TiO2含量对酸性低钛矿渣棉熔体粘度和结构的影响

以酸性低钛矿渣棉熔体为研究对象,采用旋转柱体法研究1493～1773 K温度范围内TiO2含量对熔体粘度和熔化性温度的影响,并结合粘流活化能和红外光谱分析了熔体结构的变化.结果表明,TiO2含量从0％增加至6％,熔体粘度、熔化性温度以及粘流活化能均降低;实验渣样的熔化性温度处于1498～1573 K之间,在1653 K...     

高炉熔渣制备矿渣棉调质剂的研究

针对高炉渣制备矿渣棉的调质过程,研究铁尾矿、碱度、MgO和Al2O3含量对高炉渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:铁尾矿能够使高炉渣由短渣特性向长渣特性转化,黏度变化更加平稳,但铁尾矿加入量超过20%后,熔渣黏度和熔化性温度增加,不利于熔渣直接制备矿渣棉;采用化学纯试剂对高炉渣进行调质时,碱度升高使得熔渣黏度向短渣特性进一步转化,熔化性温度升高,不利于熔渣流动性的提高;随着MgO含量增加,熔渣黏度和熔化性温度均呈现先降低后增加的趋势,MgO含量在8%~10%时,熔渣流动性较好;研究中Al2O3含量相对较小,Al2O3含量变化时,熔渣黏度和熔化性温度变化较小,对熔渣流动性影响较小。     

高炉渣改性作为矿渣棉原料的试验

研究了不同酸度条件下,随着高炉熔渣中主要成分的变化,其黏度和表面张力对高炉渣作为矿渣棉原料的影响,并对其影响机制进行了探讨。结果表明,Al2O3和SiO2增加时,黏度增加,表面张力也随之加大,利于制取较长的矿渣棉纤维。     

铁尾矿为调质剂的高炉熔渣流动性行为

分析了铁尾矿配比对矿渣成分设计参数的影响规律,采用高温熔体物性综合测定仪测定熔渣黏度、流动性等高温物化性能.采用主成分分析法和多元线性回归原理,建立了主成分与熔渣流动性的数学模型.研究结果表明:调质高炉渣的成分设计参数更符合制取矿渣棉原料的要求;随着铁尾矿配比增加,熔渣黏度有升高的趋势,但高温区黏度较小、流动性较好,适宜的成纤温度区间变宽,调质高炉熔渣黏度、流动性更适合用于制备矿渣纤维;调质高炉熔渣适宜的酸度系数为1.2～1.4,即铁尾矿适宜的质量分数为5％～15％.     

TiO2对京唐高炉渣性能的影响及热力学分析

 为明确TiO2对京唐炉渣性能的影响机理,基于京唐高炉渣的实际成分,通过黏度试验研究了TiO2对炉渣黏度及熔化性温度的影响;同时利用FactSage热力学软件,计算了不同TiO2质量分数炉渣的活度、熔化温度,液相区以及炉渣从1 500冷却到1 000 ℃时的物相变化。试验结果表明,炉渣的黏度和熔化性温度随着渣中TiO2质量分数的增加而降低。FactSage计算表明,炉渣中TiO2活度增大,炉渣的黏度随之减小;TiO2增多有利于降低炉渣的熔化温度和扩大液相区,但当[w(TiO2)]由4.2%变化到5.6%时,炉渣的液相区反而在CaO区域缩小;炉渣结晶相的变化表明渣中TiO2不宜过多,否则在高温时就容易生成钙钛矿相,从而增大炉渣的黏度,不利于高炉顺行。为满足京唐高炉冶炼对炉渣性能的要求及护炉的需要,炉渣中[w(TiO2)]应控制在5.0%以内。     

碱度对高炉熔渣制备矿渣棉调质剂性能的影响

针对高炉渣制备矿渣棉的调质过程,研究碱度对高炉渣黏度和熔化性温度的影响规律。根据矿渣棉的基本成分,在熔融高炉渣中添加适量调质剂调整其化学成分,并加热混匀。研究结果表明,采用化学纯试剂对高炉渣进行调质时,碱度升高使得熔渣黏度向短渣特性进一步转化,熔化性温度升高,不利于熔渣流动性的提高;碱度对调质高炉渣表面张力的影响不显著;制备矿渣棉适宜的碱度为1.0。     

Minitab在炉渣黏度实验数据分析中的应用

利用Minintab软件对高炉渣黏度实验数据进行了单因子方差计算,得到了碱度和化学成分变化对炉渣黏度的影响规律。结果表明:在计算条件下,当炉渣碱度大于1.02,w(MgO)小于11.95%或w(TiO2)小于12.57%时,碱度、MgO和TiO2的含量的变化对炉渣黏度均没有显著影响;而当炉渣碱度小于1.02,w(MgO)大于13.95%或w(TiO2)大于13.57%时,三因素的变化对炉渣黏度有显著影响;炉渣w(Al2O3)控制在12.75%为宜。     

