冶炼含氟铁矿石试验高炉中炉瘤生成的工艺岩石学研究

某钢铁公司以11立方公尺小高炉进行含氟矿石的炼铁试验时结了炉瘤。应用各种岩石学方法监定出来组成炉瘤的物相有螢石、云母、钾霞石、白榴石、枪晶石、斜长石、焦碳、硫化铁、金属铁、金属铅、含稀土元素矿物,氟矽钾石及玻璃质。又监定了组成炉缸渣皮和铁口渣皮的物相有黄长石、枪晶石、刚玉、焦炭、石墨和玻璃等。参照炉瘤的化学分析,推论了炉瘤中各种主要物相形成的物理化学反应。 比较组成炉瘤的物相和组成渣皮的物相的晶体化学特征可以推论出来,炉瘤和渣皮的组成成分在融熔状态下的物理性是确区别的。这对于了解炉瘤的成因是有帮助的。用图表方法比较各种炉瘤的化学成分与相应的末渣的化学成分可以看出,炉瘤中含SiO_2及Al_2O_3都比炉渣中高,特别是炉瘤中含K_2O和Na_2O更显著地多。 在炉身中部富集了碱金属,加上由于高炉操作不正常,温度突终升高时形成了非正常的初渣,它粘着于炉壁并将炉料粘给起来,逐渐形成炉瘤。 氧化矽和氧化铝的富集对于炉瘤的生长也有关系。 根据以上研究提出了减少结瘤机会的方向。     

铁矿石低碳烧结的数值模拟

建立了烧结过程传热模型,利用Fluent软件对常规烧结及以10%, 20%, 30%(等能量输出)竹炭和板栗壳炭替代常规燃料进行烧结的温度场进行数值求解,计算值与测定值对比验证模型的可靠性,以料层最高温度和料层冷却速率对各方案进行评价. 结果表明,竹炭和板栗壳炭20%替代方案最高温度高于1573 K时的料层厚度分别为0.49和0.47 m,大于常规烧结及10%和30%替代方案,能有效提高烧结矿成块固结量;竹炭和板栗壳炭30%替代方案料层冷却速率小于120 K/min时的料层厚度分别为0.458和0.480 m,大于常规烧结及10%和20%替代方案,有助于提高烧结矿机械强度;用燃点较高的生物质炭替代常规燃料有利于提高料层最高温度,用燃点较低的生物质炭替代常规燃料有利于加快烧结速率.     

烧结过程持久性有机污染物生成机理研究进展

烧结过程持久性有机污染物问题凸显,已然成为钢铁环保领域的重要研究内容。本文从二英类基本性质入手,简述了烧结工艺过程基本特征,并介绍了烧结过程二英类污染物的排放水平和分布,指出烧结过程二英类污染物的治理关键环节在于烟气。其后,重点论述了烧结过程二英类的生成机理及影响因素,指出二英类主要生成空间位于烧结床内部,从温度、碳源、氯源、氧、催化剂等方面进行深入分析和比较,为烧结过程持久性有机污染物相关研究提供理论基础。在此基础上,对目前二英类污染物源头减排技术进行梳理,提出对于烧结过程复杂工况下抑制剂的控污机理和烧结矿性能影响等相关问题仍有待深入研究,并提出烧结过程二英类生成抑制技术将成为重要研究方向。     

纳米铁酸钙的光催化活性与催化机理研究

采用一种改进的聚丙烯酰胺凝胶法合成了纳米铁酸钙,并研究了它的光催化活性。X射线衍射分析表明,制备的纳米铁酸钙主要为正交尖晶石相,无其他杂质相存在。利用紫外-可见吸收光谱研究了铁酸钙的光吸收特性,其带隙值约为1.83 eV。利用偶氮染料亚甲基蓝为目标降解物,研究了纳米铁酸钙的光催化活性,结果表明纳米铁酸钙在模拟太阳光辐照下具有良好的光催化活性。基于实验结果,研究了铁酸钙纳米颗粒的光催化机理。     

