铁尾矿碱浸出过程动力学

以铁尾矿为原料,研究了矿中SiO2的NaOH浸出过程,确定了铁尾矿用碱（NaOH）浸出过程中,影响SiO2浸出率的主要因素为：铁尾矿和NaOH与水的固液比,浸出反应温度,浸出反应时间．以此为条件,研究了铁尾矿在碱溶液中浸取SiO2反应的动力学行为．结果表明：铁尾矿中SiO2浸出的最佳因素为,固液比1：2,反应温度110℃,反应时间6h．SiO2的浸出动力学过程可用界面反应模型来描述,其浸出反应动力学方程为1-（3-x）2/3＋2（1-X）=k2t,表观活化能约为14．2kJ／mol,属于固体内扩散控制．     

调质高炉渣均质化的可行性研究

 以实际生产高炉渣为原料,以铁尾矿为调质剂,采用测定熔渣黏度的方法确定调质高炉渣均质化过程,反映了铁尾矿的熔化、溶解和扩散的均匀化过程。并通过渣样中SiO2质量分数测定以及调质渣中矿相组成等方法验证了通过黏度测定调质高炉渣均质化的可行性。结果表明,同一酸度系数[Mk]下,调质高炉渣黏度随恒温时间的延长呈先下降后上升,最后趋于平稳的变化趋势;调质高炉渣均质化时间随铁尾矿添加量的增加而延长;当铁尾矿加入量大于15.88%时,调质高炉渣均质化时间显著延长;随着恒温时间进一步延长,试样上、中、下部SiO2质量分数趋于一致,而试样矿相组成与充分均质的调质矿渣一致,这说明通过黏度测定炉渣均质化的方法是可行的。中试试验证实,随着酸度系数的增加,纤维丝的直径增加,化学稳定性增强,纤维质量符合国家生产标准。     

高炉熔渣制备矿渣棉调质剂的研究

针对高炉渣制备矿渣棉的调质过程,研究铁尾矿、碱度、MgO和Al2O3含量对高炉渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:铁尾矿能够使高炉渣由短渣特性向长渣特性转化,黏度变化更加平稳,但铁尾矿加入量超过20%后,熔渣黏度和熔化性温度增加,不利于熔渣直接制备矿渣棉;采用化学纯试剂对高炉渣进行调质时,碱度升高使得熔渣黏度向短渣特性进一步转化,熔化性温度升高,不利于熔渣流动性的提高;随着MgO含量增加,熔渣黏度和熔化性温度均呈现先降低后增加的趋势,MgO含量在8%~10%时,熔渣流动性较好;研究中Al2O3含量相对较小,Al2O3含量变化时,熔渣黏度和熔化性温度变化较小,对熔渣流动性影响较小。     

铁尾矿高温熔化过程中的图像分析聚类模型研究

本文针对铁尾矿的溶解过程进行研究,借助CCD视频拍摄系统每隔1秒获取1张溶解过程的图像,以铁尾矿在熔渣中的溶解作为研究对象,首先截取含有铁尾矿的部分图像,然后采用层次聚类将图像聚类,通过聚类结果统计整张图像以及所截取的铁尾矿的图像的像素值个数等数据计算出二氧化硅面积,进而拟合铁尾矿随时间变化的面积方程,通过求导得到面积变化率。由此,该非接触式的研究实现了复杂的熔化过程到其变化规律的数据信息的转变,为高温熔化过程建立了可靠的时序规律,为生产实践提供强有力地理论基础,一定程度上避免了反复试验带来的各种损失。     

铁尾矿煅烧酸浸法制备白炭黑及动力学研究

铁尾矿是钢铁工业生产过程的废弃物,目前堆存量已超过百亿吨,考虑其千亿元以上的潜在价值,将其作为二次资源回收利用将成为必然趋势。铁尾矿成分主要以SiO₂为主,因此从铁尾矿中提取SiO₂再利用是实现其资源化利用的重要发展方向。通过对河北某钢厂铁尾矿成分解析发现,其SiO₂的含量达到68.64%,其中硅的氧化物主要以石英、钠长石、滑石等晶体形式稳定存在于尾矿中。因此提出采用煅烧酸浸法制备白炭黑。具体工艺为：首先对铁尾矿进行高温碱熔活化预处理,再通过酸浸法制备白炭黑。最终确定了最佳碱熔煅烧-酸浸工艺参数：活化温度为850℃、活化时间为2 h、Na₂CO₃/SiO₂=1:1.5;酸浸过程溶液pH值为7,搅拌温度60℃。在此条件下,铁尾矿硅元素的提取率可达到86.43%,酸浸得到的白炭黑SiO₂含量达到92.26%。此外,对铁尾矿不同升温速率条件下的碱熔煅烧过程进行了动力学研究,推导出碱熔煅烧过程的数学模型,为铁尾矿活化焙烧工艺提供理论依据。     

