电铝热还原电炉钛渣制备Ti-Al-xFe-ySi合金

利用攀枝花产的电炉钛渣铝热还原一步合成Ti-Al-xFe-ySi多元合金,探索CaO对渣金分离、合金收率及钛收率的影响。当CaO/Al=1.1时,制备的熔渣主要生成了低熔点Al_2O_3·CaO和7Al_2O_3·12CaO相,渣金分离效果最好。合金收率达到62%,Ti收率达到92%,合金中氧含量仅为1.32%。制备的合金主要物相为TiAl_3、TiAl相,而渣中还原出来的Fe替代了TiAl3中的部分Ti形成了Al_3Ti_(0.75)Fe_(0.25)物相,而Si主要与合金中的Ti结合生成了Ti5Si3相,合金中还含有少量的碳与TiAl和TiSi相形成了Ti_3SiC_2和Ti_2AlC新相。     

钛渣电铝热还原一步合成Ti-Al-xFe-ySi多元合金热力学分析

从理论上分析了钛渣铝热还原制备Ti-Al-xFe-ySi多元合金的可行性,计算并分析了钛渣中金属氧化物与铝还原过程中可能的化学反应,讨论了钛渣中氧化物还原反应顺序的优先程度。结果表明,钛渣铝热还原制备钛铝基多元合金是可行的。从热力学分析了制备的合金中可能出现的二元合金相,主要为Ti5Si3、TiAl3和TiFe,其中Ti5Si3最易生成,研究结果较好地满足了热力学分析结果,制备的合金主要物相为Al2.68Mn0.32Ti和Al3Ti0.75Fe0.25,还有少量的TiFe和Ti3SiC2相。     

钛渣铝热还原的材料配比计算

由于原料和产品成本低,铝热还原含钛渣制备Ti-Al基合金是一种很有前景的工艺。要获得良好的渣金分离效果和所需的Ti Al合金组成,物料配比计算是必要的。该研究导出了铝热还原钛氧化物系物料配比计算的一般方程。利用这些方程,对铝热还原酸溶性钛渣进行了配料计算,并对渣的成分、合金成分、元素在渣和合金相中的分布进行了计算。本研究所得的一般方程可用于金属氧化物系铝热还原过程的设计。     

精炼渣组元对渣系物化性能和耐蚀合金中元素烧损的影响

在连铸流程生产Incoloy825耐蚀合金时,AOD精炼过程中精炼渣易与合金中Al、Ti元素发生反应造成氧化损失。因此,本研究在1 kg MoSi₂电阻炉中通过渣-金平衡试验考察了(CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-CaF₂-TiO₂)精炼渣系不同成分设计对Incoloy825合金Al、Ti氧化烧损的影响,并对渣系的熔点、黏度以及物相性质进行了分析。结果表明：增加SiO₂的含量能降低平衡时合金中Al、Ti的含量,Al₂O₃组元会造成烧钛增铝的现象,适量TiO₂可以降低Ti元素的氧化烧损。提高渣系中CaO、TiO₂含量能提高精炼渣熔点,渣中SiO₂、Al₂O₃及CaF₂的含量增加会导致熔点下降;高温下精炼渣的黏度变化小且有明显的温度转折点,属于短渣类型,转折温...     

Al-Ti-B中间合金的制备研究

为了使铝材具有更好的组织性能，常用Al-Ti-B中间合金作为晶粒细化剂。以TiO₂、B₂O₃为原料，铝热还原一步合成Al-Ti-B中间合金。研究结果表明，CaO-CaF₂为造渣剂，且Al₂O₃∶CaO∶CaF₂=1∶1∶1、焙烧温度1 550℃、焙烧时间30 min、Al/TiO₂大于0.9条件下，合金与熔渣分离效果较好，成功制备出Al-Ti-B中间合金，Ti、B收率大于80%。合金中Al和B含量可以根据原料中配铝量和B₂O₃配入量进行调控，制备的Al-Ti-B中间合金的物相主要由TiAl、Ti₃Al、Ti₂AlN和TiB₂组成，随着配铝量和B₂O₃配入量的增加，合金中Ti₃Al和Ti₂AlN相消失，物相由TiAl和T...     

