MIVM对含V2O3多元熔渣体系组元活度的预测

 为了研究钒在攀钢转炉中的热力学行为及分配,根据钒渣的成分对CaO-MgO-Al2O3-V2O3-SiO2熔渣中各组元的活度进行研究。应用分子相互作用体积模型（MIVM）及其伪多元法预测MgO-Al2O3-SiO2、CaO-V2O3-SiO2、CaO-MgO-Al2O3-SiO2渣系中某组元的活度值,并与试验值对比。结果表明,MIVM伪多元法预测值与试验值吻合良好,MgO-Al2O3-SiO2渣系中Al2O3的平均相对误差为15%;CaO-V2O3-SiO2渣系中V2O3的平均相对误差为33%;CaO-MgO-Al2O3-SiO2渣系中SiO2的平均相对误差为13%。在此基础上,利用MIVM预测CaO-MgO-Al2O3-V2O3-SiO2熔渣中各组元的活度,并将V2O3的预测值与试验值对比分析,结果表明,预测值与试验值吻合良好,都呈正偏差,平均相对误差为44%,V2O3的活度随碱度的提高而下降。     

应用M-MIVM预测含钛渣系组元活度

 在钢铁冶炼过程中,随着护炉钛材料和含钛铁矿石的应用,大量的含钛炉渣被生产出来。由于缺少多元含钛渣系的热力学数据,限制了钛资源综合利用技术的深入发展。因此,应用改进的分子相互作用体积模型(M-MIVM(FII)),预测了基础渣系Al₂O₃-CaO-SiO₂、FeO-MnO-SiO₂和含钛渣系FeO-MnO-TiO₂、FeO-SiO₂-TiO₂、MnO-SiO₂-TiO₂、Al₂O₃-CaO-FeO-TiO₂中各组元活度,并与试验值比较。结果表明,M-MIVM(FII)的预测值与试验值符合较好,6个体系总的平均相对误差为11%,该精度处于Turkdogan提出的30%以内的试验误差范围; M-MIVM(FII)在参数拟合与活度预测能力方面均优于MIVM,该模型对多元含钛熔渣体系组元活度具有更好的预测效果。在此基础上,应用M-MIVM(FII)预测Al₂O₃-CaO-SiO₂-TiO₂熔体中TiO₂活度,并分析其影响因素。结果表明,TiO₂活度预测值与试验值吻合良好,且随炉渣碱度、Al₂O₃含量的增加而降低,该规律与试验规律相一致。M-MIVM(FII)仅通过拟合子二元系活度或者直接由无限稀活度系数就能够预测多元熔体的热力学性质。     

扩展的似化学理论在二元熔渣体系中的应用

评述了适用于最大有序体系热力学优化分析的扩展似化学理论及优化方法,并利用该理论对6个二元熔渣体系不同温度下的组元活度值进行了计算,计算值与实验数据总平均相对误差分别为10.40%和6.34%,与实验数据吻合较好。该理论中所需参数ω及η可通过优化拟合实验数据得到,可调节性强、表达式简单实用,该理论在预测冶金熔渣的热力学性质方面具有较大优势。     

CaO-SiO_2-B_2O_3熔渣的热力学计算模型

根据CaO-SiO2、CaO-B2O3和SiO2-B2O3二元相图确定了熔渣的结构单元,利用熔渣的分子离子共存理论建立了CaO-SiO2-B2O3三元熔渣活度模型。通过对模型求解,可以计算出熔渣中CaO、SiO2、B2O3、CS、C2S、C3B、C2B、CB和CB2的组分活度。分析了熔渣碱度、B2O3含量及温度对熔渣组分活度的影响,其中熔渣碱度的影响最大,B2O3含量的影响次之,温度的影响最小。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。     

CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2渣系的活度计算模型

根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2八元渣系的活度计算模型.利用该活度模型,计算和分析了此渣系中铌、稀土、钛相关组元的活度变化规律.实验结果表明,模型计算结果与实际测量值能较好吻合;在本实验渣系条件下,含铌组元主要为FeO·Nb2O5,含镧组元主要为La2O3和La2O3·Al2O3,含钛组元主要为2FeO·TiO2和FeO·TiO2;随着渣中FeO质量分数的降低,含铌组元由FeO·Nb2O5转变为CaO·Nb2O5,而含钛组元主要由2FeO·TiO2和FeO·TiO2向TiO2转变;当渣中FeO质量分数较低时,ω(CaO)/ω(SiO2)成为影响铌和钛相关组元活度的重要因素,随着ω(CaO)/ω(SiO2)的增大,2CaO·Nb2O5和CaO·TiO2的活度明显增大.     

