外加电势与电极对钢渣反应的影响

研究了密闭系统中钢渣反应的电化学本质．在本实验条件下,当钢渣界面存在电子导体以及在金属熔体与熔渣间施加有利于电子传导的外加电势时,反应速率及反应程度均得以提高．电子导体与熔体的接触面越大,反应速率越快．     

石墨还原Cao-SiO_2-Al_2O_3-FeO-CaF_2渣系中FeO的动力学

在1510±3℃温度下，对C3O－SiO2－Al2O3－FeO渣被固体碳还原的动力学进行了研究，考察了熔渣碱度（CaO／SiO2＝0．75～1．75）对还原反应速度的影响.比较了实验得到的表现速度常数与用渗透理论求出的熔渣中铁离子的传质系数.研究表明，随渣碱度的升高，还原反应速度增大；反应由渣中铁离子的传递和界面反应混合控制此外，还考察了不同搅拌条件及用CaF2作添加剂对还原反应速度的影响.     

聚酰胺6/离子液体复合材料的流变性能研究

通过熔融共混挤出法制备了聚酰胺6(PA6)/离子液体复合材料切片,然后采用熔体流动速率仪和毛细管流变仪研究了离子液体含量对PA6/离子液体复合材料的流变行为影响。结果表明,PA6/离子液体复合材料的熔体流动速率随着离子液体含量的增加而增大;随着离子液体含量的增加和温度的升高,该体系的表观黏度逐渐降低,而非牛顿指数逐渐增加;随着离子液体含量的增加,PA6的黏流活化能逐渐降低;结构黏度指数随着温度的升高逐渐降低,而随着离子液体含量的增加,结构黏度指数呈先降低后增加的趋势。     

A12O3-W金属陶瓷用于金属熔体温度测量可行性研究

采用高纯氧化铝和不同含量金属钨制成的Al2O3-W金属陶瓷作为热电偶两极,直接浸入金属熔体中进行连续测温实验.结果表明:该金属陶瓷热电偶输出的热电动势较大,在金属熔化温度范围内其热电动势与温度的线性关系明显.金属陶瓷具有良好的耐热态金属及熔渣侵蚀性能,可实现对高温熔体温度的连续测量.     

高活性钛熔体与BaZrO_3耐火材料界面反应机理

利用BaZrO_3坩埚结合感应加热技术熔炼钛合金,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及原子发射光谱仪等分析了BaZrO_3耐火材料与熔体接触后微观形貌变化及BaZrO_3耐火材料与合金之间的相互熔解量,研究了BaZrO_3耐火材料与熔体界面的反应、组成元素在熔体中熔解量随接触时间变化规律及与钛熔体界面反应机理。结果表明:熔炼低含钛量的钛合金,BaZrO_3耐火材料渗透层厚度约为20μm,随着BaZrO_3耐火材料与熔体接触时间增加,氧元素在熔体中熔解量逐渐降低,锆含量则并未出现明显变化,说明BaZrO_3耐火材料不与钛熔体发生界面反应;熔炼高含钛量钛合金时,BaZrO_3耐火材料侵蚀层厚度约为2 000μm,锆和氧在熔体中熔解量逐渐升高,说明高钛含量熔体与BaZrO_3耐火材料发生界面反应,反应过程中有BaO生成。     

HCO3-和PW12O403-对TiO2光催化活性的影响

H_3PW_(12)O_(40)(HPW)作为电子受体,有利于TiO_2光催化反应,浓度为0．06 mmol／L时甲基橙光催化降解速率是未加入电子受体的2．7倍。另一方面,HCO_3的存在显著降低了光催化反应速率,在[HCO_3]为0．025 mol/L时,k为0．03742 min~(-1),比未加入HCO~3的速率降低了48％。讨论了两种离子对反应速率的影响。     

影响镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的因素

研究了镁碳耐火材料中镁砂原料的种类和碳含量 ,渣剂的有无及碱度 ,炉内气氛以及是否加铝脱氧等因素对镁碳耐火材料表面MgO致密层形成的影响。结果表明 :(1)在w(C) =10 %～ 2 0 %范围内 ,随着碳含量的降低 ,形成的MgO致密层越完整 ,且厚度增加 ;(2 )Mg(g)氧化形成MgO致密层的氧是由熔渣通过熔融金属提供的 ,凡是影响熔渣和熔融金属中氧活度的因素 ,都会对MgO致密层的形成产生影响 ;(3)炉内气氛对MgO致密层的形成没有明显的影响 ;(4)与电熔镁砂相比 ,使用烧结镁砂为原料时 ,耐火材料表面更容易形成MgO致密层。     