铁酸盐粘结相熔化速率及对烧结强度的影响

 考察了添加SiO2和Al2O3对铁酸钙（铁酸一钙CaO·Fe2O3和二铁酸钙CaO·2Fe2O3）熔化速率的影响。同时考察了铁酸盐添加SiO2和Al2O3对以其为粘结相的烧结试样强度的影响。试验结果表明：铁酸一钙中添加SiO2和Al2O3促进了熔体的形成;而二铁酸钙添加SiO2和Al2O3则抑制了其熔体的形成。在CF中添加SiO2和Al2O3对烧结试样强度的影响中,当添加w(SiO2)=2%和w(Al2O3)=4%时获得相对较大的烧结强度;而在CF2中添加SiO2和Al2O3则对烧结试样强度有不利影响。     

铁尾矿在高炉熔渣调质过程中热力学行为的研究

为进一步研究和优化不同铁尾矿配比在调质过程中与高炉熔渣间的优化匹配关系。在调质特性的基础上,基于热平衡原理和数学模型,利用热力学软件Fact Sage7.0模拟计算不同配比的铁尾矿对高炉熔渣体系热力学的影响,结合三次样条插值算法得出铁尾矿为调质剂高炉炉渣的熔化性温度的关系,模拟出在不同温度下不同配比的铁尾矿在适宜酸度内高炉熔渣体系的温降关系,并利用遗传优化灰色神经网络的算法对不同配比的调质剂铁尾矿与热补偿量之间的优化匹配关系进行模拟和预测,为研究铁尾矿调质机理提供了理论参考。     

铁尾矿制砖研究与利用现状

本文简述了铁尾矿的资源状况,在对其成分性质分析的基础上介绍利用铁尾矿制作各种砖的研究现状与成果,说明了利用铁尾矿制砖是一项实现二次资源开发利用,生产高附加值产品的有效途径.     

铁液中Al2O3纳米颗粒溶解和熔化的热力学研究

与块体材料相比,纳米材料尺寸小、界面能大,导致其溶解和熔化过程的热力学不同于块体材料.从理论上推导了Al2O3纳米颗粒在铁液中的元素平衡溶度积以及熔化温度与颗粒尺寸之间的关系,结果表明,随颗粒尺寸减小,平衡溶度积逐渐增加,熔化温度逐渐下降,而且粒径越小,平衡溶度积和熔化温度的变化率越大.经计算,1873K铁液中Al2O...     

SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响

摘要：由于近年来低品位铁矿石的使用量增加,导致烧结过程中SiO2含量升高。SiO2是烧结矿中主要的脉石成分,其含量的变化与烧结矿最终质量密切相关。运用X射线衍射、光学显微镜和SEM-EDS方法研究了SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响。研究结果表明,随着SiO2含量的增加,CaO-Fe2O3-SiO2熔体结晶产物中CaFe2O4(CF)含量减少而富铁铁酸钙(SFC)含量增加,CaFe2O4和SFC分别以块状和板条状析出,SFC的晶体结构随着SiO2含量的增加从Ca36Fe144O25-2向SFCA-I转变;当SiO2的质量分数超过3.0%时,椭圆状的Ca2SiO4（C2S）从熔体中结晶,其含量随SiO2含量的增加而增加,另有大量圆点状玻璃相分布于铁酸钙基体表面。     

覆铜板废边角料熔炼渣熔化温度研究

覆铜板废边角料是一种具有明显“高硼低铁”特征的电子废料,为使覆铜板废边角料冶炼过程中具有合适的熔化温度,采用化学试剂配置合成了17组“高硼低铁”渣,利用RDS-2010型智能测试仪通过半球熔点法测定其熔点。对所测得数据进行了多元非线性回归分析,得到了熔化温度与熔炼渣化学组成之间的数学表达式,基于回归方程考察了FeO含量（w（Feo））、Fe₃O₄含量（w（Fe₃O₄））、Al₂O₃含量（w（Al₂O₃））、B₂O₃含量（w（B₂O₃））及钙硅比（m（Cao）/m（SiO₂））单一组分变化对熔炼渣熔点的影响规律。结果表明,回归方程预测值与实际值吻合度较高;熔化温度在熔渣组成成分范围内低于1 100 ℃,具有良好的冶炼性能;熔渣的熔化温度随着w（Fe₃O₄）、w（Al₂O₃）的增加而升高,随着w（Feo）、w（B₂O₃）、m（Cao）/m（SiO₂）的增加而下降。研究结果为电子废料的绿色回收提供数据支持。      