MgO含量对CaO-Al2O3-MgO-FexO-SiO2-K2O系熔体性质的影响

研究了MgO含量变化对CaO-Al₂O₃-MgO-Fe_xO-SiO₂-K₂O系熔体黏度和熔化特性的影响,结合X射线衍射和扫描电镜分析熔渣冷却过程中的物相析出,并通过FactSage软件计算了该体系的黏度、熔点和冷却过程中析出相的含量与温度的关系,并与实验结果进行了对比和分析.结果表明,MgO含量的增多会造成熔渣熔化温度的升高,黏度随温度变化时会出现黏度骤增的转折点,高于转折点温度时,熔渣黏度随MgO含量变化不大,同时该转折点温度随MgO含量的增加而升高.在熔渣冷却过程中析出相主要为固溶的橄榄石相和Fe₃O₄尖晶石相,MgO含量的增大可以促进橄榄石相的析出,熔体黏度骤增主要由于橄榄石相的析出造成的.      

含钛铁素体不锈钢连铸过程保护渣性能演变对铸坯质量的影响

结合生产实践,研究了含钛铁素体不锈钢浇铸过程中保护渣的成分及性能演变规律,分析了保护渣性能变化对铸坯质量的影响作用.得到如下结论:在含钛铁素体不锈钢连铸过程中,保护渣中Δw(TiO2)为2.3％ ～11.4％.随着浇铸的进行,熔化温度由初始的1124℃提高至1240℃,黏度升高至0.431 Pa·s.TiO2含量增加是...     

喷吹工艺参数对矿渣棉质量的影响

采用调质高炉渣进行喷吹法制备矿渣棉试验,对喷吹试验所得纤维的表观特性及性能进行检测,探索喷吹工艺参数对纤维质量的影响规律.结果表明:高炉渣的成分含量不在形成矿渣棉的成分范围内,应该添加调质剂对高炉渣作调质处理;随着酸度系数的增加,纤维直径呈增长趋势;当酸度系数在1.0~1.2时纤维含水率变化不大,在1.3时含水率出现谷值,随后迅速增大;在黏度允许的范围内,气流速度越大,纤维越细长.采用喷吹工艺制备矿渣棉高炉渣酸度系数控制在1.2~1.3之间,喷吹气体压力控制在0.3 MPa左右,纤维质量较好.     

CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO五元渣系黏度的试验研究

为了研究含氟渣系成分变化对黏度的影响,根据五因素二次正交旋转回归法设计渣系配方,使用RTW-10熔渣物性测定仪,采用旋转柱体法,在1 600～1 300℃降温过程中对CaF2-SiO2-Al2O3-CaO-MgO渣系的黏度进行连续测定;建立了1 600℃下五元含氟渣系黏度的回归模型,研究了各组元对熔渣黏度的影响.结果表明:当CaF2的含量(质量分数,下同)在10％～70％时,随CaF2含量增加,黏度减小,随SiO2、Al2O3和MgO含量增加,黏度增大,CaO易受其他组元的作用而对黏度产生不同影响;在w(SiO2)=10％、w(MgO) =10％和w(CaF2)=50％时,随w(CaO)增加,黏度先增大后减小,w(CaO)=10％时黏度最大.在w(Al2 O3) =20％、w(MgO)=10％和w(CaF2)=50％时,随着w(CaO)增加,当w(SiO2)＜20％时,黏度先增大后减小;当w(SiO2)＞20％时,黏度持续减小.     

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。     

Al2O3对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响

通过在CaO-Fe_2O_3熔体中添加Al_2O_3,研究了不同Al_2O_3含量对CaO-Fe_2O_3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响。研究结果表明,随着Al_2O_3含量的增加,CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3熔体结晶产物中铁酸一钙含量减少。当Al_2O_3含量达到3%时,铁酸二钙与富铁铁酸钙从熔体中结晶,二者含量随Al_2O_3含量的增加而增加。随着Al_2O_3含量的增加富铁铁酸钙的显微结构向细条状转变。同时,熔体黏度随着Al_2O_3含量增加而增加,当Al_2O_3含量超过5%时,熔体内铁酸钙结晶受到显著抑制。     

TiO2对含钛高炉初渣物相转变与黏度的影响

为了研究含钛高炉初渣的形成过程和各种物相成分相互作用、迁移重组的过程,明晰TiO2对高炉初渣形成的影响规律,利用FactSage热力学软件及旋转柱体式黏度仪研究了TiO2质量分数对高炉初渣熔化温度、物相转变行为以及初渣黏度的影响。结果表明,随着初渣中TiO2质量分数的增加,含钛高炉初渣熔化温度升高,TiO2质量分数从4%增加到16%,其熔化温度从1 360升高到1 410 ℃,增加了50 ℃;含钛高炉初渣中TiO2质量分数对初渣中各种物相组成的转变和比例都有较大的影响,随着TiO2质量分数的增加,初渣固液相共存的温度区间变大,使高炉软融带变宽;TiO2对含钛高炉初渣黏度的影响相对较为复杂,当TiO2质量分数为4%～8%时,含钛高炉初渣黏度 温度曲线呈现出“碱性渣”的形态;当TiO2质量分数为16%时,含钛高炉初渣黏度 温度曲线呈现出“酸性渣”的形态。     