碳酸钙/铁酸钙复合催化剂制备及其催化性能

采用两步法合成了碳酸钙/铁酸钙(CaCO_3/CaFe_2O_4)复合催化剂。X射线衍射(XRD)分析表明,制备的碳酸钙/铁酸钙复合催化剂仅有碳酸钙和铁酸钙的衍射峰,不含其他杂质峰。磁性测量结果表明,碳酸钙/铁酸钙复合催化剂的饱和磁化强度为3.2 A·m~2/kg、矫顽力为40 834.8 A/m、磁矩比为0.83,说明复合催化剂具有较强的铁磁性。用噻吩正辛烷模拟汽油,研究了碳酸钙/铁酸钙复合催化剂随着反应时间、催化剂添加量和反应温度的变化对模拟汽油脱硫率的影响,得到适宜的反应条件:反应时间为140 min,催化剂添加量为1.2 mg/L,反应温度为室温。实验结果表明,制备的碳酸钙/铁酸钙复合催化剂具有良好的催化活性。     

烧结助剂对锆酸钙材料性能的影响

锆酸钙材料是一种具有潜在应用前景的高温合金熔炼用坩埚材料,以电熔锆酸钙(CaZrO₃)为主原料,添加少量(加入质量分数为0.5%～2.0%)的TiO₂、Al₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Y₂O₃粉体作为烧结助剂,在150 MPa下压制成?30 mm×7 mm的坯体,经1 650℃保温3 h烧成。研究了烧结助剂种类及其加入量对锆酸钙材料烧结程度、物相组成及显微结构的影响。结果表明：1)添加2%(w)TiO₂时试样烧结性能最优,这是由于发生固溶反应促进了材料的烧结;2)Al₂O₃的加入量为1%(w)较适宜,由于产生液相促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10～30μm; 3)Y₂O₃的加入量为0.5%(w)较适宜,由于发生固溶反应促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10～50...     

耐火材料同铁酸钙炉渣间的相互作用

美国密苏里－罗拉大学和澳大利亚萃取冶金合作研究中心正在进行一项联合研究计划,对铜炉环境中不含铬的替代耐火材料的效果进行研究。耐火材料选择的重点放在市场上可买到的氧化镁－氧化铝系列材料。此类材料同氧化镁－铬系列材料相似,在其它行业中,一直是镁铬耐火砖替代材料的来源。本文介绍了可替代材料同一种新的（侵蚀性更强的）铁酸钙炉渣接触的结果。采用的主要分析手段为扫描电子显微镜和散能X射线分析（SEM／EDX）以及阴极射线致发光（CL）显微技术。结果证明,采用的方法对耐火材料分析很有帮助。     

海藻酸钙固定化零价铁抗团聚及堵塞的作用机制

以海藻酸钠(SA)、氯化钙、微米零价铁(MZVI)为原料,制备了海藻酸钙(CA)固定化MZVI填料(CAZ),通过静态烧杯实验和动态PRB模型实验,探讨了CA运用对Cr(Ⅵ)的去除性能的影响,并通过电镜扫描分析了CA避免团聚、堵塞机制。实验结果表明,CA凝胶颗粒的运用能显著提升MZVI的除Cr(Ⅵ)性能,CAZ相比MZVI对Cr(Ⅵ)的去除率和反应速率分别提升7.1倍、23.0倍;MZVI利用率的提高是CAZ反应器处理Cr(Ⅵ)水量显著大于MZVI反应器的主要原因,MZVI反应速率的提高是CAZ反应器出水Cr(Ⅵ)浓度显著低于MZVI反应器的主要原因。电镜扫描结果表明,SA与氯化钙交联形成的CA具有丰富的骨架孔道结构,具有骨架支撑作用,能有效克服MZVI颗粒因重力作用导致团聚、降低比表面积的缺陷。CA表层固定的MZVI颗粒与Cr(Ⅵ)反应生成的(Fe_xCr_1-x)(OH)₃络合沉淀会冲破CA表层外壳,释放到零价铁-渗透反应墙(Fe⁰-PRB)系统中,导致PRB反应初期出现堵塞现象;大部分MZVI颗粒...     

