含氧化铁渣与铁液中铌的氧化反应动力学研究

在净化的氩气气氛下、钼丝电阻炉内,用电融氧化镁坩埚研究了含FeO为7.8～44.0％的渣同铁液内铌的氧化反应动力学。通过建立反应的数学模型,运用最优化原理,对实验数据进行拟合计算,用电子计算机求出了参加反应的各组分在渣、铁液本体内和渣-铁液界面处浓度值随时间变化和渣中Nb_2O_5的传质系数等参数。在1550～1650℃温度范围内,渣中原始FeO含量为14.50～26.84％时,渣中Nb_2O_5的传质系数和渣密度的乘积同温度的关系式为实验和计算结果表明,控制过程反应速度的主要因素是界面处FeO浓度值。     

喷射铌精矿在转炉钢包中直接合金化

在铌氧化物直接合金化的热力学和动力学研究的基础上,采用喷射法在100kg感应炉和10t转炉钢包中进行了铌精矿代替铌铁冶炼含铌低合金钢的试验。试验结果表明:在喷射条件下,粉剂中的Nb_2O_5可在上浮至钢液之前被迅速还原进入钢液;在喷粉过程中,(Nb_2O_5)/[Nb]接近平衡状态;在不同喷粉速度下,[Nb]的收得率主要取决于[Si],a[O]和∑FeO。控制[Si]>0.4％,∑FeO<2％,[Nb]收得率可大于80％。     

精炼渣与高锰高铝钢液的相互作用

为了研究精炼渣与高锰高铝钢液相互作用规律,以CaO-5%SiO_2-Al_2O_3-8%MgO精炼渣与Fe-15Mn-10Al-0.7C高锰高铝钢液在1 600℃的渣金反应为研究对象,分别在渣金反应5、15、30、60和90 min时取钢样和渣样,通过钢液和渣成分变化进行了渣金反应动力学计算。结果表明:整个渣金反应过程中,钢液中[Al]和渣中SiO_2不断降低、渣中Al_2O_3不断增加;精炼渣与高锰高铝钢液反应前期限制性环节为[Al]在边界层的传质,反应后期渣成分发生改变、黏度升高以及渣中固相颗粒形成,使得SiO_2在渣中的传质条件恶化,SiO_2向反应界面的传质成为渣金反应的速率限制环节;精炼渣与高锰高铝钢反应分3个阶段:初期反应剧烈、中期渣金界面形成尖晶石层并阻碍渣金反应、后期反应趋于稳定。     

Fe-Nb-O系平衡及其热力学参数的研究

用ZrO_2(MgO)固体电解质氧浓差电池测定了1833、1873、1913KFe-Nb-O熔体(0.004～3.8％Nb)平衡时的氧活度,用X射线衍射物相分析方法对铁液中铌的脱氧产物进行了检验,计算出了1833～1913K温度范围内的Nb-O平衡常数和其它有关热力学参数。实验结果表明:当铁液中铌含量约高于0.2％时,铌的脱氧产物是具有金红石结构的正方型NbO_2;在0.05～0.2％的铌含量范围内,脱氧产物是Nb_2O_5;当铁液中铌含量低于0.05％时,脱氧产物是FeNb_2O_6。随着铁液中铌含量的降低(即氧活度增大),铌的脱氧产物形态发生转变,其顺序是:NbO_2→Nb_2O_5→FeNb_2O_6     

低碳铁液中CO_2气泡的行为研究

本文对深吹的CO_2气体与低碳铁液作用的机理进行了分析研究。实验结果表明:低碳下铁液中的[C]传质过程为脱碳速率的限制环节;当CO_2流量Q=1.08cm~3/s,炉温T=1823 K,喷管插入深度h=2.4 cm,铁液重W=0.4 kg时,气泡与铁液的比表面积a=2.37×10~(-2)cm~2/cm~3;当铁液中[C％]<[C％]_m(脱[C]达到的最低含量)和[O％]<[O％]_sat.(铁液中饱和氧含量)时,深吹CO_2进入铁液中就会出现同时增[C]增[O]的现象。     

包头“富铌低铁”精矿的烧结矿还原过程中铌行为的研究

摘自北京科技大学研究生何旭初的博士学位论文,导师:杨永宜教授、魏寿昆教授。 本文对包头“富铌低铁”精矿的烧结及其常压还原、高压还原、还原过程中炉料的变化和模拟高炉炉缸铌由渣进入铁液以及还原时铁液表面层NbC滞留带进行了研究。主要结果如下:Nb_2O_5被C或CO还原时的主要生成物是NbC;随着炉料中Nb_2O_5含量增加,铌的还原回收率下降;第三流程精矿中的Nb_2O_5含量以0.8～1.0%较合适;对人炉烧结矿进行适当的预处理有助于提高铌的回收率;添加H_3BO_3,在同     

富铌低铁炉料冶炼时的金属液滴上浮现象

研究了富铌低铁炉料还原冶炼时金属液滴聚合不顺利,并大量向渣面迁移的现象。发现了这一现象的严重程度与炉料中Nb_2O_5含量的关系,并探讨了这一现象形成的过程。     

从包头含铌矿的铌还原规律看钛化物护炉的问题

富(?)炉料的还原试验发现,随着Nb_2O_5含量增加,炉渣和石墨坩埚壁之间生成的NbC粒增多.造成该渣“挂在”碳质壁的现象;在强烈冷却的炉缸壁附面层的铁液中会有高熔点的质点群产生.这对减缓炉衬的破损有积极意义.由于Ti和Nb都是形成强碳化物元素,故由此可看出钛化物护炉的机理.     