烧结法制备中间合金Al3Ti相

采用TiO2粉、CaO和Al粉为原料,经混匀、压制和烧结后,制备出中间合金Al3Ti相,利用XRD、SEM-EDS、XPS等手段,对反应后样品的物相组成、微观形貌和原子价态进行分析表征。结果表明,在烧结温度1 400 ℃、烧结时间30 min、铝钛比1.3和钙铝比1.6的条件下,烧结产物主要物相为Al3Ti、Al和CaAl2O4,烧结产物形貌呈现相间分布,TiO2存在逐级还原的现象,烧结法制备中间合金Al3Ti相是可行的。     

攀枝花钛精矿真空碳热还原热力学模拟研究

在不同温度、体系压力和配碳量条件下,采用Fact Sage软件研究攀枝花钛精矿的真空碳热还原过程。结果表明:当温度为1 550℃,配碳量为12%时,随着压力的降低,挥发进入气相的各成分的总质量增加且渣相中的杂质含量降低,有利于提高还原反应进行的程度,获得高品质钛渣产物;当压力为100 Pa,温度为1 550℃时,随着配碳量的增加,有利于提高反应的还原效果;当压力为100 Pa,配碳量不变的条件下,温度高于1 300℃时,气相中开始出现Mg、Si O、Mn蒸气。当温度升高到1 700℃时,气相和渣相中各成分的含量趋于一个定值,渣中主要氧化物为Ti O2和Ti2O3,此时钛渣品位高达88%。     

电炉熔炼钛精矿的热力学讨论

对攀枝花钢铁研究院电炉熔炼钛精矿的有关反应进行热力学分析,认为在电炉熔炼过程中钛精矿中游离的FeO和Fe2O3首先被还原,然后钛精矿中的主要成分FeTiO3按下列顺序逐步被还原FeO·TiO2→Fe+TiO2→Fe+Ti3O5→Fe+Ti2O3→Fe+TiO;MgO、CaO和Al2O3等杂质在电炉还原熔炼钛精矿的温度(2000K左右)下不可能被还原,从而进入钛渣中;电炉熔炼得到钛渣主要物相为黑钛石,玻璃体硅酸盐相.     

基于梯度配铝的FeV50合金制备及其影响因素

分析了Al,Si,C热还原制备FeV50合金的热力学可行性及铝热还原过程渣金钒铝平衡,采用分期梯度配铝的方式,考察了原料配比、反应温度、加料制度和多期配铝系数对渣中TV含量及合金成分的影响。通过不同还原剂热还原的热力学分析表明:1500 K时,常压条件下碳热还原过程优先生成VC,只有当体系真空度高于76.8 Pa才能得到稳定钒基合金产品;硅热反应仅适用于高价钒氧化物的还原,配加CaO有利于反应的进行以及钒氧化物的还原效率;铝热还原V_2O_5和V_2O_3的单位反应热分别为368.4和221.0 k J·mol~(-1),基本能够满足密闭系统维持自发反应的热量需求。铝热还原渣金热力学平衡分析结果表明FeV50渣中TV含量随合金Al含量的升高而降低,当合金Al含量为2.0%时,渣中理论TV含量为0.27%;若要使渣中理论TV含量降低到0.15%,合金Al含量需达18.8%以上。基于此,采用"梯度配铝"工艺试验,在三期加料制度4-3-1,配铝系数1.30-1.00-0.30,原料配比3∶1,体系温度1850℃的条件下,渣中平均TV含量由均匀配铝的1.85%降低到0.69%,合金Al含量从1.6%降低到0.4%。     

