高炉渣液相生成行为与结晶过程的热力学研究

根据实际高炉炉渣的化学组成,利用FactSage热力学软件结合实验研究对不同组分条件下高炉渣的冶金行为进行探究从而得出二元碱度R_2、w(MgO)/w(Al_2O_3)和Al_2O_3含量对高炉渣熔化温度以及液相生成行为与结晶过程的影响。结果表明:熔渣的开始结晶温度处于液相生成区间即熔化区间内,当R_2在0.9～1.2、w(MgO)/w(Al_2O_3)在0.35～0.60、Al_2O_3质量分数在12%～17%的范围内增加时可促进黄长石的生成而抑制硅灰石和假硅灰石的生成,促进高炉熔渣的液相生成。R_2每增加0.1,熔化终了温度升高约34.3 K;w(MgO)/w(Al_2O_3)每增加0.1,熔化终了温度升高约32.0 K;Al_2O_3质量分数每增加1%,熔化终了温度升高约7.6 K。     

Al_2O_3、MgO交互作用对复合铁酸钙生成影响机理

为了探索复合铁酸钙的生成机制以优化烧结工艺,提高烧结矿质量,采用相平衡法研究了准化学平衡条件下Al_2O_3与MgO在烧结中的行为。结果表明,Al_2O_3和MgO的共同存在有利于复合铁酸钙(silico-ferrite of calcium and alminum,简称SFCA)的生成,但存在着交互作用,MgO促进赤铁矿分解生成磁铁矿,Al_2O_3的存在可抑制MgO的作用,减少磁铁矿生成,尤其在Al_2O_3质量分数较高时,MgO促进磁铁矿生成能力降低,促进SFCA生成作用增强。当MgO质量分数为2%时,添加质量分数2%的Al_2O_3矿相中磁铁矿质量分数快速降低,SFCA质量分数快速增加;随着Al_2O_3质量分数升高,SFCA晶面间距减小,晶体结构稳定性增强,有利于SFCA的生成;Al_2O_3质量分数超过3%后,孔洞结构增多,SFCA质量分数增加变缓,磁铁矿质量分数呈降低趋势,赤铁矿质量分数有升高趋势。     

Al_2O_3和MgO对炉渣热焓的影响及热力学分析

为了研究Al_2O_3和MgO对炉渣热焓、Al_2O_3和MgO活度及炉渣液相区的影响,以酒钢高炉炉渣成分为基础,通过Factsage热力学软件计算了不同组分炉渣的热焓、活度和液相区变化。结果表明,随着Al_2O_3和MgO含量的增大,炉渣热焓值均逐渐增大,Al_2O_3和MgO在炉渣液相中的活度也逐渐增大。炉渣液相区随着Al_2O_3和MgO含量的提高及温度的升高而扩大,根据炉渣实际成分,当Al_2O_3含量低于10%,适当降低碱度和MgO含量可扩大炉渣液相区,当Al_2O_3含量大于10%时,提高碱度和MgO含量有利于液相区的扩大。     

Al_2O_3和SiO_2对烧结液相生成影响的研究

通过研究Al_2O_3、SiO_2对烧结液相生成的影响及分析实际烧结生产中烧结矿Al_2O_3/SiO_2比值不同范围下对转鼓强度的影响,得出烧结配料Al_2O_3/SiO_2控制在0.30~0.355有利于烧结矿质量的提高。在此基础上,进一步探讨了马钢烧结配料Al_2O_3/SiO_2应该控制的水平及3个炼铁总厂烧结矿现Al_2O_3水平下SiO_2含量适宜的控制范围,并提出了针对性的调整建议。     

MgO和Al_2O_3含量对铁酸钙生成的影响

铁酸钙作为高碱度烧结矿的黏结相,对烧结矿冶金性能的影响极其重要。研究了其生成过程受MgO、Al_2O_3的影响。根据铁酸钙研究基础在CaO、Fe_2O_3固定配比原料中加入不同量的MgO和Al_2O_3,烧结后进行X射线衍射分析,并结合金相显微镜的观察,分析MgO、Al_2O_3的对铁酸钙生成的影响。研究表明:在0.5%～2.5%范围内,随MgO含量的增多,铁酸钙先增多后减少,在1.5%～2.0%取得最大值,且MgO含量为2.0%时,矿相结构较为理想;Al_2O_3可以促进铁酸钙中Fe_2O_3的固溶和二元铁酸钙中的液相生成,从而促进铁酸钙向复合铁酸钙转化。     