Nb_2O_5粒度的工艺控制研究

采用分步沉淀法将铌液沉淀生成Nb(OH)_5,经洗涤、烘干、煅烧获得Nb_2O_5产品,研究了Nb_2O_5粒度的工艺控制条件。结果表明,在料液中先通入0.1MPa的氨气,中和料液pH值至4,自然冷却16h后快速通入0.3MPa氨气直至反应完成(沉淀终点料液pH控制为9),产物经洗净、240℃烘干6h、860℃煅烧后,即可得到平均粒径(D50)为1~5μm的Nb_2O_5产品。当铌液的浓度增大到一定范围时,最终煅烧出的Nb_2O_5平均粒径增大;煅烧炉温升高,煅烧出的Nb_2O_5平均粒径也增大。     

电化学法测定Fe-Nb熔体中Nb的活度

利用电化学法对Fe-Nb熔体中Nb的活度在三个温度下进行研究,采用下列的固体电解质电池:Mo|Mo,MoO_2||ZrO_2(MgO)||[Nb],NbO_2|Mo+ZrO_2金属陶瓷,Mo对测定的α_o数据进行加工处理,求出下列结果: 1.脱氧反应的自由能 [Nb]+2[O]=NbO_(2(s));△G°=-375350+118.28T,J 2.Nb在铁液中的溶解自由能 Nb_(s)=[Nb]％;△G°=-134260+33.05T,J;γ°_(1873)=1.60 Nb_(1)=[Nb]％;△G°=-161160+42.84T,J;γ°_(1873)=0.92 3.Nb本身的活度相互作用系数当[Nb]含量大约低于0.2％时,脱氧产物和其它合金元素如Al、Cr、V等相似,形成了复合氧化物如FeO·NbO_2。后者的生成自由能估计为:随着熔体中[Nb]含量的继续下降,对生成其它脱氧产物的可能性,本文也进行了讨论。     

氧气底吹转炉吹炼含铌磷铁水提铌

含铌和磷铁水在300kg和3t及5t氧气底吹转炉中进行提铌试验,获得了Nb_2O_5高,P_2O_5低,(Nb)/(P)高以及FeO低的铌渣。底吹法具有良好的选择氧化性能。在高氧势风嘴区生成的P_2O_5和FeO,在浮升过程中受到与氧亲合力比Fe和P高的元素还原。并讨论了温度、熔池深度和氧枪直径对选择氧化过程的影响。     

氮在钢——渣——气相间传质研究

研究了１６００℃时，钙基中性渣及氧化性渣对氮在钢液及气相间传质的影响，测定了氮从渣相向钢液中传质的总传质系数，讨论了气相中氮分压对总传质系数的影响。     

IF钢全氧的控制与预测

分析了IF钢冶炼过程中渣对钢液中[Al]、[Ti]的氧化机理,在此基础上提出了IF钢加铝脱氧后全氧的预测模型.结果表明,熔渣中(FeO)、(MnO)对钢液的二次氧化存在两种方式.当氧化物在渣中的传质是反应限制性环节时,反应发生在渣/钢界面,生成的脱氧产物分布在渣/钢界面,此时渣的氧化性随时间呈指数下降;当脱氧元素在钢中传质是反应限制性环节时,反应发生在钢液内部.对某厂RH精炼渣的数据作回归得到RH加铝后渣的氧化性随时间指数变化的关系式.     

CO_2与铁碳熔体作用的脱碳动力学研究

本文通过数学模型和实验方法研究了高碳和低碳情况下,CO_2吹入铁碳熔体中的脱碳动力学。提出了气泡中CO分压与铁液中碳含量[％C]的关系和[％C]与CO_2喷吹时间关系的两个数学模型。实验和数模结果表明:在高碳(大约[％C]>2.00)下,[％C]和炉温对CO_2转化率及脱碳速率影响不大,而CO_2流量对脱碳速率影响很大但对CO_2转化率影响很小,其CO_2转化率在99％左右;在低碳(大约[％C]>O.1)下,气泡中CO_2的转化率由[Fe]和[C]的氧化综合决定,但脱碳速率由铁液中[C]传质控制。1823K时,CO_2气体脱[C]达到的最低值为O.011～O.012[％C]。     