含TiC熔渣对MgO-C砖的侵蚀机制

为了有效回收钛资源和满足高温碳化—低温氯化工艺对耐火材料的要求,采用热力学计算、XRD和SEM等研究手段分析了高温碳化过程中含TiC熔渣对MgO-C砖的侵蚀机制。热力学计算结果表明：1)温度越高,熔渣的侵蚀能力越强,当温度低于1 560℃时,熔渣与MgO-C砖反应生成MgAl₂O₄、Mg₂SiO₄和MgTi₂O₄等高熔点物相,对MgO-C砖侵蚀较慢,但当温度高于1 560℃时,前期生成的高熔点物相逐渐溶解,从而对MgO-C砖侵蚀加剧;2)随着碳化反应的进行,熔渣中TiO₂含量降低,TiC含量逐渐增加,熔渣对MgO-C砖的侵蚀逐渐减弱。用后MgO-C砖的显微结构分析发现：镁碳砖的侵蚀机制是气氛中氧气与碳反应,形成气孔,熔渣中TiO₂和SiO₂等再与基质MgO反应先形成高温中间相,随着反应进行再形成低熔点相,导致MgO-C砖逐渐被侵蚀。     

TPD技术在煤／半焦气化研究中的应用

本文综述了近年来国外用程序升温脱附(TPD)技术在煤／半焦气化研究中的应用，着重讨论了担载金属半焦在含氧气化剂作用下碳-氧-金属之间的相互作用，H2O和CO2脉冲气化后的TPD可以分析担载不同金属盐类后脉冲气化所生成的H2，CO和CO2．一般来说。随担载金属量的增加．其反应掉的H2O和CO2量增加，生成的CO和H2增加。从碳和CO2及H2O的气化反应的氧平衡可以求出在反应过程中吸附在试样表面的氧量，由表面含氧络合物的形态和含量可以分析碳和金属与氧的相互作用，氧迁移机理及催化活性的大小等重要问题。     

煤气化灰渣中残炭对灰渣流动性影响的研究进展

煤气化是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作为气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的有机质转化为气体燃料或下游原料的过程。液态排渣气化炉气化过程中,煤中有机质转化为合成气,矿物质经过烧结、熔融逐渐转化为固体的灰后进一步转化为液态的熔渣。由于煤中有机质在气化过程中不能达到完全转化,导致气化灰渣中含有未反应的煤焦颗粒,形成气化灰渣中的残炭。残炭的存在不仅降低了煤气化过程的碳转化率,还对灰渣的流动性有重要影响。综述了近年来关于液态排渣气化炉灰渣中残炭形成机理及对灰渣流动性研究的最新研究进展,首先对灰渣中残炭的形成原因进行分析,发现煤种和气化操作条件是影响灰渣中残炭含量的主要因素,而未反应煤焦和熔渣的相互作用决定了残炭在灰渣中的赋存状态,但为了优化操作条件,降低气化灰渣中残炭含量,需进一步研究气化条件和灰渣组成等因素对于焦渣相互作用的影响。通过浮选以及酸洗方法提取了灰渣中的残炭,并对其进行性质表征,发现由于灰渣中的残炭经历了较高的温度区间和较长的停留时间,相对于低温煤焦其挥发分较少,孔隙丰富,石墨化程度较高,反应性较差。作为灰渣中重要组成,残炭的存在显著提高了煤灰的熔融温度。残炭的石墨化程度以及煤灰化学组成(SiO2/Al2O3、Fe2O3含量)等因素对于含炭煤灰的熔融性影响较大,残炭的存在导致FeSi、Si C和Fe等难熔矿物质的生成。降温过程中残炭促进了熔渣中矿物质的结晶,提高了熔渣的黏度,但残炭还原单质铁的速率以及对不同熔渣中矿物质结晶行为的影响机理欠缺系统性研究。此外,残炭和灰渣中含硅和含铁矿物质发生碳热反应,反应物的组成与产物的扩散对碳热反应温度及速率有重要影响,但需深入研究不同气化条件下碳热反应的动力学。     

高炉低钛渣粘度和熔化性能

使用RTW-10型熔体物性综合测定仪,测定CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2渣系粘度随温度的变化,并计算其熔化性温度,研究渣系高温冶金性能. 结果表明,渣中TiO2含量由1.0%升高至2.2%时,炉渣的熔化性温度和粘度均降低;随渣中Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升,炉渣粘度增大;在高温区,炉渣粘度小于0.7 Pa×s,炉渣仍具有良好的流动性. MgO含量由8.5%升高至10.5%时,熔化性温度逐渐降低,炉渣粘度变化较小. 对于工业生产中炉渣TiO2含量较低的高炉,可考虑增加含钛原料的使用,以进行护炉操作.     

