水泥厂干排电石渣中硅铁的分离方法

目前以电石渣作水泥生产原料是综合利用电石渣的重要途径。由于电石原料中含有一定量的Fe2O3、SiO2和Al2O3等杂质，在高温还原气氛下，部分Fe2O3和SiO2反应生成硅铁。根据我们对一些水泥生产线所用电石渣的测定，其硅铁含量约为1%～2%，硅铁中Fe含量约53%，Si含量约为23%，并含有Al、Ca、Mg等元素，密度为4.8g/cm3,粒度3～5mm的约占60%以上，易磨性较差，对粉磨设备尤其是立磨的粉磨损耗，带来一定的影响。     

煤中主要矿物质在Shell气化炉内的转化过程探究

对飞灰和渣的成分进行分析,发现矿物质中的Al、Fe、Ca元素向渣中富集, K、Na、Si元素向飞灰中富集。进一步分析不同粒径下的飞灰和渣,发现粒径越小的飞灰,元素富集程度越高,主要是煤中的矿物质在气化炉内的转化过程中产生了SiO,并在高温下挥发,并吸附了其他挥发矿物,形成了粒径6.5μm以下的颗粒。通过分析其他粒径的灰渣灰成分,推导了矿物质在气化炉中的转化过程。     

晶化时间对硅渣微晶玻璃析晶和性能的影响

以硅渣为主要原料制备了Ca O-Mg O-Al2O3-Si O2-Ti O2(CMAST)体系微晶玻璃,并借助差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了不同晶化时间对硅渣微晶玻璃的晶相含量、显微结构、析晶机理和性能的影响规律。结果表明:主晶相是透辉石(Ca Mg Si2O6)和铁板钛矿(Fe2Ti O5)的复合晶相,次晶相是钙长石[Ca(Al2Si2O8)]相和尖晶石(Mg Al2O4)相;晶粒均为球状结构。在最佳晶化时间为1.5 h,试样抗折强度为270 MPa,维氏显微硬度为834.8 MPa,化学性能优良。     

不锈钢渣理化性质分析与应用研究

借助于XRD、SEM和DSC/TG等测试分析手段进行不锈钢渣理化性质分析与表征.结果表明:不锈钢渣化学成分主要是SiO2和CaO,其次是MgO、Al2O3及Fe2O3;矿物组成包括硅酸三钙(Ca3SiO5)、硅酸二钙(Ca2SiO4)、硅钙石(Ca3Si2O7)、硅酸钙(CaSiO3)及RO相;微观结构由许多尺寸大小不等的颗粒组成,孔隙大、结构疏松;内外照射指数IRa和Iγ均小于1.0,符合GB 6566-2010标准;当不锈钢渣质量百分比掺量为30%时,28 d抗压强度基本达到P· C32.5复合硅酸盐水泥标准,且7 d活性指数显著高于28 d活性指数.并依据研究结果分析不锈钢渣在水泥、混凝土及建筑材料领域资源化利用的可行性.     

复杂锡精矿还原熔炼过程中元素在金属和渣相中的分布

实验研究了复杂锡精矿还原熔炼过程中还原温度和保温时间对Sn及杂质元素在金属和渣相中分布的影响. 结果表明,Sn, Fe, Pb, Cu, Sb, Bi主要进入金属相,Al, Si, Ca, Mg主要进入渣中. 随还原温度升高和保温时间延长,金属相中Fe分布率增大,Pb, Sb, Bi分布率缓慢减小,Cu分布率基本不变;Al, Si, Ca, Mg在渣相中的分布率随温度升高缓慢增加,保温时间基本无影响. Sn最佳还原温度和保温时间分别为1648 K和120 min,该条件下Sn, Fe, Pb, Cu, Sb, Bi, Al, Si, Ca, Mg在金属中分布率分别为93.97%, 75.03%, 63.11%, 97.28%, 50.59%, 59.52%, 1.09%, 0.70%, 0.69%, 0.34%,在渣中分布率分别为1.20%, 19.35%, 2.42%, 0.58%, 14.81%, 12.33%, 96.93%, 98.49%, 95.23%, 94.62%. 升高温度利于Fe进入金属相,Sn和Fe有富集到金属相中不同区域的趋势;延长保温时间使Fe在金属相中的分布更分散.     