改进的KF模型在SiO2-CaO-MnO熔渣体系中的应用

基于KF模型和Gaye模型,得到改进的KF模型,并推导出三元体系的表达式。把该模型应用到三元SiO2-CaO-MnO熔渣体系,通过对二元系研究得到模型参数,从而可计算三元系中组元的活度。结果表明计算结果与实验结果的相对偏差分别为：SM＊nO1 823K=19.3%,SM＊nO1 773K=28.1%。表明该理论在SiO2-CaO-MnO熔渣体系的应用是可行的。     

钛微合金钢炉外精炼相平衡研究与热力学分析

摘要：为了解钛微合金钢炉外精炼过程中Ti元素在渣 钢间的平衡分配行为及走向，应用分子相互作用体积模型（MIVM），通过规范子二元系活度标准态和优化模型参数，建立了CaO-Al2O3-FeO-TiO2熔渣活度计算模型，并预测渣中各组元活度；在含钛钢炉外精炼条件下，应用MIVM和Wagner公式研究了Ti在精炼渣CaO-Al2O3-FeO-TiO2与含钛钢液Fe-Al-Ti O间的平衡分配及影响因素。研究结果显示：渣中FeO的活度预测值与实验值符合较好，平均相对误差为9%；Ti在渣-钢两相间平衡分配比的计算值与工业数据符合较好；分配比随钢液中Al含量的降低、温度的升高和渣中CaO与Al2O3质量比的增加而增大，该规律与实际生产相一致。因此MIVM对多元含钛熔渣体系组元活度具有较好的预测效果，所设计的相平衡研究方法合理可行。本研究可为含钛合金钢化学冶金的基础理论研究提供一定的参考。     

酸性精炼渣系SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO-FeO-MnO中Al_2O_3活度计算模型

为了获得帘线钢软吹终点钢水酸溶铝含量与渣中Al2O3之间平衡的热力学数据,本文根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了Si O2-Al2O3-Ca O-Mg O-Fe O-Mn O六元渣系的活度计算模型.计算得到了炼钢温度下酸性精炼渣中Al2O3的活度值,并分析了w(Mg O)和碱度w(Ca O)/w(Si O2)对Al2O3相关组元活度的影响,为帘线钢钢水软吹酸性渣精炼脱铝提供指导.     

CaO-SiO2-FeO-MnO四元熔渣活度模型的研究

 针对碱度、温度、熔渣氧化性及目标锰含量对锰直接合金化过程的影响,通过熔渣理化性能分析,应用分子-离子共存理论建立了四元熔渣活度模型及渣-钢间锰分配比模型,并应用该模型对锰直接合金化过程熔渣碱度、温度、氧化性及锰含量的影响进行了研究,为锰直接合金化冶炼工艺优化提供了理论依据。模型计算结果表明,直接合金化过程熔渣适宜的二元碱度为1.4~2.0;熔渣低氧化性有利于锰直接合金化反应进行,提高锰的收得率;从热力学方面分析,目标锰含量(0.5%~3%,质量分数,下同)越高,锰冶炼平衡收得率越高;炼钢温度为1450~1650℃时,温度变化对锰直接合金化影响较小。     

Application of Modified Quasi-Regular Solution Model to Binary Metallurgical Molten Slag Systems

Modified quasi-regular solution model has been available based on the sub-regular solution model and quasi-regular solution model in this article.The three parameters of this model are set by the computer-aided analysis based on the experimental data of activity at two different temperatures.Seven binary molten slag systems in the whole concentration are calculated by application of the model and the average relative error is within 10%.Ten binary molten slag systems presenting saturation concentration are ...     