硫化铅精矿搭配硫尾矿渣富氧顶吹炼铅渣型理论分析

基于富氧顶吹直接炼铅技术,提出硫化铅精矿搭配硫尾矿渣炼铅工艺,以实现硫尾矿渣的综合利用。熔炼过程渣型决定了炉渣的性质,进而影响熔炼过程能否顺利进行。根据熔炼过程渣相组成特点,以PbO-FeO-Fe₂O₃-SiO₂-CaO-ZnO渣系为研究对象,采用FactSage热力学软件计算并绘制该渣系相图。研究温度、w(Fe)/w(SiO₂)、w(CaO)/w(SiO₂)及ZnO质量分数等因素对炉渣熔化温度及液相生成区的影响。理论研究表明,w(CaO)/w(SiO₂)的变化对炉渣熔化温度的影响与w(Fe)/w(SiO₂)不同,且w(CaO)/w(SiO₂)影响更为显著。炉渣中ZnO质量分数在6%~14%范围内增大时,炉渣的熔化温度变化较小;但当ZnO质量分数进一步增大时,炉渣的液相区逐步减小。在保证熔炼过程顺利进行的前提下,渣中ZnO的质量分数可控制在8%~10%范围内,有利于增大炉渣的液相区面积。验证试验表明,在熔炼温度为1 150 ℃、w(CaO)/w(SiO₂)= 0.3、w(Fe)/w(SiO₂) =0.8条件下,采用富氧顶吹熔炼处理硫化铅精矿搭配硫尾矿渣可顺利进行,熔炼过程金属直收率为8%,渣中铅质量分数可达49.12%,烟尘率为13.18%。     

B2O3作助熔剂对CaO基精炼渣系熔化温度的影响

研究了B₂O₃对低碱度[(CaO)/(SiO₂)=3～4]和高碱度[(CaO)/(SiO2)=5～7.5]两个系列CaO基精炼渣熔化温度的影响。结果表明,用B₂O3比用Al₂O₃和CaF₂更有效降低CaO基精炼渣系的熔化温度,对低碱度渣系,B₂O₃替代渣中的部分CaF₂、Al₂O₃以及SiO₂,都能有效降低渣的熔化温度;对高碱度渣系,B₂O₃替代CaF₂作助熔剂时,可实现在高(CaO)/(SiO₂)和(CaO)/(Al₂O₃)下造具有超低熔化温度的CaO基精炼渣,既可提高造渣速度,又可提高渣的脱硫磷能力和吸收硅、铝脱氧产物的能力。     

电弧炉返回法冶炼Crl3型不锈钢工艺优化实践

通过提高返回比并使炉料小型化,控制冶炼过程开始吹氧温度、升温速度和终点温度,将高熔点、低碱度渣系优化为CaO/SiO21.4～2.5的高碱度、低熔点的45.6～53.6 CaO-21.6～32.0 SiO₂-3～13 Cr₂O₃-5～10MgO-5～10 Al₂O₃-0～5 CaF₂复合渣系,以及采取合理的供电制度等工艺措施,使不锈钢冶炼时间缩短30 min/炉,电耗降低75 kWh/t,电极消耗降低1.89 kg/t,炉龄提高64次,渣中Cr₂O₃含量降低到6%～12%。     

曲轴钢CaO-CaF2-SiO2-Al2O3四元渣系组分活度的热力学计算

ANF-8渣系是目前曲轴钢电渣重熔工艺常用的渣系,具有很强的脱硫、脱磷以及去除非金属夹杂物能力,但是渣系碱度较高,钢液容易出现吸氢增氧问题,从而降低钢材的综合性能,而适当加入SiO₂可以减少此类问题的发生。针对SiO₂质量分数对ANF-8渣系性能影响的问题,采用共存理论,以ANF-8渣系为基础,对不同温度下、不同SiO₂质量分数的炉渣组元活度进行计算,对渣系组分的活度变化规律进行定量分析,进而达到优化高温下渣系热力学性能的目的。由计算结果可知,加入SiO₂对渣系组元的活度影响较大,渣中CaO活度下降,CaF₂、SiO₂和Al₂O₃的活度上升;温度变化对各组元活度的影响不大。对渣系方案的SiF₄平衡分压,炉渣的熔点、黏度、表面张力以及夹杂物类型进行统计分析,得出质量分数为6%的SiO₂含量能够提升炉渣的整体性能。     