电磁场环境下碳含量对MgO-C砖抗高碱度渣侵蚀性能的影响

为了探索Mg O-C砖在电磁搅拌、电弧炉和感应炉等电磁场环境下使用时的抗渣侵蚀性,采用w(C)分别为6%、14%的Mg O-C砖和m(Ca O)/m(Si O2)=3.5的炉渣在中频感应炉中进行抗熔渣侵蚀试验,并对渣蚀后试样进行了XRD和SEM、EDAX分析。结果表明:在电磁场环境下,w(C)=6%的镁碳砖渣蚀后低熔点相为镁黄长石,w(C)=14%的镁碳砖渣蚀后低熔点相为黄长石。镁碳砖渣蚀过程中,w(C)=6%的镁碳砖中镁砂未完全形成镁铁(锰)固溶体或镁铁尖晶石即剥落于熔渣中;而w(C)=14%的镁碳砖中镁砂形成镁铁(锰)固溶体或镁铁尖晶石后剥落于熔渣中;在渣蚀后镁碳砖过渡层中,电磁场促进了Al2O3、Mn O、Fe O、Fe2O3的渗透,生成镁铁(锰)固溶体、镁铁尖晶石、镁铝尖晶石或金属单质,w(C)=14%的镁碳砖渗透较弱,生成的固溶体或尖晶石较少,易剥落于熔渣中。     

影响铬渣中六价铬及其他主要元素浸出的地球化学模式与鉴定

铬渣含有大量三价铬和六价铬,且pH值达11．5-12．过去排放到城区的（有钙焙烧法）铬渣数以百万吨计。我们用瓶试法研究了影响铬渣中Cr6＋、Ca、Al、Si和Mg浸出的因素,铬渣的矿物学性质用X-射线粉末衍射法、SEM（扫描电子显微镜）和化学平衡模型作了研究。pH值范围和两种液固比的瓶试表明：pH值10以上六价铬在水中富集受矿物溶解度支配。计算指出：pH值大于11控制六价铬溶解度的固相是含Cr6＋水榴石Ca3Al2（H4O4,CrO4）3和一铬铝酸钙Ca4Al2（OH）12CrO4·6H2O（中间夹有铬酸根离子的层状双氢氧化物粘土）。在pH值9．5-11之间对溶液六价铬浓度的描述由于模型中考虑了三铬铝酸钙Ca6Al2（OH）12（CrO4）3·26H2O而明显得到改善．当水铝钙石溶解时,三铬铝酸钙以二次相沉淀出来．文中提出高pH值时铬渣浸出模型包括含Cr6＋的水榴石,一铬铝酸钙,三铬铝酸钙,水镁石Mg（OH）2,方解石CaCO3,Ca2Al2（OH）10·3H2O,CaH2SiO4和水合铝方柱石Ca2Al2（OH）6Si8H8·H2O．此模式准确指出：在pH值10～12和pH值缓冲行为下Cr6＋、Ca、Al、Si、Mg在溶液中富集．pH值小于8观察到溶液中六价铬浓度下降,这可能是由于铬酸盐吸附在新沉淀的氢氧化铝和氢氧化铁表面。硫酸盐和碳酸盐的行为与铬酸盐相同．铬渣的行为类似于水泥和高pH值的城市焚化炉底灰。     

新型氮化硅质耐火材料的制备与性能分析

以闪速燃烧法合成的不同粒度的氮化硅铁颗粒(w(Si)=48.76%,w(N)=30.65%,w(Fe)=14.15%,w(O)=2.2%,w(Al)=0.8%)作为骨料,以粒度≤0.088 mm的氮化硅铁粉和Si粉(w(Si)=98.22%,w(Al)=0.15%)作为细粉,经混料、困料、成型、干燥和1 450℃保温24 h氮化烧成等工艺,制备了以Si_3N_4为主晶相的新型氮化硅质耐火材料。检测结果表明:所制备试样的显气孔率为29.2%,体积密度为2.39g·cm~(- 3),常温耐压强度为151 MPa,常温抗折强度为40.3 MPa,1 400℃高温抗折强度为12.2 MPa;其物相组成(w)为:β-Si_3N_472.03%,α-Si_3N_49.20%,Si_2N_2O 6.23%,Fe3Si 11.60%,Si O_20.94%。在高温条件下,随着体系中氧分压的不断降低,絮状的Si_2N_2O和Si_3N_4结合相主要由体系气相组分中的Si O、Si蒸气与N2、O_2反应形成。     

