炼钢温度下小颗粒石灰石热分解反应机理

转炉喷吹石灰石粉造渣脱磷有利于提高其反应效率，在快速造渣同时还可资源化利用CO₂。为此基于热重-差热分析仪和高温管式炉，对小颗粒石灰石在炼钢温度下的分解行为进行研究。研究结果表明，升温速率越小，小颗粒石灰石分解反应开始温度和完成温度越低，且升温速率越大分解反应持续时间越短；粒径2.5 mm以下的石灰石颗粒均可以在1 000℃以下快速完成分解反应，且粒径越小分解越快，反应完成温度越低，可见转炉采用喷粉方式可减少造渣时间，提高冶炼效率；与N₂、空气、O₂气氛相比，在纯CO₂气氛下，石灰石热分解反应完成温度提高，但分解所需时间反而缩短1/3,随着CO₂分压增加，分解完成温度提高但分解速度加快；随着煅烧温度提高，不同颗粒度石灰石分解完全所需时间均有不同程度的缩短，且粒径越大缩短程度越明显；在同一煅烧温度下，随着石灰石颗粒度由小到大，石灰石完全转化所需时间呈现由长到短再到长的趋势。仅从小颗粒石灰石煅烧效率上讲，转炉喷吹石灰石粉粒径选取0.13～1.5 mm为宜。     

小颗粒石灰石快速煅烧高效脱磷试验

转炉喷吹石灰石粉造渣脱磷存在一定优势，基于热重-差热分析和基础试验，对小颗粒石灰石高温快速煅烧及造渣脱磷的机理进行研究。结果表明，小颗粒石灰石在610℃左右开始分解，860℃左右反应结束，且温度越高越有利于其分解。转炉采用喷吹石灰石粉方式造渣脱磷，可通过分批喷吹加入的方式缓和其快速温降效应。但局部温降利于脱磷反应的进行，因此需在造渣和脱磷上寻找温度平衡点。随着粒径减小，小颗粒石灰石分解速度反而变慢；平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒高温快速煅烧60 s后呈现出多孔活性石灰微观结构。随着煅烧时间的延长，石灰石转化率增大，但煅烧后的活性呈现先增大后减小的变化趋势。平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒煅烧60 s时，活性可达到350 mL以上。采用小颗粒石灰石配制脱磷剂进行铁水脱磷试验，终点钢水磷质量分数降至0.02%以下，脱磷率在83%以上；对比石灰造渣脱磷，小颗粒石灰石造渣脱磷速度较快，在保证造渣效果的前提下，石灰石分解耗热可降低局部熔池温度，利于脱磷反应的进行。研究结果可为小颗粒石灰石化渣脱磷工艺技术的开发和应用奠定理论基础。     

矿物晶体结构对石灰石煅烧过程中热爆裂的影响

竖式石灰窑在活性石灰的生产过程中,常因石灰石发生热爆裂导致局部超温,严重影响窑内耐材的使用寿命。本文分析矿物晶体结构、煅烧参数对于石灰石煅烧过程中发生热爆裂的影响。结果表明：热爆裂更多取决于晶体结构、晶粒大小和升温速度及热强度等,选用较小尺寸的细晶石灰石矿作为煅烧活性石灰的原料可避免或减少石灰石在煅烧过程中发生过热爆裂。     

石灰石高温快速煅烧分解反应动力学研究

采用热重分析技术,研究了石灰石在超高温条件下分解的动力学机理。利用大功率高温碳管炉,将粒径为15~20 mm的石灰石颗粒在1 350~1 500℃下快速煅烧,煅烧后的试样断口在扫描电镜下观察发现存在明暗交替的反应界面。据此,用随机成核模型对CaCO_3向CaO相变进行动力学分析。研究结果表明:试验条件下的石灰石热分解反应符合随机成核和随后生长机理模型,机理函数方程为G(α)=[-ln(1-α)]~n。温度在1 350~1 425℃和1 450~1 500℃石灰石分解反应级数n分别为1/2和1/3,前者受界面化学反应控制,反应活化能为110.81 k J/mol;后者受扩散控制,反应活化能为25.33 k J/mol。     