铜熔渣喷吹地沟油还原贫化

以地沟油为生物质还原剂,高温裂解后对铜火法冶炼铜渣进行还原贫化。结果表明,地沟油裂解产物主要是C, H2, CO和CH4等还原性小分子物质,1373, 1473和1573 K下裂解积碳的转化率分别为78.36%, 79.83%和80.07%,因此地沟油高温裂解时碳元素主要以积碳形式存在。热力学计算发现,高温下裂解产物均有良好的还原Fe3O4的活性,用地沟油替代传统化石类还原剂还原铜渣中磁性铁在热力学上是可行的。以N2为载气不仅有利于高温下地沟油顺利喷入铜熔渣中,且通过动量传递起到搅拌熔渣的作用,增大了微小铜滴碰撞聚集长大的机会。在熔炼温度1573 K、载气流量3 L/min、地沟油喷吹量2.055 mL/min、喷吹时间4 min、沉降时间50 min的最优还原贫化条件下,铜渣中Fe3O4含量从33.40wt%降至1.60wt%,含铜量从4.49wt%降至0.49wt%,渣中Fe3O4相转变为2FeO?SiO2相。根据Einstein?Roscoe方程分析,渣中Fe3O4含量减少有利于降低熔渣粘度,改善铜滴的沉降条件。继续增加地沟油喷吹时间沉降金属中杂质含量增加;沉降时间过长时,由于铜渣对铜的机械夹带和化学溶解作用,沉降效果不会更好。实验的铜回收率达89.09%。     

FeO-SiO2-MnO(-TiO2)渣系与铁液间钒的分配行为及影响因素

实验研究了V在FeO-SiO2-MnO(-TiO2)渣系与铁液间的分配行为,以及温度、渣成分、渣铁比、铁水初始[Si]、[Ti]含量的影响趋势. 结果表明,在FeO-SiO2-MnO渣系中,铁水中V的入渣率、V在渣-金两相的分配比以及渣的钒容量均随温度升高而降低,而铁水中C的氧化损失随温度升高而增加;渣铁比较低的情况下,V的入渣率明显降低,但两种渣铁比的情况下,V的最大入渣率均落在MnO含量13%~25%,SiO2含量12%~24%的成分范围内. 在FeO-SiO2-MnO-TiO2渣系中,随渣中TiO2含量增加,铁水中V的入渣率、V在渣-金两相的分配比以及渣的钒容量随之降低,V2O3在渣中的活度系数随TiO2含量升高而升高. 实验条件下,各因素对铁水中V的入渣率的影响程度按以下顺序依次降低：终渣成分>温度>铁水初始[Si]、[Ti]等元素含量.     

钒化工冶金固废资源化清洁利用

采用整体化增值利用、多组元高效提取、末端无害化处置的策略，通过关键核心技术创新和集成，开发了具有产业化价值的低成本、高效钒化工冶金固废资源化清洁利用技术集成体系。提钒尾渣通过亚熔盐技术高效提钒后，渣中的钒含量(以V2O5计)降低至0.2wt%以下，铁含量(以Fe2O3计)富集至60wt%以上；再经钙化脱钠后终渣中钠含量(以Na2O计)低于2wt%，可大比例替代低钒高品位铁精矿用于配矿烧结，配矿量由原来的20 kg/t提高至60 kg/t。将块状、粉状铬泥通过添加有机粘结剂和65碳化硅做成球骨架，加工成粒径5?30 mm的球状物并烘烤，加入炼钢工序，所制钢筋的屈服和抗拉强度均比常规工艺高，对钢筋性能提高有一定作用。采用钒酸铁部分替代V2O5冶炼钒铁技术上可行，1 t钒酸铁可代替209 kg V2O5，钒铁消耗0.2 t，钒回收率在90%以上，并生产出A级50钒铁产品。50钒铁炉渣作为粘结配料可提高钒钛烧结矿强度，在回收利用渣中钒、镁、钙元素的同时，使钒钛烧结矿转鼓指数提高2%~4%。     

A novel approach for gasification of carbon using a mixed conductor

The gasification of carbon to CO without the production of nitrogen was studied using an oxide ionic and electronic mixed conductor. The oxide ionic and electronic mixed conductor CaTi0.75Fe0.25O3– was used as a selective oxygen permeable diaphragm. The selective electrochemical permeation of oxygen across a ceramic sample was confirmed by measuring oxygen evolution rate at the low PO2 side of the oxygen gas concentration cell using sample ceramics as a diaphragm. The gasification of carbon black to CO using this diaphragm was examined. It was observed that CO and CO2 were formed without nitrogen when the opposite side of diaphragm was exposed to air at high temperature. The dependence of the CO/CO2 ratio on the partial pressure of oxygen in the high PO2 compartment and on the thickness of diaphragm was examined.     