Application of Modified QuasiRegular Solution Model to Binary Metallurgical Molten Slag Systems

Modified quasi-regular solution model has been got based on the sub-regular solution model and quasi-regular solution model in this article. The mixed energy parameter can be denoted a function of concentration and temperature. The three parameters of this model are fitted by the computer-assisted analysis based on the experiment data of activity at two different temperatures. Seven binary molten slag systems in the whole concentration are calculated with the application of the model and the average relative error is within 10%. That shows that the calculated result is agreement with the experiment data. Ten binary slag systems presenting saturation concentration are also calculated, but the average relative error is bigger. So the calculated result is not good agreement with the experiment data. But the calculated result is superior to regular solution model, sub-regular solution model and quasi-regular solution model.     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系渣铁间硫分配比热力学模型

 为了探明高炉渣系组成对高炉渣脱硫能力的影响,根据分子-离子共存理论,建立了CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃高炉渣系与铁液间硫分配比的热力学模型,利用试验测定值对其进行验证与修正,探究碱度R、w((MgO))/w((Al₂O₃))和w((Al₂O₃))对炉渣脱硫能力的影响。研究结果表明,修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃高炉渣系硫分配比(L_S)热力学模型能较好地预测熔渣的脱硫能力,修正后的相对误差为8%,较修正前的相对误差降低了11%;当w((MgO))/w((Al₂O₃))=0.25~0.45,w((Al₂O₃))=15%时,随着碱度R的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)增大;当w((Al₂O₃))=15%,R=1.15~1.25时,随着w((MgO))/w((Al₂O₃))的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)增大;当w((MgO))/w((Al₂O₃))=0.25~0.45,R=1.20时,随着w((Al₂O₃))的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)减小,故高Al₂O₃条件下应适当增加炉渣中的w((MgO))/w((Al₂O₃))。     

基于熔渣结构的多元渣系黏度模型

黏度是冶金熔渣的基本物理性质,其大小直接影响到反应速率、熔渣分离效果等冶炼过程。通过深入探索熔渣黏度与其结构的关系,在分析熔渣黏度与其(NBO/T)比值（即单个聚合物粒子所拥有的非桥氧数量）相互关系的基础上,本文提出基于（NBO/T）比值的多元熔渣黏度计算模型。首先建立SiO₂–∑M_xO简单渣系的黏度计算模型,通过拟合纯氧化物和SiO₂–M_xO二元渣系的黏度数据得到模型参数,拟合平均误差在9%～18.5%之间;随后将该模型扩展至SiO₂–Al₂O₃–∑M_xO多元渣系的黏度计算,针对Al₂O₃在熔渣中同时表现出酸性氧化物和碱性氧化物的特点,在计算SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系黏度时,将其中的Al₂O₃拆分为酸性物质和碱性物质来计算（NBO/T）比值和黏度活化能。在SiO₂–M_xO二元系模型参数的基础上,通过拟合SiO₂–Al₂O₃–M_xO三元渣系的黏度数据得到含Al₂O₃渣系的模型参数,拟合平均误差在10%～25%之间。利用该模型计算了SiO₂–Al₂O₃–CaO–MgO–FeO–Na₂O–K₂O–Li₂O–BaO–SrO–MnO多元复杂渣系及其子体系的黏度值,计算平均误差在25%以内,取得了较好的预报效果。本模型基于熔渣结构理论,并借鉴了经验模型的数据处理方式,在预报效果和适用范围上都优于传统经验模型,在计算方式上比结构模型要简单。      