液态排渣煤渣的高附加值利用

针对液态排渣方法排出的煤渣长期得不到有效利用的现状,以水煤浆气化炉锁斗排出的煤渣为研究对象,通过水介质洗选将其分离为未燃炭粒和硅酸盐玻璃渣体,分别采用元素分析仪、量热仪、电感耦合等离子发射光谱仪和X射线衍射仪对上述固体进行分析,考察了SiO2提取方法及颗粒粒径、浸取液浓度、反应液固比、反应温度和反应时间等实验条件对硅酸盐玻璃渣体中Fe、SiO2浸取率的影响。结果表明,所得炭粒中C元素含量大于63%,干基低位发热量超过21MJ/kg。硅酸盐玻璃渣体晶相结构为无定形,Si、Al、Ca和Fe氧化物含量之和占到总量的93.47%,加入酸可破坏原料的化学结构。用盐酸和氢氧化钠溶液浸取硅酸盐玻璃渣体,可浸出90%以上的Fe和93%以上的SiO2,固体废弃物减排近92%。     

转炉渣微区CaO-SiO2-FeO氧化物分布特性研究

采用扫描电镜的背散射电子成像(BSE)和X射线能谱分析,对转炉双渣操作工艺下的前期渣和终渣进行物相分析和元素分布特征分析,研究表明:在炉渣微观区域内,Ca元素与Si元素相互附着存在,而Fe元素赋存在Ca元素和Si元素含量较少的区域,P元素大多出现在Ca、Si元素含量较多区域.炉渣微区内随着CaO含量增大,微区中SiO2含量呈增加趋势;炉渣微区内随着CaO含量增加,aCaO活度增加,而微区aFeO活度先增加后降低.随着FeO含量较大,SiO2摩尔分数和活度系数均有所降低,微区中SiO2含量呈逐渐降低的趋势.     

火山岩砖的制备及性能研究

以火山岩、粉煤灰、炉底渣等工业固体废弃物为原料,通过添加一些添加剂,采用压制成型方法,制备了高性能的墙砖.采用XRD、SEM测试技术分别对样品的相组成和显微结构进行了分析,并测量了样品的吸水率、气孔率、体积密度及抗压强度.结果表明,经合理烧结后的样品的主晶相为钙长石、蓝晶石、高岭土、钠长石、氧化铁、硅酸钙.主晶相晶体呈...     

流态化气相沉积过程中稀释气体流量对颗粒表面SiO2沉积的影响

利用Fe(Si)合金球形粉末为沉积基底,正硅酸乙酯为SiO2气相介质前驱体,采用引入流化环节的化学气相沉积工艺合成了Fe(Si)/SiO2复合粉末。考察了沉积过程中Ar稀释气体流量对Fe(Si)基底粉末表面SiO2绝缘介质沉积过程的影响规律及形成完整核壳异质结构的稀释气体流量范围。实验结果表明,随着流态化气相沉积过程中Ar稀释气体流量的逐渐增大,SiO2绝缘介质在Fe(Si)粉末基底表面的微观形貌从亚微米级团簇转变为完整薄膜再向多孔薄膜转变,沉积速率先减小后增大再降低,在250 sccm时SiO2绝缘介质均匀性最好,沉积速率为0.069 nm/s。此外,形成完整Fe(Si)/SiO2核壳异质结构的Ar稀释气体流量范围为200~300 sccm。     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

电磁分离一次铝硅合金中的富铁相

一次铝硅合金(含铁5wt%)加锰并在电磁场中进行定向凝固去除合金中的富铁相,主要通过改善富铁相的形态和降低合金中的铁含量减弱富铁相对铝硅合金性能的影响,研究了不同锰添加量下铝硅合金的电磁除铁效率、锰对富铁相形态改善的影响及电磁加锰分离富铁相的机理。结果表明,随锰添加量增大,铝硅合金中的富铁相逐渐从有害的针状转变为骨骼状、块状。加锰并经电磁定向凝固处理后,铝硅合金中绝大部分富铁相的形态变得规则,并在电磁力驱动下富集至合金底部。当锰铁摩尔比为1.2时,铝硅合金中残留的铁含量降至0.39wt%,加锰电磁除铁的效率高达90%。     

Modification of ash flow properties of coal rich in calcium and iron by coal gangue addition