超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的行为及其对钢组织的影响

针对RH精炼并结合典型的渣-钢化学平衡实验,研究了超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的变化以及钢包顶渣组成对钢中夹杂物的影响. 用激光共聚焦高温扫描显微镜在线观察了再加热过程中钢的微观组织变化,讨论了夹杂物对钢的晶粒长大的影响. 结果表明,本实验条件下精炼前钢中夹杂物是以Fe-Mn氧化物为主的复合夹杂,夹杂物数量和大小受渣碱度、Al2O3含量及CaO/Al2O3比值的影响较大,当碱度为1.5及Al2O3含量为20%时,夹杂物数量最少. 以成分优化的钢包渣与精炼末期钢样进行的平衡实验显示,夹杂物为Al2O3-MgO或Al2O3-MgO-SiO2-MnO为主的复合夹杂,随渣中w(MnO)的增加,复合夹杂中Mn含量有增加的趋势,使钢的晶粒长大过程需要更高的再加热温度. 钢样再加热后,钢中夹杂物变为以Al2O3, MgO, SiO2复合夹杂为主,三者总量占夹杂物总量的90%或以上,复合夹杂中MnO含量受加热制度影响.     

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.     

低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2系精炼渣的性能

设计了精炼铜-铬合金用低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系,并研究了其粘度、密度、表面张力及熔化温度等性能. 结果表明,该渣系的熔化温度在1336~1402℃之间;高温下该渣系的密度和表面张力均随温度升高而减小,且随CaF2含量和MgO含量增加逐渐降低;增加CaF2添加量可降低渣系粘度;CaF2含量较低时,MgO含量增加也可降低渣系粘度,CaF2含量较高时,渣粘度在MgO含量为6%时最小,MgO含量续增加到9%时粘度反而上升. 该渣系粘度较低,表面张力较小,具有良好的精炼效果.     

高温铜渣催化木屑水蒸气气化的实验研究

利用高温铜渣的显热作为外热源,进行铜渣催化木屑水蒸气气化的实验研究,通过XRD分析催化反应前后铜渣的物相组成,结合催化气化后产气特性分析,推断铜渣的催化活性组分,测定气化反应前后铜渣的温度,计算铜渣的显热量和余热利用率. 结果表明,催化气化后铜渣出现Fe2O3特征峰,煅烧渣的Fe2O3和Fe3O4特征峰减少且强度减弱. 催化后H2含量明显增加,CH4和C2H4含量明显降低. 由此推断铜渣的催化活性组分为Fe2O3和Fe3O4,其含量越高,铜渣催化效果越好. 气化温度(720~950℃)范围内铜渣温度降低130~240℃,可回收利用的显热量为151.89~237.48 kJ/kg,余热利用率达18.49%~22.63%.     

高温下煤灰热膨胀行为研究

为了更好地了解硅铝比在煤炭燃烧和气化过程中对炉体结渣和堵渣产生的影响,选取硅铝比不同的A、B、C三种煤样,在弱还原性气氛下,利用自主研制高温熔融装置,考察三种煤灰样在高温熔融炉中的形变情况,探究煤灰热膨胀行为。针对A煤样,将其灰化后分别添加SiO2和Al2O3,添加量为煤基的1%~5%,研究其高温下XRD物相变化、熔渣流动现象和熔渣表观形貌。结果表明:不同硅铝比的煤灰热膨胀行为存在差异,B、C煤灰产生明显热膨胀现象,A煤灰未出现此现象;添加SiO2的A煤灰产生明显热膨胀现象,而添加Al2O3却未出现膨胀过程。添加SiO2后的煤灰在高温下灰粘度会增加,气体较难透过粘稠液体相,造成煤灰在高温下会出现明显膨胀现象,进而会导致煤炭在燃烧和气化过程中出现炉体内壁的结渣和出渣口堵渣等问题。通过考察弱还原性气氛下,研究不同硅铝比对煤灰高温熔融过程形变的影响,为解决实际生产中气化炉结渣和堵渣问题提供理论依据。