旋风炉解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的研究

在中国某火电厂进行旋风炉附烧解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的试验研究,将预混合煤粉和不锈钢渣混合后吹入旋风炉,煤粉燃烧产生的煤灰与不锈钢渣形成液态熔渣,在高速旋转气流的作用下附着在旋风筒内壁上,通过排渣口下部的活动溜槽流入渣罐中,运输至电炉车间倒入电炉中调质,使用四辊离心机制备矿渣棉,系统研究了不锈钢渣解毒机制、电炉调质、离心成纤和矿渣棉性能。研究表明,不锈钢渣中的Cr(VI)在高温和还原气氛下在旋风炉内热解或还原为Cr(III),转化率超过99.96%;添加质量分数为40%不锈钢渣和0%石灰时,熔渣适宜成纤的温度范围为1 360～1 540℃,制备了酸度系数2.0、平均直径5.1μm、渣球质量分数5.2%的矿渣棉,Cr(VI)和TCr满足国标要求;矿渣棉性能指标达到岩棉水平,燃烧性能为A级不燃。     

调质渣的析晶行为

针对矿渣棉生产时调质渣成纤过程中会有晶体析出的问题,采用FactSage热力学软件、X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)研究调质渣不同温度下的矿物组成和显微结构;采用熔体物性综合测定仪研究调质渣降温过程中的黏度变化。结果表明,调质渣在冷却过程中,1 240 ℃时开始析出晶体,析出的主晶相为钙铝黄长石（Ca2Al2SiO7）和镁黄长石（Ca2MgSi2O7）。此外,熔融调质渣成纤适宜的温度区间为1 300～1 413 ℃。     

Fe~(2+)和Fe~(3+)对含铁氧化物熔体性质的影响

通过对含铁氧化物的熔渣体系黏度、密度以及硫容量的综述和分析,可以看出,熔体的性质会随着变价金属离子含量的变化而变化,Fe2+和Fe3+在熔体结构中承担着不同的角色,Fe2+是网络破坏体,正八面体配位,使黏度降低,硫容量增加。而Fe3+以正四面体和正八面体来配位,且以四面体为主,作为网络聚合体存在,黏度随着Fe3+含量的增加而逐渐增加等。结构方面的研究也证实上述由性质反映出来的规律。同时,上述规律也可以为研究其他过渡金属元素提供有益的参考。     

TiO2-Al2O3-CaO-SiO2低碱度高钛渣熔体黏度特性

研究了TiO₂含量、Al₂O₃含量以及二元碱度(CaO/SiO₂)对TiO₂-Al₂O₃-CaO-SiO₂低碱度高钛渣黏度的影响.实验采用旋转柱体法在1633-1873K温度范围内对渣系熔体黏度进行了测量.当TiO₂质量分数为23%-43%、Al₂O₃质量分数为3%-12%和二元碱度为0.3-0.7时,钛渣熔体黏度随TiO₂含量和碱度的增加而降低,随Al₂O₃含量的增加而增加.通过对转底炉-电炉熔分过程渣系脱硫能力计算,得知在低碱度高钛渣中TiO₂属于酸性.依据黏度测量数据和对TiO₂属性的界定,通过修正Urbain模型建立了低碱度高钛渣的熔体黏度预报模型.模型预测结果误差为11%,证明新模型对于低碱度高钛渣的黏度具有良好的预报效果.      

Ti和Si对铁液黏度和凝固性质的影响

通过振荡杯高温熔体黏度仪对含Ti铁液的黏度进行测定,研究在冷却过程中Ti、Si对铁液黏度、黏流活化能、凝固温度以及凝固速度的影响.发现含Ti铁液在发生凝固以前,其黏度差别不大,黏流活化能为37.07~44.03 kJ·mol-1.Ti含量对铁液的凝固温度和凝固速度影响较大,Ti含量高的铁液开始凝固温度较高,而且凝固速度更快.硅含量低是钒钛铁液凝固温度低的主要原因.      

调质熔渣制备矿渣棉及棉板的中试研究

作者开发了一套电弧炉熔渣调制试验平台,以调质高炉渣为原料,用离心成纤法制备矿渣棉及棉板的中试研究.对矿渣棉及棉板的性能进行了分析.结果表明:在此平台上制备出的矿渣棉具有光滑呈圆柱状的表面、直径与渣球含量均符合国标要求,其直径与渣球含量均随酸度系数的增大呈增大趋势;矿渣棉板各项性能均符合高炉渣纤维板的指标值.该项技术不仅解决了高炉熔渣显热利用途径,同时提高了高炉渣的高附加值,为钢铁企业高炉渣余热利用和资源化提供了重要示范.