熔融改质含磷钢渣碳热还原回收有价元素试验

 针对含磷转炉渣中磷、铁及锰等有价资源回收及有价元素回收后钢渣资源化利用的问题,通过理论计算、电阻炉试验、感应炉试验等研究手段,系统分析了熔融改质后的含磷钢渣碳热还原回收有价元素的热力学条件和影响规律。研究结果表明,还原温度为1 723 K、碱度为1.0~2.0时,低碱度有利于渣中铁、磷资源的回收;当炉渣碱度为1.0时,Fe₂O₃、P₂O₅、MnO还原率分别可达到99.50%、84.47%和3.26%,渣中铁元素和磷元素收得率分别为99.50%和68.69%;当碱度为1.5时,渣中Fe₂O₃、P₂O₅还原率分别为90.45%和63.73%,与碱度为1.0时相比还原率降低;当碱度为2.0时,渣铁未实现完全分离,渣中Fe₂O₃还原率为71.43%。在感应炉内对熔融改质工业渣碳热还原试验中,在碱度为1.0时,温度为1 723 K条件下,渣中铁元素收得率可以达到99%以上,磷收得率为47.18%;通过热力学分析可以发现,FeO、P₂O₅与MnO相比更容易被碳还原,在试验过程发现,FeO及P₂O₅先还原,反应20 min后渣中MnO开始被还原,整个还原过程中渣中MnO含量略有降低;碳热还原后渣中FeO质量分数仅为0.07%,渣中P₂O₅质量分数为0.93%,MnO质量分数为2.83%;利用FactSage对比改质渣还原前后物相组成可知,还原后渣中含铁物相(Ca₃Fe₂Si₃O₁₂)物相能得到有效控制,磷酸钙质量分数明显减少,渣中橄榄石相大幅度增加,提高了钢渣的应用范围,这为含磷钢渣有价元素回收及资源化利用提供了研究基础。     

铜冶炼炉渣的X射线衍射Rietveld全谱图拟合物相定量分析

为了回收铜冶炼闪速熔炼炉渣和闪速吹炼炉渣中铜,首先利用X射线荧光光谱仪(XRF)对样品中的元素进行了分析,再利用X射线衍射仪(XRD)测定了闪速熔炼炉渣和闪速吹炼炉渣的物相组成,最后采用Rietveld全谱图拟合法分析出各个物相的含量。闪速熔炼炉渣的主要物相为Fe₂SiO₄和Fe₃O₄,其质量分数分别为75.04%和24.96%。闪速吹炼炉渣的主要物相为ZnFe₂O₄、Ca₄Fe₉O₁₇、Ca₂Fe₂O₅、CuFeO₂、Cu₂O、Cu和PbO,其质量分数分别为45.06%、10.01%、10.29%、6.29%、17.74%、9.12%和1.47%,闪速吹炼炉渣的主要物相与常规转炉吹炼炉渣的主要物相不同。在闪速熔炼炉渣样品和闪速吹炼炉渣样品中加入一定量的Al₂O₃,Rietveld全谱图拟合法分析出样品中Al₂O₃的质量分数与实际值一致,可见上述物相定量分析结果是准确的。研究结果能为闪速熔炼炉渣和闪速吹炼炉渣的回收利用提供基础数据。     

水合物法高炉煤气脱除二氧化碳的热力学模型研究

提出了将水合物法应用于高炉煤气的脱碳提质.选择正四丁基溴化铵（TBAB）作为热力学促进剂,并基于Chen-Guo水合物热力学模型,对高炉煤气在TBAB溶液中水合物的生成压力进行计算预测.将模型用于含高炉煤气部分组分+TBAB体系的水合物的生成压力计算,计算结果与文献中实验值进行比较,平均相对误差在3 %~16 %左右;而对不同浓度组成的CO₂+CO+N₂+H₂+水体系的水合物生成压力的计算结果比较,平均相对误差在7.5 %~11.7 %左右;用压力探索法测得高炉煤气+TBAB体系水合物的相平衡实验数据,并与计算值进行比较,平均相对误差为16.6 %,表明模型在一定程度上可预测高炉煤气在TBAB溶液中水合物的相平衡条件.      

B2O3-Na2O系调渣剂对钒钛铁水脱硫渣性能的影响

 为解决含钒钛铁水脱硫扒渣过程中炉渣黏稠、铁损大及后续回硫多等问题,运用FactSage热力学软件,结合高温试验,探究了B₂O₃+Na₂O系调渣剂对钒钛铁水脱硫渣回硫、熔点及黏度的影响。结果表明,随着B₂O₃和Na₂O加入,铁水脱硫渣熔点及黏度显著降低;调渣剂中添加CaO有助于抑制回硫。并提出了改善铁水脱硫渣性能的调渣剂配方(质量分数),即CaO 45%～55%、SiO₂ 10%～15%、Al₂O₃ 5%～8%、B₂O₃ 15%～20%、Na₂O 5%～10%。调渣剂添加量为脱硫渣渣量的5%～10%时,能有效降低脱硫渣熔点和黏度,减少回硫。