富铌钛硫酸溶液中铌钛的分离提取工艺研究

研究了从Nb_2O_5含量7.84g/L、TiO_2含量47.40g/L的富铌钛硫酸溶液中分离提取Nb和Ti的工艺。采用硫酸铵沉淀法从富铌钛硫酸溶液中沉淀Ti,在浓缩比值2.5、硫酸铵用量450g/L、沉淀时间90 min、煅烧温度900℃、煅烧时间90min的条件下,获得了TiO_2含量在93.4%以上的工业TiO_2,Ti总回收率达到95.19%以上。采用碳酸钙中和-氨水沉淀法从沉Ti后液中沉淀Nb,在中和溶液pH值约1.0、沉Nb溶液pH值约5.0、煅烧温度800℃、煅烧时间60min的条件下,获得了Nb_2O_5平均含量30.51%的Nb_2O_5精矿,Nb总回收率达到98.9%以上。     

炼钢脱磷的理论和实践

铁液脱磷的热力学关系含磷铁液的脱磷,只有在氧化性条件下才有可能。脱磷的最简单模型为5(?) 2(?)=P_2O_5(渣) (1)这个反应的标准自由能变化为ΔG_1~0=-168,600 133.0T氧和磷浓度都不大时,可假定其活度等于浓度。那时反应(1)的平衡常数可写作K_1=(a_(P_2O_5))/([O]~5·[P]~2) (2)因为ΔG~0=-RTlnK,从上面的ΔG_1~0得出logK_1=36,850/T-29.07 (3)假定渣中饱和了 P_2O_5,即 a_(P_2O_5)=1,则     

含铌铁水预脱硅的熔池反应及渣-铁平衡

本文探讨了在氧气底吹炉内进行含铌铁水预脱硅时的熔池反应规律,指出了硅铌选择性氧化的机理:铁水中铌的氧化反应主要发生在熔池内氧气射流区,而在初生渣上浮过程中,(Nb_2O_5)被[Si]所还原,达到了硅铌选择性氧化的效果。较大的熔池深度和较小的L/H(氧气射流长度/熔池深度)以及较好的动力学条件,可使硅铌选择性氧化反应趋近平衡状态,从而有利于铁水中硅铌的分离。     

添加剂对低品位稀土铌铁粗精矿还原焙烧过程微观分离机制的影响

研究了添加剂对低品位稀土铌铁粗精矿还原焙烧过程中Fe与稀土、Nb分离的影响。结果表明,31.9%TFe、3.16%REO、2.91%Nb_2O_5的稀土铌铁粗精矿直接还原焙烧,磁性物Fe品位仅为54.45%,非磁性物中稀土和Nb的回收率仅为44.28%和62.65%。添加15%Na_2SO_4、5%活性炭进行还原焙烧效果最好,产物中磁性物质Fe品位为89.32%,Fe回收率为91.47%,非磁性物质中REO、Nb_2O_5含量分别为5.36%、4.62%,其回收率分别达到96.09%和95.83%。微观结构研究结果表明,未加添加剂时,焙烧产物中Fe颗粒细小,且与其他矿物界限不清晰,大部分稀土、Nb晶粒聚集程度较弱,晶粒间结合不紧密,分选效果不理想。在Na_2SO_4和活性炭的协同作用下,还原焙烧产物中Fe、稀土和Nb晶粒均聚集长大,Fe与稀土、Nb和脉石矿物间界限分明,利于分离。     

铌-锰-铁的研制及应用

采用一种含Nb_2O_5～0.5％的平炉渣作原料,研制了含Nb～16％、Mn～50％的铌-锰-铁.炼钢时,采用此种铌-锰-铁合金剂,能有效地起合金化作用.成材加工时采用控制轧制,充份发挥了铌在钢中的微合金化作用,使钢材具有优良的综合性能,在合金铸铁中,加入微量的铌,明显地细化基体组织,提高力学性能,延长使用寿命.     

精炼渣与高锰高铝钢液的相互作用

摘要：为了研究精炼渣与高锰高铝钢液相互作用规律,以CaO-5%SiO2-Al2O3-8%MgO精炼渣与Fe-15Mn-10Al-0.7C高锰高铝钢液在1600℃的渣金反应为研究对象,分别在渣金反应5、15、30、60和90min时取钢样和渣样,通过钢液和渣成分变化进行了渣金反应动力学计算。结果表明：整个渣金反应过程中,钢液中［Al］和渣中SiO2不断降低、渣中Al2O3不断增加;精炼渣与高锰高铝钢液反应前期限制性环节为［Al］在边界层的传质,反应后期渣成分发生改变、黏度升高以及渣中固相颗粒形成,使得SiO2在渣中的传质条件恶化,SiO2向反应界面的传质成为渣金反应的速率限制环节;精炼渣与高锰高铝钢反应分3个阶段：初期反应剧烈、中期渣金界面形成尖晶石层并阻碍渣金反应、后期反应趋于稳定。