掖县浮选菱镁矿烧结过程中有关杂质铁物相变化及作用的探讨

试验说明,在菱镁矿烧结过程中,少量杂质铁的存在对烧结有一定促进作用。铁若以固溶体形式存在,效果尤为突出。对比了掖县与海城高纯菱镁矿的烧结温度,当体积密度达到3.1g/cm~3时,后者的烧结温度比前者约高300℃;合成镁白云石的体积密度达3.3g/cm~3时,烧结温度高200℃左右。掖县菱镁矿铁含量较海城的几乎高一倍,且多以固溶体形式存在,这是其易烧结的重要原因之一。现就其浮选与烧结过程中有关杂质铁的存在形式、变化与作用加以讨论。     

烧结过程中的晶粒生长及其控制

本文从理论上简述了在烧结后期晶界与气孔的互相作用;在叙述了晶粒生长机理的基础上,提出四点控制晶粒生长的途径,说明外加物对晶粒生长的作用。     

铁矿石中测铁实验方法比较与优化

采用不同方法测铁矿石中铁含量,即有汞法和无汞法,有汞法方法成熟,准确度高,但使用了氯化汞,环境不友好,对周围环境造成污染。无汞法则避免了汞对环境的污染,且无汞法有不同样品预处理方法。但是不同方法之间存在系统误差,准确度不能满足要求。用不同方法同时测定标样和试样,在对数据进行显著性检验,对不同实验方法进行比较和优化选择。寻找到最佳实验方法和测定条件,可在实验教学中推广采用。     

铁矿石烧结中混合料特性对火焰烽面与烧结性能的影响机理研究

通过中试规模烧结杯试验和综合烧结模型,将返矿平衡和非平衡条件相结合,研究了混合料特性(烧结碱度、焦炭和水分添加量)对火焰烽面特性和烧结性能的影响机理。模拟研究涉及多种烧结条件下的125个烧结杯工况。为揭示火焰烽面区域中熔体生成与凝固行为,使用FactSage软件进行化学热力学模拟并建立了更完善的熔化和凝固子模型。模拟与试验研究表明,随着碱度和焦炭添加量的变化,火焰烽面速度、成品率、焦比和利用系数会出现局部最大或最小值。在本文烧结条件下,最大利用系数工况为碱度2.0、水分7.7%、焦炭6.4%。最小焦比工况为碱度2.0、水分6.5%、焦炭6.4%。最小焦比和最大利用系数的条件并不相同,而最终烧结操作取决于每个烧结厂的控制目标。     

铁矿石烧结中混合料特性对火焰烽面与烧结性能的影响机理研究

通过中试规模烧结杯试验和综合烧结模型,将返矿平衡和非平衡条件相结合,研究了混合料特性（烧结碱度、焦炭和水分添加量）对火焰烽面特性和烧结性能的影响机理。模拟研究涉及多种烧结条件下的125个烧结杯工况。为揭示火焰烽面区域中熔体生成与凝固行为,使用FactSage软件进行化学热力学模拟并建立了更完善的熔化和凝固子模型。模拟与试验研究表明,随着碱度和焦炭添加量的变化,火焰烽面速度、成品率、焦比和利用系数会出现局部最大或最小值。在本文烧结条件下,最大利用系数工况为碱度2.0、水分7.7%、焦炭6.4%。最小焦比工况为碱度2.0、水分6.5%、焦炭6.4%。最小焦比和最大利用系数的条件并不相同,而最终烧结操作取决于每个烧结厂的控制目标。     

用空气氧化两价铁悬浮液生成α-FeOOH的过程

本文对在40℃用空气氧化Fe(OH)_2悬浮液生成α-FeOOH的过程中的反应条件进行了研究。通过考察α-FeOOH样品的比表面积,X-射线衍射峰及电子显微镜照片,估算出颗粒尺寸;氧化过程中粒子的生长速度随最初悬浮液中Fe(OH)_2和过量NaOH浓度的增大而增大。而在有NH_4~+离子存在的中性悬浮液中,生长速度则随Fe(OH)_2浓度的增大而增大。粒子形状和尺寸分布狭窄的α-FeOOH,通过热处理制成针状Fe_3O_4,或γ-Fe_2O_3样品,并在室温下测试其磁性指标。     

