%上升到2.0%的过程中,玻璃中的[BO_4]向[BO_3]转化,使结构疏松,粘度下降,成玻能力减小。     

通过添加钛细化S45C钢铸态奥氏体显微组织

本文研究了添加钛对铸态奥氏体（γ）结构的影响,不添加钛的铸态γ结构由粗大柱状晶粒组成。添加钛可促使等轴γ-晶粒的形成,也能细化γ结构晶粒。仅当钛加入量介于0．13％-0．17％狭小范围时,方可形成全部等轴晶和非常细小γ-晶粒结构。相图热力学计算结果表明：在此组成范围内,碳氮化钛作为初晶相结晶,通过初始碳氮化钛微粒诱导在δ-枝晶凝固过程中,从柱状晶到等轴晶转变（CET）时形成非常细小的等轴γ-晶粒结构,这些微粒是等轴δ-枝晶形核场所。试验结果表明,细小碳氮化钛的存在可以阻止包晶转变后γ-相的晶粒长大,其可导致铸态γ-结构的细化。