高炉炉渣中钛、镁、铝最优配比

以承钢现场渣为基准,研究了钛、镁、铝对炉渣黏度、熔化性温度和脱硫的影响。研究结果表明:在Ca OAl2O3-Si O2-Mg O-Ti O2五元渣系中,钛、镁、铝对炉渣性能的影响较大。随着Mg O质量分数增加,熔化性温度先降低后升高,黏度呈降低趋势,脱硫能力先升高后降低;随着Al2O3质量分数的增加,熔化性温度先降低后升高,黏度变化复杂,脱硫能力降低;随着Ti O2质量分数的增加,熔化性温度和黏度呈升高趋势,而脱硫能力降低。当炉渣碱度为1.12时,炉渣适宜成分:Mg O质量分数约为13.95%,Al2O3质量分数约为13.75%,Ti O2质量分数控制在10.57%以下。合理控制炉渣中钛、镁、铝的配比,对改善炉渣性能和提高高炉生产有重要意义。     

废弃脱硝催化剂直接合金化的热力学计算和动力学研究

运用热力学软件Factsage 7.1计算了废弃脱硝催化剂直接合金化过程中还原温度以及TiO_2-CaO-CaF_2-Na_2O-SiO_2渣系中配铝量对还原效果的影响。还原温度1 550℃后钢中单质钛不再升高,但钛氧化物的含量随温度升高而持续升高;在1 600℃,钢中Ti含量随着配铝量增加而增加,铝渣比0.4左右时,钛含量可以达到最大值4.25%。铝还原废弃脱硝催化剂的反应在923℃左右发生,属于液—固反应。利用Freeman-Carroll法计算了废弃脱硝催化剂直接合金化还原过程的动力学参数,得出表观活化能E=243.33 kJ/mol,反应级数n=0.13。     

Al2O3对酒钢低铝渣黏度的影响及热力学分析

为进一步分析Al2O3含量对低铝渣黏度的影响,以酒钢高炉渣成分为基础,通过试验和FactSage热力学软件分别研究了不同Al2O3含量炉渣的黏度、液相线温度、活度和冷却结晶过程的物相变化。结果表明,在本试验的低铝渣范围内,随Al2O3含量增加,炉渣黏度增大,在1 450 ℃以上黏度低于0.45 Pa·s,炉渣流动性和稳定性良好。Al2O3活度随Al2O3含量的增加而增大,相反,SiO2活度降低也证明炉渣聚合度的增大。炉渣的冷却结晶过程则表明,在液相线温度以上时,炉渣黏度主要与炉渣结构的复杂程度有关;在液相线温度以下时,黏度受液相炉渣结构和固相颗粒含量的共同影响。     

中性气氛下高铝中钛型高炉渣黏度的试验研究

采用RTW熔体物性测定仪研究了中性气氛条件下高铝中钛型高炉渣的黏度和熔化性温度,得到了碱度和化学成分等因素对其黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:在中性气氛条件下,当炉渣碱度从0.92提高到1.12时,炉渣的黏度降低、熔化性温度升高;随着渣中MgO含量的升高,炉渣的黏度先降低再升高;增加渣中Al2O3含量,炉渣的黏度显著提高。当Al2O3的质量分数大于14.75%后对炉渣黏度的影响不明显;当TiO2的质量分数在10.57%～14.57%范围内增加时,高铝中钛渣的黏度随之降低,即在理想条件下,TiO2含量和温度的增加对炉渣黏度影响均不大。但当高炉冶炼钒钛磁铁矿时,炉渣中的Ti(C,N)等高熔点物质随原料中TiO2含量的增加和炉温的上升而增加,将对炉渣黏度产生很大的影响,故冶炼时应控制高炉内TiO2的还原以少生成高熔点钛化合物,并且严格控制铁水温度以使高炉接受矿石钛含量。     

攀枝花钛精矿的真空碳热还原试验

真空不仅能明显降低金属氧化物的开始反应温度,还有利于还原后金属相的挥发。基于此,研究真空条件下真空还原温度和配碳量对攀枝花钛精矿固态还原的影响。结果表明,当体系压力为0.05 Pa,还原后试样的失重率和铁的金属化率随着温度和配碳量的增加而增加,还原后的金属更容易聚集,还原过程中钛的物相更容易由Ti3O5向Ti2O3转化。     

