复合熔析精炼去除工业硅中的非金属杂质硼

在1550℃下将CaO-SiO2-Al2O3三元渣与Sn-Si合金混合精炼,降温熔析去除工业硅中的杂质B,考察了渣系光学碱度及合金组成对B去除的影响及作用机理. 结果表明,渣系光学碱度增大,BO1.5的活度系数降低明显,增加了B的分配系数,即增强了精炼效果. Sn-Si合金中Sn比例从0增至70%时,B在渣相与合金相间的分配系数从3.16提高至13.8,硅中B含量最低为0.89′10-6,最高除硼率为93.3%;当Sn比例大于30%时,合金粘度大幅降低,B的分配系数提高;当Sn比例为70%、合金粘度为0.61 mPa×s时,渣系CaO-SiO2-20%Al2O3与CaO-SiO2-40%Al2O3精炼工业硅所得最大B分配系数分别为10.1和12.3.     

RH精炼渣高熔点相作用浓度对粘渣的影响

为抑制RH精炼过程中熔渣中高熔点镁铝尖晶石和铁铝尖晶石相的析出以减轻浸渍管粘渣,基于分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-CaF2-MnO七元精炼渣系结构单元作用浓度的计算模型,计算了高熔点相的作用浓度,分析了熔渣组成对高熔点相作用浓度的影响. 结果表明,当RH精炼渣的碱度(CaO/SiO2, w)在4.0~5.0, CaO/Al2O3(w) 为1.5~2.0, MgO含量约10%(w), FeO含量约17%(w), CaF2含量不高于7.5%(w)时,精炼渣中MgO×Al2O3和FeO×Al2O3的作用浓度处于较低水平,不足以结晶析出,因而可以减轻RH浸渍管的粘渣. 模型计算结果与实验结果一致,为减轻粘渣用改质剂配方的设计提供了理论依据.     

高稀土氧化物渣系熔化温度的测定

稀土钕铁硼、稀土储氢合金、镍氢电池电极等稀土废料经选择性氧化还原-渣金熔分处理后,其中的稀土以氧化物形态富集在熔分渣中,采用半球法对熔渣体系的熔化温度进行研究,以得到稀土氧化物含量高、熔化温度适宜的熔渣体系.结果表明,REO-SiO_2-Al_2O_3-FeO-B_2O_3渣系的熔化温度随REO含量降低、FeO含量增加而降低;REO-SiO_2-Al_2O_3-MnO渣系的熔化温度随REO含量降低而降低,60%(Pr,Nd)Ox-19.3%SiO_2-9.7%Al_2O_3-7%FeO-4%B_2O_3和55%(La,Ce)Ox-25.3%SiO_2-12.7%Al_2O_3-7%MnO渣系稀土氧化物含量高(适中)、熔化温度适宜,是最优的熔渣配比,可分别作为从钕铁硼废料和稀土储氢合金、镍氢电池电极废料中提取稀土的基础渣系.     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.     

CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2系精炼渣性能研究

铝热还原制备铜铬合金时,合金中会存在气孔以及Al2O3,Cr2O3等夹杂物,采用电渣重熔工艺可有效去除气孔以及夹杂物等缺陷.根据Al2O3,Al2O3-Cr2O3以及Al2O3-CaF2等相图,选用CaF2-CaO-Al203-MgO-SiO2渣系精炼铜铬合金.测量研究了五元渣系的黏度、密度、表面张力以及电导率等性能.结果表明,当CaO/Al2O3质量百分比一定时,随着温度升高,熔渣黏度下降,电导率升高.1500℃时,黏度最低只有0.013 Pa·s,电导率可达1.22(Ω·cm)-1.随着温度升高,熔渣表面张力降低.渣样表面张力均小于0.50 N/m,密度约为2.70 g/cm3.五元渣具有较小的表面张力和良好的流动性,具有良好的精炼效果.     