Flow property of coal ash and slag is an important parameter for slag tapping of entrained flow gasifier.The viscosity of slag with high contents of calcium and iron exhibits the behavior of a crystalline slag,of which viscosity sharply increases when temperature is lowered than temperature of critical viscosity(Tcv).The fluctuation in temperature near the Tcv can cause an accumulation of slag inside the gasifier.In order to prevent slag blockage,it is necessary to adjust the ash composition by additive to modify the flow property of coal rich in calcium and iron.Main components of coal gangue are Al2O3 and SiO2,which is a potential additive to modify the ash flow properties of these coals.In this work,we inves-tigated the ash flow properties of a typical coal rich in calcium and iron by adding coal gangue with dif-ferent SiO2/Al2O3 ratio.The results showed that the ash fusion temperatures (AFTs) firstly decreased,and then increased with increasing amount of coal gangue addition.Chemical composition of coal ash rich in calcium and iron moved from gehlenite primary phase to anorthite,quartz and corundum primary phases.The slags with coal gangue addition behaved as a glassy slag,of which the viscosity gradually increased as temperature decreased.Besides,a high SiO2/Al2O3 ratio of coal gangue was beneficial to modify the slag viscosity behavior.Addition of coal gangue with a high SiO2/Al2O3 ratio impeded forma-tion of crystalline phases during cooling.This work demonstrated that coal gangue addition was an effec-tive way to improve the ash flow properties of the coal rich in calcium and iron for the entrained flow gasifier.     

高温下煤灰热膨胀行为研究

为了更好地了解硅铝比在煤炭燃烧和气化过程中对炉体结渣和堵渣产生的影响,选取硅铝比不同的A、B、C三种煤样,在弱还原性气氛下,利用自主研制高温熔融装置,考察三种煤灰样在高温熔融炉中的形变情况,探究煤灰热膨胀行为。针对A煤样,将其灰化后分别添加SiO2和Al2O3,添加量为煤基的1%~5%,研究其高温下XRD物相变化、熔渣流动现象和熔渣表观形貌。结果表明:不同硅铝比的煤灰热膨胀行为存在差异,B、C煤灰产生明显热膨胀现象,A煤灰未出现此现象;添加SiO2的A煤灰产生明显热膨胀现象,而添加Al2O3却未出现膨胀过程。添加SiO2后的煤灰在高温下灰粘度会增加,气体较难透过粘稠液体相,造成煤灰在高温下会出现明显膨胀现象,进而会导致煤炭在燃烧和气化过程中出现炉体内壁的结渣和出渣口堵渣等问题。通过考察弱还原性气氛下,研究不同硅铝比对煤灰高温熔融过程形变的影响,为解决实际生产中气化炉结渣和堵渣问题提供理论依据。     

薄板坯中间包镁质喷涂料的侵蚀机理

借助SEM、EDS、XRD等分析手段,观察和分析了用后中间包镁质喷涂料的显微结构,研究了镁质喷涂料的侵蚀机理。结果表明:在研究条件下,以烧结镁砂为主要原料的镁质喷涂料基质中低熔物与渗入的熔渣中的Al、Si、Ca、Fe反应生成复杂的钙铝铁硅酸盐,形成粘度适中的液相向原质层渗透,在使用温度梯度下形成一层致密层,阻止渣往涂料深处进一步渗透,提高了材料的抗侵蚀性能,实现涂料的长寿命;钢渣中的Fe、Mn、Si与MgO形成橄榄石固溶体,对涂料的抗侵蚀性能有一定贡献。     

转炉渣中含磷固溶体相的形成行为研究

本工作在1400℃下,将平均尺寸约450 μm的硅酸二钙颗粒加入到CaO-FeO-SiO2-P2O5体系转炉渣,研究了硅酸二钙的溶解及含磷固溶体相的形成行为。结果表明,硅酸二钙颗粒在FeO-SiO2-P2O5体系转炉渣中溶解时,沿硅酸二钙颗粒周围形成3个区域：未熔硅酸二钙区域(边缘区域渗透高FeO含量的液态渣)、液相和固相(2CaO?SiO2固相和2CaO?SiO2-3CaO?P2O5固溶体)共存区域以及基体渣层;转炉渣中含磷固溶体相的形成方式为析出机制和扩散机制共存,通过析出机制形成的固溶体中的磷含量较高、其他元素含量较低;通过扩散机制形成的固溶体中的磷含量相对较低、其他元素含量相对较高。