电热还原高铝粉煤灰制取Fe-Al-Si合金的试验研究

使用碳管电阻炉在1950～2200℃温度范围内，用焦炭粉还原高铝粉煤灰，制取Fe-Al-Si合金。试验结果表明：只有当还原温度高于2050℃时，高铝粉煤灰中的Al2O3才能显著地还原；Al和Si的收得率皆随还原温度升高而增高；在一定高铝粉煤灰和配Fe量的条件下，还原制取的Fe-Al-Si合金中的Al、Si含量均随还原温度升高而增高；在一定还原温度条件下，还原制取的Fe-Al-Si合金中的Al含量随高铝粉煤灰中的Al2O3含量的增高而增高，Si含量随高铝粉煤灰中的Al2O3含量增高（SiO2含量降低）而降低。     

碳热还原多金属矿制备含钛硅铁合金的研究

使用新疆某多金属矿为原料,采用碳热还原感应熔炼的方法制备含钛的硅铁合金,通过单因素实验研究了碳热还原温度、配碳量以及保温熔炼时间对金属回收率、合金成分以及熔炼渣物相的影响.实验结果表明:在碳热温度为2 073 K,配碳量为0.8倍理论配碳量,保温熔炼时间为0.5 h的最佳单因素条件下,金属回收率最高为52％,所得合金中...     

氧化物原料配比对金属热还原法制备V-Ti-Fe合金的影响

以金属热还原法制备了V-Ti-Fe合金,主要考察了原料中V2O5与TiO2质量比R对炉渣初晶温度及合金成分的影响。结果表明,随着R的降低,渣体的初晶温度显著升高,所得合金中Ti含量和Al、O杂质含量也明显增加,Si含量则基本不变。XRD、SEM和EDS分析结果表明,所制备合金均具有钒基固溶体结构。合金中Ti存在一定偏析,部分集中于富钛相内。当R≤0.6时,在合金中检测到了明显的Al-O夹杂相。     

钒渣熔态选择还原的研究

用X光衍射分析、矿相鉴定、扫描电子显微镜等技术,研究钒渣的物相结构后认为,钒渣的主要相有钒尖晶石、铁橄榄石与金属铁。在高溫炉内研究了钒渣熔态还原的规律,其主要影响因素有:还原剂加入量、炉渣碱度和还原温度。用选择还原法可以使钒和钛与铁粗分离,这一生产工艺应分为两步:首先用碳还原钒渣中的氧化铁和分离金属铁得到“预还原钒渣”;其次用硅铁和碳还原“预还原钒渣”,通过条件控制得到高钒低钛的钒合金剂。这种钒合金剂可以满足生产高强度合金钢的要求。     

钒钛海砂矿两步还原法制备含钒铁水试验研究

针对电炉冶炼钒钛矿渣中含有TiC导致渣金分离效果差的问题,本文提出碳热预还原-硅热还原熔分新方法,即在还原工艺后期,采用硅代替碳进行还原反应,以避免TiC的生成,并进行了条件试验及产物和炉渣检测分析。碳热预还原条件试验表明,通过控制反应时间和配碳量(1.6倍～1.9倍理论配碳)可在1 200℃下获得低碳(C=0.12%～0.22%)预还原产物。硅热还原熔分条件试验表明,V收率随着Si配比增加而增大,Fe收率随Si配比增加而增大;相同Si配比条件下,预还原阶段C配比越低,Fe收率越低,V收率越高;Si配比增加至1.8Si时,不同碳配比条件下V收率为77.71%～81.62%,Fe收率为97.23%～99.89%,而且渣金分离效果良好。炉渣X射线衍射图谱表明,炉渣中主要物相为钛酸铝镁(Mg₄Al₂Ti₉O₂₅)和镁铝尖晶石(MgAl₂O₄),不含TiC;根据图谱分析和能谱分析,推算得出随着Si配比的增加,渣中TiO₂品位上升,1.8Si配...     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。