炉外精炼渣碱度及Al2O3含量对镁铬耐火材料侵蚀的影响

本工作采用旋棒法研究了镁铬耐火材料在不同碱度和不同Al_2O_3含量的炉外精炼渣中的溶解动力学。结果表明:熔渣的CaO/SiO_2值越高,镁铬材料的溶解速度越小,但高CaO/SiO_2渣使试样粉化,故CaO/SiO_2≈1.2时,损毁程度最轻。熔渣Al_2O_3含量对侵蚀的影响因CaO/SiO_2值不同而各异。     

响应面法优化处理草甘膦生产废水的应用

采用Box-Behnken试验设计,响应面优化混凝-氧化耦合工艺处理草甘膦废水,考察了聚铁类絮凝剂(PPFS)投加量、双氧水(H_2O_2)投加量、pH和反应时间对氧化和混凝去除废水污染物的影响。结果表明,该耦合工艺可有效地去除草甘膦废水中的化学需氧量(COD)和总磷(TP)。在单因素试验基础上,经响应面优化后,在初始pH值分别为6.84、8.80,n(Fe)/n(H_2O_2)(摩尔比)分别为19.08×10~(-3)、19.51×10~(-3),反应时间分别为29.50、29.04 min时,草甘膦废水中COD和TP的去除率依次为75.52%、99.91%。经过回归分析,模型拟合性良好,校正试验偏差相应为1.73%、0.53%。     

含氟高炉型熔渣对耐火材料的侵蚀作用的研究

本文研究了含氟高炉型熔渣对Al_2O_3含量各为45%、65%、80%的三种Al_2O_3-SiO_2耐火材料及一种炭砖的侵蚀作用,探讨了温度、渣中氟含量、碱度及铝氧含量等因素对于熔渣侵蚀速率的影响。发现温度与侵蚀速率之间的关系可大致用Arrhenius式的指数方程式来表示;提高渣中氟含量或碱度因而使侵蚀作用加剧的机理是相似的;在碱度较高的含氟渣中铝氧起酸性氧化物的作用,减轻熔渣的侵蚀能力。在Al_2O_3-SiO_2系统的耐火材料中,Al_2O_3含量愈高则抵抗含氟渣侵蚀的能力愈强,铝氧含量80%的致密高铝砖的抗蚀能力尤其值得推荐。含氟渣对炭砖的侵蚀则极为轻微。本文进而研究了静止的侵蚀作用所产生的一系列矿物变化,利用CaO-Al_2O_3-SiO_2及CaF_2-CaO-Al_2O_3-SiO_2系统相图对含氟渣的侵蚀过程加以解释。     

磷矿石熔融还原(Ⅱ)——磷酸盐还原动力学

对固体石墨碳、Fe-P-C饱和熔体、CO气体还原熔融磷渣中磷酸盐的反应动力学进行了研究.固体石墨碳还原碱度B(CaO/SiO_2)为1.1、Al_2O_3含量约8.3%的熔融磷渣中磷酸盐的反应速度常数与温度的关系为k=1.1×10~3exp[-217360/(RT)];在一定温度下反应速度常数随渣碱度增大而增大.Fe-P-C饱和熔体还原熔融磷渣中磷酸盐的反应速度常数约比固体碳大1个数量级.CO气体还原熔融磷渣中磷酸盐的反应速度取决于CO气体流量,还原反应接近热力学平衡.     

钢包精炼渣对不同MgO基耐火材料的侵蚀研究

利用感应熔炼炉研究了低碱度钢包精炼渣对钢包渣线部位常用的3种MgO基耐火材料(镁碳、镁碳化硅、镁尖晶石)的侵蚀,同时利用黏度试验研究了耐火材料的基质组分与熔渣混合后形成新渣相的黏度变化。研究结果表明:1)低碱度炉渣在与MgO基耐火材料中的MgO接触过程中会形成低熔点物相钙镁橄榄石(CMS),与镁铝尖晶石接触会促进钙铝黄长石(C2AS)的生成而使渣黏度增加,处于熔渣区域的SiC被氧化成SiO2而提高渣的黏度。2)熔渣对耐火材料的侵蚀程度取决于熔渣和耐火材料之间的润湿情况,熔渣黏度的增加只是在一定程度上缓解了熔渣对耐火材料的侵蚀,反应层的耐火材料在钢水和熔渣的冲刷下仍会流失到熔渣中去。     