高温快速煅烧石灰的物化性质及微观结构的研究

转炉炼钢用石灰石代替活性石灰造渣是钢铁工业低碳和节能减排的重要举措。研究了粒径为12.5~15 mm的石灰石在1 450℃下快速煅烧5~15 min时得到的石灰的物理化学性质、活性度及其与微观结构变化之间的关系。结果表明:石灰石在1 450℃下煅烧5~10 min后,CO_2逸出留下的微气孔十分发达;继续延长煅烧时间CaO再结晶长大使微气孔逐渐消失,石灰结构致密化。反映在物化性质上,随着煅烧时间延长,石灰的气孔率迅速增加,10 min时达到最大值,之后迅速下降;体积密度的变化规律刚好相反;比表面积则随煅烧时间延长而下降。石灰的活性度在煅烧10 min时达到最大值。在高温快速煅烧条件下,CaCO_3分解由表及里,表层的CaO晶粒已经开始再结晶长大而致密化,颗粒内部CaCO_3仍在分解留下大量微气孔。     

高温快速煅烧石灰的活性度研究

模拟转炉余热在线高温快速煅烧石灰的条件,在实验室研究了煅烧温度、煅烧时间以及不同试样形式对高温煅烧的石灰活性度的影响规律。研究表明,12～15mm石灰石颗粒在1300-1400℃煅烧7min,石灰活性度大于335mL,且石灰活性度随煅烧温度升高而升高;当煅烧超过12min后,石灰开始过烧,活性度明显下降。增大石灰石试样...     

可用于炼钢造渣的若干富含碳酸钙矿石的物性考察

对富含碳酸钙的石灰石、方解石、冰洲石的矿石及煅烧后的宏观微观状态和热物性进行了差热、X射线衍射和扫描电镜分析等试验分析,研究了它们的结晶程度、粉化程度和煅烧后CaO晶粒大小和晶格畸变等因素,得出:矿石晶粒度越大煅烧后越容易碎裂;方解石、冰洲石的分解温度都与石灰石相近,可以如石灰石一样用于转炉造渣,但分解时耗热量略有不同;4种矿石在马弗炉内以10℃/min的速率升温至820℃立即取出,CaO的晶粒尺寸约为61~85 nm,相对于石灰石,晶粒较大的方解石、冰洲石煅烧所得CaO晶粒更小,晶格畸变更大,具有更高的活性,更有利于炼钢化渣。     

湿固相机械法制备氧化铈抛光粉

以大比重碱式碳酸铈为前驱体,通过搅拌球磨和煅烧来制备氧化铈抛光粉。首先用正交试验法研究了球磨时间、球料比、液固比等因素对球磨产物的粒径及分布的影响,确定了影响产物粒径大小的因素排序是球料比球磨时间液固比,最佳球磨条件为液固比1∶1,球料比7.5∶1和球磨时间5 h。在不同温度下对最优条件下所得球磨产物煅烧制备了氧化铈,评价了它们的抛光性能与其形貌、粒径大小及分布、Zeta电位的关系。证明800℃和900℃煅烧所得氧化铈粒径小、粒度分布窄、Zeta电位为负值,随着煅烧温度的进一步升高,颗粒急剧增大,Zeta电位绝对值减小。对K9玻璃的抛光速率随煅烧温度升高先增大而后降低,在900℃时呈最大值,材料去除速率(MRR)达342.31 nm/min,抛光表面的均方根(RMS)粗糙度为0.286 nm。此时的氧化铈颗粒为类球形,SEM观察的一次粒子平均粒径为114 nm。     