铁矿石中磁性铁含量测定方法的探究

对矿物组成复杂的铁矿石中磁性和非磁性铁的分离和测定,进行了试验。用酒精试剂消除有机质及部分硫的影响后,采用乳套玻棒研磨（挤压）的条件下,反复磁选分离矿石中包裹、夹杂的非磁性铁,使铁矿石中磁性和非磁性部分分离完全。此分离方法,结果准确可靠,已用于铁矿石中磁性铁的日常检测,获得了满意结果。     

用废弃物脱硫石膏制备铁酸钙的基础研究

结合目前中国大量的废弃脱硫石膏无法被合理利用的情况,讨论了钢厂中脱硫石膏制成铁酸钙回收利用的可能性。通过查询热力学数据进行计算研究,探讨石膏分解所需的气氛条件及相应条件下生成物组成。为达到最佳的分解效果,通过热力学计算调整一氧化碳/二氧化碳混合气体各项参数进而控制实验的进行。相关基础实验在实验室中利用现有管式炉进行烧结还原。通过对XRD数据进行半定量分析来确定石膏在不同条件下分解产物的成分组成。结果表明1 050℃为石膏气固反应和固固反应交界点。同时混合气体中一氧化碳体积分数为5%、100 m L/min的气体流量,可以保证气固反应生成氧化钙的同时,硫化钙的量在合理的范围内。实验进一步利用硫酸钙作为钙源制得铁酸钙,为废弃石膏在钢铁厂回收利用提供理论基础。     

氧化铝凝胶烧结过程中晶体生长及其抑制

运用XRD／SEM等手段，研究了拟薄水铝石凝胶烧结过程中α-Al2O3晶体的生长，溶胶-凝胶过程不改变拟薄水铝石的本质结构，只是使得其结构更加不完善。在凝胶烧结过程中，α-Al2O3晶体主要有3种形式的颗粒聚合体生长，由于固相传质，大小颗粒将发生融合，即聚合生长，结果是大颗粒变大，小颗粒消失，通过加入一定的晶体生长抑制剂，制备了微晶的氧化铝陶瓷。     

Al2O3对CaO烧结过程的作用

在较低温度下(≤1600℃)，将添加Al2O3的高纯石灰石在不同煅烧温度下制得了CaO烧结熟科。考察了煅烧温度、保温时间及不同的Al2O3添加量对CaO烧结的作用。试验结果表明，Al2O3的加入使CaO在煅烧过程中得到发育良好的晶粒和撮低的显气孔率。在高于1500℃煅烧的试样中，显气孔率与保温时间之间呈对数关系，这种烧结熟料良好的抗水化性能在于其级低的显气孔率和发育良好的CaO晶粒自身水化活性的降低。     

哈龙替代型含氟灭火剂灭火过程中HF生成及灭火机理研究进展

三氟甲烷(CHF3)、五氟乙烷(C2HF5)、六氟丙烷(C3H2F6)和七氟丙烷(C3HF7)四种典型的氢氟烃(HFCs)是目前常用的哈龙替代型灭火剂,具有灭火高效、性能可靠且无残留的特性. 4种典型含氟灭火剂在灭火过程中会产生有毒气体HF,热分解过程中产生的含氟自由基与火焰中的O, H, OH等燃烧自由基反应,导致燃烧过程中化学链式反应中断.缩短达到灭火浓度所用时间、减少灭火剂与火焰作用时间和加入抑制剂或添加剂可降低有毒气体HF生成量. 未来应进一步借助全尺度实验和理论计算,深入研究HFCs类灭火剂在不同使用条件下的灭火机理,获取HFCs灭火剂灭火浓度、灭火毒性、腐蚀性及相容性等实际数据,为提高其灭火性能、降低灭火过程中有毒气体的生成、拓宽使用领域和开发性能更优异的HFCs类灭火剂奠定一定的理论和应用基础.