采用UV/H_2O_2和UV/S_2O_8~(2-)对垃圾渗沥液的预处理实验研究

垃圾渗沥液属于较难处理的废水之一。对玻璃光反应器中紫外光UV分别与双氧水(H_2O_2)和过硫酸盐(S_2O_8~(2-))组合对垃圾渗沥液进行预处理,以提高其可生化性。分别在UV/H_2O_2和UV/S_2O_8~(2-)体系下,研究了H_2O_2和S_2O_8~(2-)的试剂用量、辐照时间等因素对COD、TOC及色度等去除率的影响。实验结果表明,UV/H_2O_2对COD、TOC和色度的最高去除率分别为15.8%、6.9%和39.1%。而采用UV/S_2O_8~(2-)法对COD、TOC和色度的最高去除率分别为23.9%、18.7%及63.7%。     

不同熔渣对钢包铝镁铬材料渣蚀行为的影响

选取冶炼取向硅钢和铝镇静钢的精炼终渣及钢包用铝镁铬砖,采用静态坩埚法于1600 ℃×3 h下进行熔渣侵蚀试验,对渣蚀后试样作显微结构分析,并测定熔渣的化学成分和熔化温度.结果显示,随着熔渣中Al2O3含量的升高和碱度的增加,熔渣的熔点升高,粘度增加.粘度较大的熔渣与耐火材料接触后扩散较慢,对耐火材料的侵蚀和渗透减弱.并且当熔渣与耐火材料的反应产物为高熔点的CA2、CA6和MA尖晶石相且连续交错分布时,能堵塞液相扩散通道,抑制熔渣向耐火材料内部的进一步渗透.     

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al₂O₃微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1 600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明：刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。     

加入脱硅ZrO2微粉对MgO-Cr2O3材料性能的影响

为了提高MgO-Cr2O3材料的性能,以质量分数为60%的电熔镁铬砂、27%的南非铬矿粉、13%的烧结镁砂为基础配比,外加脱硅ZrO2微粉(其质量分数分别为1.5%、2%、2.5%和3%)制备了MgO-Cr2O3材料。研究引入ZrO2对MgO-Cr2O3材料体积密度、显气孔率、耐压强度、高温抗折强度和抗RH精炼渣侵蚀性的影响。结果表明:1)引入ZrO2显著提高了MgO-Cr2O3材料的体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度。2)ZrO2与熔渣中的CaO发生反应,生成高熔点的化合物CaZrO3,堵塞气孔,阻止熔渣进一步渗透,提高了MgO-Cr2O3材料的抗渣性;同时反应吸收CaO,使熔渣的碱度降低,黏度增大,这也有利于提高镁铬砖的抗渣侵蚀性。综合考虑MgO-Cr2O3材料的各项性能,脱硅ZrO2微粉的最佳外加量为2.5%(w)。     

La_2O_3-SiO_2-Al_2O_3渣系的熔化温度及其影响因素

以La_2O_3-SiO_2-Al_2O_3为基础渣系,采用半球法对设定区域的熔化温度进行了研究.结果表明,3种La_2O_3含量(45%,50%,55%)下,SiO_2/Al_2O_3质量比约为2时渣样的熔化温度最低;少量FeO,B_2O_3和MnO均可降低渣系的熔化温度,B_2O_3的效果尤为显著,同时添加少量FeO和B_2O_3对降低渣系熔化温度有叠加效应.65%La_2O_3-16%SiO_2-8%Al_2O_3-7%FeO-4%B_2O_3渣的熔化温度为1319℃,65%La_2O_3-19.3%SiO_2-9.7%Al_2O_3-2%FeO-4%B_2O_3渣的熔化温度为1386℃.     

SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO四元熔渣体系密度简易计算模型

根据熔渣体积与温度的线性关系,结合不同组分与温度下密度的实验测量值,建立了简单而准确的SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO四元系熔渣密度计算模型,利用该密度模型绘制了Al_2O_3质量分数分别为10%,20%,30%,40%,温度为1773和1873 K的条件下的等密度图.结果表明,模型计算的渣系密度值与文献报道的实验结果一致,相对误差为1.08%,绝对误差为0.041 g/cm~3.随SiO_2含量增加,密度显著减小,温度对密度的影响较小.     

渣的粘度和润湿性与石墨的关系

为了提高COREX(?)工艺操作中的脱硫量和改进其出渣时的渣流动性,在1400℃～1540℃的温度变化区间,测量了含CaO25%～40%、SiO_235%、MgO10%～25%和Al_2O_312%的渣的粘度,以此作为碱度[B=(%CaO+%MgO)/%SiO_2]和MgO含量的函数。在冷却状态下,由于临界温度的出现,渣粘度因固体颗粒的沉淀而突然增大。与粘度变化相关的临界温度,随MgO含量增加到20％后而降低,但此后,转而增高。在临界温度以上,粘度由于渣碱度和MgO含量(达20％)增高而降低。根据测定的最低的COREX(?)工艺操作温度,讨论了渣组成对粘度的影响。通过实验也推导出粘度、渣组成和温度之间的关系。在1550℃条件下,通过研究渣与石墨之间的润湿性,以了解在出渣期间,碳与熔渣一同排出的原因。随着炉渣碱度和MgO含量的增加,CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3渣系统与石墨之间的接触角略有减小,而且它们的值在非润湿性范围内。然而在同等碱度和MgO含量条件下,在给定的渣系统中添加FeO会引起接触角的显著减小。由于渣与石墨之间的化学反应以及碱度和MgO含量的增加,则会发现润湿性会极大地增强。     

MgO-C材料低压动态条件下抗侵蚀性的研究

采用真空感应炉浸棒法,在真空度为5 kPa,于1 650 ℃保温25 min的试验条件下研究了w(C)约为10%的MgO-C材料的抗熔渣侵蚀性;对试验后的试样进行观察与测量,并用SEM分析了侵蚀后试样显微结构.结果表明:在本试验条件下,熔渣的侵蚀速率大于MgO与C反应的脱碳速率,随着CaO-SiO<,2>渣系碱度的提高,MgO-C材料侵蚀量减少;MgO-C材料对CaO-Al<,2>O<,3>熔渣有较强的抗侵蚀性.     

H_2O_2/UV对饮用水中三卤甲烷的去除研究

以H_2O_2/UV对氯化消毒副产物三卤甲烷(THMs)进行去除效果和影响因素的研究。结果表明,H_2O_2/UV对THMs具有较好的去除效果。影响去除率的主要因素有反应时间、H_2O_2投加量和光照强度等。随着反应时间的增加,THMs去除率在前20 min内增加幅度较大,为71.88%,20~60 min时变化趋于平缓;H_2O_2投加量在5~30 mmol/L时,THMs去除率先增大、后减小。三氯甲烷、一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷去除率先增加后减小,三溴甲烷去除率是逐渐减小。随着紫外灯功率的增加,THMs和各组分及总的去除率逐渐增大。在紫外灯功率75 W、H_2O_2投加量15mmol/L、反应时间20 min的优化条件下,THMs总去除率达到最大82.68%。     

磁性活性炭活化S2O82-在焦化废水深度处理中的应用

采用磁性活性炭(Cu Fe2O4/AC,MACC)活化S_2O_8~(2-)深度处理焦化废水生化出水,考察了m(Cu Fe2O4)∶m(AC)、MACC投加量、K_2S_2O_8初始质量浓度以及溶液pH对焦化废水生化出水中TOC和色度去除效果的影响,并采用响应面法中的CCD实验设计对反应条件进行优化。结果表明:最佳反应条件为1.5-MACC投加量为5 g/L,K_2S_2O_8初始质量浓度为6 g/L和初始pH为8.3,在此条件下反应360 min后,TOC、色度去除率分别为85.4%、95.2%。响应面分析结果表明,最佳条件下的TOC去除率与模型预测值接近。