电渣重熔过程中渣成分变化的研究

采用热重-差热分析法对AH6(70%CaF₂)、M-1(42%CaF₂)、L-3(15%CaF₂)和F-2(无CaF₂)4种重熔渣进行热重-差热分析,利用X-射线衍射(XRD)技术对高温熔炼渣结构进行检测。结果表明,CaF₂与渣中其他氧化物发生反应生成的氟化物气体导致渣系失重,并造成初始渣成分和终点渣池的渣成分存在明显差异;随初始渣CaF₂含量的增加,氟化物失重率增大,1 500℃时AH-6、M-1、L-3和F-2渣的失重率分别为11.92%、7.84%、4.87%和0.38%。XRD检测高温熔炼渣发现渣池中出现结构复杂、熔点较高的2CaO·SiO₂(2 130℃)、3Al₂O₃·2SiO₂(1 750℃)、CaO·6Al₂O₃(1860℃)和11CaO·7Al₂O₃·CaF₂(1577℃)等物质,导致渣皮形成过程中发生成分偏析,使电渣重熔全过程中渣池的化学组成和渣壳相组成无法始终保持恒定。      

辐射对气淬渣滴冷却换热的影响

液态钢渣气淬粒化成功的关键在于粒化后液滴的快速冷却固化,渣滴冷却过程的传热方式主要为对流和辐射在构建的渣滴冷却过程数学模型的基础上,利用4阶Runge-Kutta方法重点研究了辐射对渣滴冷却过程的影响规律。结果表明,渣滴冷却经历液相冷却成核、潜热释放和固相冷却3个阶段;在没有考虑辐射换热情况下,渣滴(/%:29.94FeO、2.05Fe₂O₃、42.18CaO、9.33MgO、15.92SiO₂、2.09MnO、1.25Al₂O₃、2.24P₂O₅)在293 K氮气中由1 723 K降温至1 073 K需要606 ms,比综合考虑对流和辐射时的冷却时间延长了17.2%,说明在计算渣滴温降速率时辐射换热的影响不容忽视。     

磷在多相脱磷转炉渣中的分布

 为了研究碱度、TFe含量对炉渣物相以及磷在不同物相中分布的影响,对3种不同成分脱磷转炉渣的微观结构进行形貌和成分分析对比。当炉渣中FeO含量较高、碱度中等时,炉渣在冶炼过程高温状态下处于液态,在取样空冷条件下析出FeO含量高的枝状晶体结构和CaO-SiO₂-(FeO)基体相,基体相中P₂O₅质量分数约为6.5%。当炉渣中FeO含量较低、碱度较低时,炉渣在冶炼过程高温状态下处于液态,在取样空冷条件下析出相和炉渣总成分相差不大。当炉渣的碱度中等、TFe含量控制合适的情况下,炉渣在冶炼过程高温状态下处于固液共存区域,形成液相和2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体,固溶体中P₂O₅质量分数为30%～40%。当炉渣处于C₂S和液相渣的共存区域时,2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体的析出使得炉渣液相中P₂O₅活度降低,使得铁水中磷向液相渣中传递,脱磷反应程度更高,脱磷效果较好。     

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。     

电渣重熔用含氟渣系界面性质的研究进展

钢的电渣重熔过程主要发生在电极熔化末端熔滴形成阶段,通过渣对钢中夹杂物吸附和溶解的渣洗作用达到提纯和净化钢液的目的,而渣-钢-夹杂物的界面张力密切影响这一过程。本文根据国内外关于电渣重熔过程常用含氟渣系界面性质的研究成果,分析了渣中CaF₂、CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂等组元及温度对熔渣表面张力的影响规律及内在机理,同时总结了渣-钢界面张力随渣、钢成分及熔体温度、熔渣碱度的变化规律。建立电渣重熔用含氟渣系界面性质参数的经验公式和计算模型是该领域的研究方向。