MgO/Al2O3对烧结矿冶金性能的影响

采用实验室烧结杯试验装置,研究MgO/Al_2O_3在0.8～1.2时,MgO/Al_2O_3对烧结矿强度、粒度组成、RDI和RI的影响,采用金相显微镜和X-射线衍射仪对烧结矿微观结构和矿物组成进行分析。表明:随着MgO/Al_2O_3的增加,烧结矿强度呈先升高后降低的趋势,且当MgO/Al_2O_3为1.0时,强度最好,10～40 mm粒度所占比例为58.85%。随着MgO/Al_2O_3由0.8增加到1.2的过程中,烧结矿RDI得到改善,还原性变差。当MgO/Al_2O_3在0.9～1.0时,球团矿微观形貌和矿物组成较好,在此范围内,赤铁矿和复合铁酸钙数量较多,强度较好。在用进口矿和本地磁铁矿搭配烧结时,MgO/Al_2O_3控制在0.9～1.0范围内,微观形貌和冶金性能较好。     

MgO/Al_2O_3对复合铁酸钙润湿性和黏度的影响

本文以烧结矿最主要粘结相复合铁酸钙为研究对象,探究了复合铁酸钙物性随MgO/Al_2O_3比值的变化规律。通过改变复合铁酸钙的MgO、Al_2O_3含量研究了不同配比组成的复合铁酸钙的黏度特性和其溶化后与Fe_2O_3间的润湿性。结果表明:同一温度下,复合铁酸钙的黏度随MgO/Al_2O_3比值的增大而减小;随MgO/Al_2O_3比值的增大,润湿角整体呈现先减小后增大的趋势,在MgO/Al_2O_3=0.66附近取得最小值。     

MgO/Al2O3对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质熔渣析晶行为的影响

为了探究MgO/Al_2O_3对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质高炉熔渣析晶行为的影响,利用Factsage热力学软件模拟了不同MgO/Al_2O_3时调质高炉熔渣降温过程中的理论析晶温度和析晶种类及含量,在实验室条件下以化学纯试剂模拟制备不同MgO/Al_2O_3高炉熔渣,利用XRD和SEM定性分析了不同MgO/Al_2O_3调质高炉熔渣的析晶行为。结果表明:不同MgO/Al_2O_3调质高炉熔渣均出现析晶现象,析出相主要是钙镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO_2)和钙铝黄长石(2CaO·Al_2O_3·SiO_2),且析出相含量随MgO/Al_2O_3的变化呈规律性变化;不同析出相的开始析出温度和熔渣的固相开始析出温度随MgO/Al_2O_3值变化呈规律性变化,当MgO/Al_2O_3为0.6时,熔渣固相开始析出温度最低,为1 406.83℃,此时析晶活化能最大,此时体系最稳定。     

MgO对铁矿粉烧结液相生成特性的影响

通过液相生成特性实验,研究了MgO含量对CaO-SiO_2-FeOx-Al_2O_3-MgO体系液相生成特性的影响。结果表明:随着MgO含量的增加,体系液相量呈先增加后降低的趋势;当MgO含量为2. 0%时,体系液相量最多,当Mg O含量超过2. 0%时,高熔点粘结相比例增加,不利于液相量的生成。利用Fact Sage热力学模拟软件对不同MgO含量下的CaO-SiO_2-Fe O_x-Al_2O_3-Mg O体系液相量进行了热力学分析,模拟结果表明:不同MgO含量下的液相量随着温度的升高而增大,当温度一定时,烧结过程中的液相量随着Mg O含量的增加而变小。由此可知,试验分析与模拟结果相一致,Fact Sage起到了很好的补充说明作用。利用试验分析和Fact Sage模拟软件相结合的方法能更好地分析出烧结过程中液相量的变化。     