煅烧方式和添加剂对碳热还原法制备氮化铝粉末的影响

以工业氢氧化铝和乙炔黑为铝源和碳源,采用碳热还原法制备了氮化铝粉末,讨论了煅烧方式和添加剂对制备氮化铝粉末的碳热还原反应的影响。利用原料的差热-热重分析,制定了有利于氮化反应的升温制度:870℃之前缓慢升温,870℃至反应温度为快速升温过程。通过对所合成的产物进行XRD检测分析表明:与传统电阻炉煅烧相比,采用微波煅烧能有效降低氮化铝粉末的合成时间和合成温度;结合添加剂D的加入,可使得前驱物在合成温度为1 400℃、反应时间为1h的普通氮气气氛下完全转化为氮化铝,添加剂D具有良好的氮化铝催化合成效果,能有效地提高氮化率。     

升温速率对金红石型二氧化钛颜料性能的影响研究

以工业偏钛酸为原料,经过漂白、洗涤、盐处理和煅烧制备金红石型二氧化钛,考查了煅烧过程升温速率对二氧化钛颗粒晶体结构和颜料性能的影响,并对样品进行XRD、SEM、激光粒度及颜料性能测试分析。结果表明:升温速率对二氧化钛颗粒的相转变、表面形貌、粒子大小及分布和颜料性能有显著影响,升温速率越快,有利于促进二氧化钛颗粒相转变和粒子成长,但易出现烧结,导致粒径过大且分布宽。适宜的升温速率为1.2℃/min,所得二氧化钛粒径为252 nm,分布最窄,球形度好,颜料性能最佳。     

煅烧温度对锐钛型钛白颜料性能及粒径的影响

研究了煅烧温度对锐钛型钛白消色力、白度、形貌及粒径的影响规律,并通过拉曼光谱、颜料性能检测、SEM对煅烧样品进行表征。结果表明:随着煅烧温度从915℃增加至970℃,消色力逐渐增加,蓝相逐渐降低;较高煅烧温度下钛白粒子将发生烧结,平均粒径增大至310 nm,且不均匀。935~945℃为最佳煅烧温度,得到的钛白粒径为260 nm,粒度分布较窄,消色力大于1 500,蓝相大于4.0。     

高密度碳酸稀土制备超细抛光粉的研究

以高浓度稀土料液为原料,高温下制备的稀土碳酸盐为高密度碱式碳酸稀土,然后以高密度碳酸稀土为原料,采用高温爆裂法制备超细稀土抛光粉。通过SEM、粒度测定、抛光测定对样品进行表征。研究了不同的煅烧模式、爆裂温度、老化时间和老化温度对稀土氧化物形貌、粒度和性能的影响。结果表明:高密度碱式碳酸稀土在900℃~950℃高温爆裂、900℃~1000℃老化3 h~4 h,得到粒径D50为290 nm左右,分散性、抛光效果较好的超细稀土抛光粉,并可实现超细稀土抛光粉工业化生产。     

石灰石在转炉炉渣中分解行为的机理

针对转炉使用石灰石代替石灰炼钢造渣速度加快的现象,研究将FeOx、SiO2和MnOx按照一定的配比与CaCO3混合来模拟石灰石在转炉炉渣中的环境,通过热重-差热（TG-DTA）同步热分析试验探寻其分解规律。研究结果表明,炉渣组分能够明显降低石灰石的分解温度,提升石灰石的分解速度。将混合试样在管式炉煅烧后经X射线衍射分析后发现,CaCO3的分解产物能够与炉渣组分结合生成氧化物或者固溶体,从而降低CaO的活度。     

颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置,在一定表观气速条件下,研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流.根据对黏结失流影响程度的不同,可将矿粉颗粒分为三个粒径区间:中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒;还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒;还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒.分别对他们不同的影响机理进行了分析.研究还发现在正常流化条件下,随着矿粉颗粒粒径的增大,还原失流后床层的膨胀幅度会减小.      