Al_2O3添加物对MgO部分稳定ZrO_2性能的影响

本文研究Al_2O_3添加物对MgO部分稳定ZrO_2(Mg-PSZ)性能的影响。采用ZrO_2,Mg(OH)_2·4MgCO_3·6H_2O和Al_2O_3为原料,配成不同Al_2O-3(0～2％)含量的五种试样,经热塑法成型,>1750℃烧成。试验结果表明:(1)Mg-PSZ中加人Al_2O_3(1～1.5％)能促进烧结、提高其致密度、抗蚀性及抗热震性,但对其电子电导特征氧分压影响不大。(2)添加Al_2O_3的Mg-PSZ的相变温度比ZrO_2原料的相变温度约低100～200℃。(3)添加的Al_2O_3与从c-ZrO_2(ss)脱溶出来的MgO生成镁钼尖晶石,分布于ZrO_2晶界处。     

液态高铅渣中Al2O3、MgO及渣型变化对侧吹炉中生成Fe3O4的影响及控制

通过对Florian K模型的应用,根据生产中数据,从实践和理论方面研究了液态高铅渣中Al_2O_3、MgO含量对生成Fe_3O_4的影响,Al_2O_3、MgO含量越高液相区中生成稳定Fe_3O_4区域范围越大,两种物质含量可能存在叠加效应。液态高铅渣型变化对炉内生成Fe_3O_4区域范围有影响,在渣中存在Al_2O_3、MgO时更容易在侧吹炉炉内生成Fe_3O_4,在生产过程中需要根据原料和底吹炉渣中物质含量对工艺进行实时的调整,避免产生泡沫渣和喷炉等影响生产的状态出现。     

高炉氧化镁渣的选择研究

本文用混料回归设计来进行高炉MgO渣性能的研究。MgO对熔化性温度的影响由Al_2O_3决定。碱度和MgO量的增加,使炉渣熔化性温度升高。对一定的Al_2O_3相应有一最大允许MgO量。CaO和MgO对脱硫效果的置换关系由SiO_2来决定。当SiO_2>41.1％,用MgO代替CaO,L_s增大,反之则不然。高炉合适MgO渣可根据高A1_2O_3、高MgO,高Al_2O_3、低MgO,低Al_2O_3、高MgO等生产条件配合选定。     

高钛型高炉渣熔化性温度影响因素分析

针对增加钒钛磁铁矿使用比例渣中TiO_2质量分数提高后,对二元碱度以及MgO、TiO_2和Al_2O_3质量分数等对高钛型高炉渣熔化性温度的影响进行了分析。结果表明,在二元碱度为0.9~1.3、MgO质量分数为7.00%~13.00%、TiO_2质量分数为21.00%~25.00%、Al_2O_3质量分数为13.00%~16.00%、其他组元不变的条件下,随着二元碱度、MgO质量分数升高,熔化性温度升高;随着TiO_2质量分数升高,熔化性温度先升高后降低;随着Al_2O_3质量分数升高,炉渣熔化性温度降低。二元碱度可以在较大范围内变化,对炉渣熔化性温度的调控作用最明显;MgO、TiO_2和Al_2O_3的质量分数只能在较小的范围内变化,对炉渣熔化性影响不显著。在渣中TiO_2质量分数为21.00%~25.00%的条件下,炉渣二元碱度不宜超过1.15,三元碱度不宜超过1.60,否则炉渣熔化性温度将显著升高。     

电炉冶炼含TiO_2炉渣的熔化性温度研究及析出相矿物分析

冶炼钒钛磁铁矿新流程中的熔分渣和深还原渣的熔化性温度与(TiO_2+Ti低+Al_2O_3)/(CaO+MSO+FeO)比值呈对数正相关关系。在其它条件近似不变时,随Al_2O_3增加和TiO_2减少,渣熔化性温度由高向低变化;但当Al_2O_3含量较高时,熔化性温度会再升高。随MgO含量的增加,渣熔化性温度降低幅度较大,但当MgO含量大于20％后,渣熔化性温度会急剧升高。 析出相中以黑钛石为主,黑钛石矿物化学式中Al/Mg(原子数比)值高时,熔渣的熔化性温度高。还原渣析出相中∑TiO_2比原渣中含量富集约10个百分点。     

烧结过程初期液相和终渣形成的研究

通过急冷法对PO_2=10~(-7)大气压时CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_3O_4系混合料进行测量而得到液相温度。采用电子探针显微分析仪对烧结矿的最终硅酸渣进行分析,并在相图上示出了在1250℃和1300℃之间化学组成接近的假硅灰石——二钙共晶线。对混合料进行烧结杯间断试验和烧结模拟试验结果表明,主要液相有两种,它们是硅酸盐液相和钙铁酸盐液相。钙铁酸盐液相有两种组织,一种是由4元系铁酸钙和硅酸渣组成。另一种主要由二钙硅酸盐和铁酸二钙或磁铁矿组成。随着温度升高,低碱度的主要硅酸盐液相溶解二钙硅酸盐,并形成高碱度的终渣。     

烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用CaO–SiO_2–TiO_2作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加含CaO烧结助剂的Al_2O_3陶瓷中,出现了CaAl_(12)O_(19)第二相,相含量随着CaO质量分数的增加而增加;随着烧结助剂中CaO质量分数的增加,Al_2O_3陶瓷试样介电常数增大,品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高,Al_2O_3陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低,介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时,烧结体的相对密度达到最大值98.61%,介电常数为9.88,品质因数值为21957GHz,谐振频率温度系数为-21.353×10~(-6)/℃。     

304钢表面陶瓷涂层的制备条件优化及其性能表征

以SiO_2、Al_2O_3、MgO为原料,采用涂覆法在304钢表面制备复合陶瓷涂层,并对涂层的耐蚀性能、抗热震性能进行研究,分析了原料配比、烧结温度、升温速度等对陶瓷涂层形貌和性能的影响。结果表明,在SiO_2、Al_2O_3、MgO骨料(质量比65∶20∶15)与水玻璃配比为1∶5、烧结温度750℃、升温速度2℃/min、烧结时间30 min的条件下,可制备出无裂纹、成分均匀、表面质量良好的陶瓷涂层;陶瓷涂层在NaCl溶液和盐雾中均表现出优异的耐蚀性,较不锈钢明显提高;陶瓷涂层还具有良好的抗热震性。     

Al(NO_3)_3对白云石烧结性能和抗水化性能的影响

在天然白云石中添加不同比例的Al(NO_3)_3,采用二步煅烧法制备镁钙砂,研究Al(NO_3)_3添加量对白云石烧结性能和抗水化性能的影响。结果表明,在1 600℃保温3 h,没有添加Al(NO_3)_3时,镁钙砂试样的烧结密度为3.17 g/cm3,显气孔率为4.9%,抗水化增重率为3.1%,粉化率为20.1%,MgO的晶粒尺寸为2.92μm;添加Al(NO_3)_3后,由于Al(NO_3)_3在高温分解产生Al_2O_3,Al_2O_3在高温下会和CaO发生反应,生成3CaO2·Al_2O_3,在高温下形成液相,促进试样烧结,当添加0.30%Al(NO_3)_3(质量分数)时,试样的烧结密度为3.24 g/cm~3,显气孔率为3.8%,抗水化增重率为2.0%,粉化率为15.6%,MgO的晶粒尺寸为3.48μm。     

MgO含量对烧结矿性能的影响

津西钢铁含铁物料中Al_2O_3含量高,烧结生产需配加MgO来平衡MgO/Al_2O_3,但过高的MgO含量对烧结矿的物理性能及冶金性能不利。采用烧结杯实验,研究了MgO含量对烧结矿物理性能及冶金性能的影响。结果表明,随着MgO含量的增加,烧结速度加快,固燃单耗增加,生石灰单耗降低;烧结矿转鼓指数和成品率均有一定下降,转鼓指数在MgO含量为2.1%～2.3%时达到最优;烧结矿低温还原粉化性能有所改善,但还原性能稍有变差,荷重软化性能基本不变。     

盛钢桶用含MgO的矾土耐火材料

为了解决Al_2O_3含量高的SiO_2—Al_2O_3系盛钢桶耐火材料的高耐蚀性与裂纹及结构剥落之间的矛盾,采取在此种耐火材料的基质内加入适量MgO的方法。这种耐火材料的特点是颗粒为烧结矾土,基质部分则是镁砂和烧结矾土的共同细磨粉。显然,这类耐火材料的骨料矿物组成是刚玉和莫来石,基质部分在使用过程中形成高粘度液相和MgO。