液相水解制备纳米TiO_2的研究

以TiC l4和正辛醇为原料,通过液相水解法制备出粒径较小、分散性较好的纳米二氧化钛粉体。利用X-射线衍射和透射电镜等检测方法对二氧化钛粒子特性的影响因素进行探讨。结果表明,随着煅烧温度的升高,纳米TiO2颗粒呈增大趋势,分散性越来越差,晶相由锐钛矿相向金红石相转变。煅烧时间对纳米TiO2的粒径大小和晶相影响较小,对纳米TiO2分散性影响较大。随着TiC l4浓度变大,TiO2粒径变小,但分散性变差。水解温度越高,纳米TiO2粒径越大,颗粒分散性越差。     

氟碳铈精矿的煅烧分解

本文研究了温度和粒度对氟碳铈精矿煅烧分解速率的影响，确立了保证氟碳铈精矿煅烧分解完全的温度和时间条件，对不同分解温度下的煅烧产物进行了鉴定和分析。     

前驱体煅烧法制备CeO2颗粒及其抛光性能的研究

以Ce(OH)₃为前驱体,采用前驱体煅烧法制备CeO₂抛光粉。通过调节煅烧温度、升温速率和保温时间获得的具有不同比表面积的CeO₂颗粒样品,将样品球磨破碎,制备出中位粒径为(1.0±0.1)μm的CeO₂抛光液。通过分析CeO₂抛光液对K9玻璃的抛光切削量和表面粗糙度Ra值来评价其抛光性能,采用比表面仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等表征手段对样品的比表面积、物相组成、微观组织结构和抛光玻璃表面粗糙度进行分析,结果表明:前驱体Ce(OH)₃煅烧可以制备具有立方萤石结构、尺寸均匀的纳米级CeO₂抛光粉,煅烧温度的升高,保温时间的延长和升温速率降低均会使CeO₂颗粒的比表面积减小。CeO₂颗粒的比表面积是其抛光性能的关键,比表面积越小切削能力越强,本实验样品对K9玻璃的切削量最大可达900 nm·min^-1,此外,比表面积对玻璃抛光质量也有重要影响,在比表面积为5 m²·g^-1时,获得的玻璃表面粗糙度小,玻璃表面质量高。     

反相微乳液和碳吸附耦合法制备Y2O3纳米粉体及表征

采用反相微乳液和碳吸附法制备了氧化钇纳米粉体,探讨了碳黑的加入量对粉体比表面积的影响,得到最佳的碳黑量.分别采用XRD、TEM、BET和TG分析了不同温度下煅烧所得粉体的物相、颗粒度、分散性和比表面积以及前驱体热分解特性.实验结果表明,700℃焙烧的粉体呈现良好的分散状态,比表面积为89.5m2·g-1 ,平均颗粒直径为10nm,随着烧结温度的升高,粉体的粒径逐渐增大.     

碳铵沉淀法制备纳米氧化铈的研究

采用碳铵沉淀工艺进行了纳米氧化铈制备的研究,探讨了表面活性剂的加入量对氧化铈颗粒大小的影响,随着表面活性剂量的增加氧化铈颗粒粒径减小;煅烧温度对氧化铈粉末性能影响较大,随着煅烧温度的升高氧化铈粉末的晶粒尺寸增大,比表面积减小,煅烧温度为450℃时就已经形成了立方相的氧化铈。优化工艺条件制备出了单一粒径小于50nm、团聚体粒度重量累积中值粒径D50<150nm,粉末比表面积大于15m2/g,粉末的团聚常数(D50/DBET)小于6,形状为球形的纳米氧化铈粉末。     

不同石灰石粒径下套筒窑预热高度分析

由热烟气与石灰石之间的热平衡,利用逆流换热的对数平均温差,提出了一种简化算法,进行不同粒径下石灰竖窑预热高度的分析及计算,并以现有煅烧40~80 mm粒径石灰石的500 TPD套筒窑为研究对象,通过逆流换热对数平均温差法进行不同粒径下预热高度的分析及计算,为在同等产量下改烧较小粒径石灰石时套筒窑预热高度进行调整提供依据。