高钛高炉渣在微波场中的加热行为

为在高钛高炉渣中引发微裂纹、有效降低其研磨难度,进行了微波加热高钛高炉渣的实验.在引发裂纹的过程中发现其不仅能被微波场有效加热,且有热失控现象发生.为探讨微波加热高钛高炉渣的机理以及产生热失控现象的原因,对不同种类的合成炉渣进行了微波加热实验.实验表明渣中CaTiO3对有效加热高钛高炉渣起到重要作用.利用Network Analyzer测量了其介电常数.测量结果表明CaTiO3的介电常数远远大于一般材料,定量说明了在微波场中CaTiO3对加热高钛高炉渣的作用.此外,实验测得CaTiO3的介电常数随温度的升高而增大,这种正反馈加热方式正是高钛高炉渣在微波场中发生热失控的主要原因之一.     

含钛高炉渣中钛组分最佳富集相的选择

由于含钛高炉渣中钛的分散分布(钙钛矿、镁铝尖晶石、攀钛透辉石、富钛透辉石和Ti(C,N)),使钛的回收利用变得困难.基于"选择性析出技术",研究含钛高炉渣中钛的选择性富集.该技术的第一步是渣中钛富集相的选择,经过对渣中钛可能生成矿物相的计算和对比分析后,确定渣中钙钛矿相是钛选择性富集的最佳矿物相.     

微波协助碾磨高钛高炉渣

为从高钛高炉渣中分离出钙钛矿(CaTiO3),降低渣中TiO2含量,进行了利用微波辐射在渣中引发裂纹,降低炉渣强度,节约碾磨能耗的研究.由实验得知,高钛高炉渣能被微波有效加热,并在炉渣中引发微裂纹;随着微波处理时间的延长,引发的裂纹也随之扩展.为研究引发的裂纹对碾磨渣的影响,对经过微波处理的高钛高炉渣进行了耐压强度测试.测试结果表明,高钛高炉渣中引发微裂纹后,渣的耐压强度下降(经5次、5 min微波处理后,渣的强度大约降低了20%);渣的耐压强度随微波处理时间的延长和微波循环次数的增加而降低,尤其是微波循环次数对渣耐压强度的影响更为显著.     

CaO-TiO_2-SiO_2-Al_2O_3-MgO熔体冷却过程中钙钛矿相超重力富集

含钛高炉渣中富钛相因其分散在炉渣的多种矿相中且晶粒细小,常规选矿分离技术难以将富钛相从含钛高炉渣中有效地分离出来。将超重力场引入到CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体,为了在冷却过程中钙钛矿相定向富集,重点探讨了熔体中钙钛矿相在不同重力系数及冷却速率下富集规律。研究结果表明当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G≥750进行富集后,试样沿着超重力方向出现明显分层且试样中钙钛矿相沿着超重力方向呈现粒度梯度分布。对分层的试样纵剖后进行光学显微镜观察,熔体中的钙钛矿相在超重力作用下全部富集到试样的中下部区域,而在试样上部区域没有发现钙钛矿晶粒。对本实验条件下熔体中钙钛矿相运动机制进行分析,熔体中钙钛矿晶粒的运动速度与晶粒直径的平方成正比,熔体中大粒径的钙钛矿晶粒比小颗粒晶体在相同的重力系数下具有更大的运动速度,最终富集到试样的底部,而细小的钙钛矿晶粒则富集到式样的中部。假设熔体中的钛以TiO2形式存在,当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G=750时进行富集后,富集到试样中下部精矿中的TiO2质量分数可达34.8%,而尾矿中TiO2质量分数仅为11.28%。考虑到常重力试样中TiO2质量分数为22.34%,通过离心富集后,精矿中钛的回收率高达77.13%。     

高钛型高炉渣选择性还原前后物相演变规律探讨

还原气氛下高炉渣中含钛物相的变化规律是高炉渣高温碳化的关键。实验综合偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、矿物自动解理系统(MLA)和X射线衍射仪(XRD)对比还原前后高炉渣物相形貌变化,微区成分变化及物相组成变化规律。结果表明,还原前后高炉渣中串珠状的钙钛矿转变为弥散状的碳化钛,深绿色板状的富钛透辉石消失不见;微区成分变化显著的是钛元素也从还原前高炉渣中的钙钛矿、攀钛透辉石和富钛透辉石中逐渐转移到碳化钛相和残留的含钛透辉石相中,其含量占还原后全钛的73.69%以上;还原后物相组成明显的变化是钙钛矿和富钛深绿透辉石的减少,碳化钛含量明显增多。     

湿式弱磁选从含钛高炉渣中提取金属铁的研究

基于攀钢高钛型含钛高炉渣综合利用现状,提出“磁选收铁-活化脱铝—酸浸提钛”的技术途径,以期实现含钛高炉渣中Fe、Al、Ti等有价元素的综合回收.采用X射线衍射仪和矿相显微镜研究了含钛高炉渣中矿物相的组成和金属铁在含钛高炉渣中的赋存状态.采用单—弱磁选和阶段磨矿-阶段弱磁选的工艺回收含钛高炉渣中的金属铁.结果表明:高炉渣中的主要矿物相为钙钛矿、透辉石和镁铝尖晶石,金属铁多以球粒状分布于透辉石等矿物颗粒中,含少量磁铁矿.采用阶磨、阶选的工艺在节约磨矿成本的同时可获得铁精矿的品位为63.5％,回收率为64.2％,有效回收了高炉渣中的金属铁,并为后续工艺中活化脱铝和酸浸提钛创造了有利条件.     

含钛高炉渣中CaO和MnO对钙钛矿结晶的影响

含钛高炉渣中钛组分弥散分布于多种矿物相中,很难直接用选矿方法分离,在高炉渣中加入ＣａＯ和ＭｎＯ可使钛富集于充分结晶长大的钙钛矿相中,为选矿分离创造必要条件,作借助多视场图像分析及粘度测定研究了ＣａＯ、ＭｎＯ对钙钛矿相结晶的影响。实验结果表明：ＣａＯ加入量对钙钛矿结晶及晶体生长有双重影响。加入适量ＣａＯ,有利于钙钛矿相结晶量的增加,但ＣａＯ加入量过多,使熔渣粘度及熔化性温度显提高,反而抑制钙钛矿     

湿式弱磁选从含钛高炉渣中提取金属铁的研究

基于攀钢高钛型含钛高炉渣综合利用现状,提出"磁选收铁-活化脱铝—酸浸提钛"的技术途径,以期实现含钛高炉渣中Fe、Al、Ti等有价元素的综合回收。采用X射线衍射仪和矿相显微镜研究了含钛高炉渣中矿物相的组成和金属铁在含钛高炉渣中的赋存状态。采用单一弱磁选和阶段磨矿-阶段弱磁选的工艺回收含钛高炉渣中的金属铁。结果表明:高炉渣中的主要矿物相为钙钛矿、透辉石和镁铝尖晶石,金属铁多以球粒状分布于透辉石等矿物颗粒中,含少量磁铁矿。采用阶磨、阶选的工艺在节约磨矿成本的同时可获得铁精矿的品位为63.5%,回收率为64.2%,有效回收了高炉渣中的金属铁,并为后续工艺中活化脱铝和酸浸提钛创造了有利条件。     

化学成分对中钛高炉渣矿物组成影响的热力学分析

采用FACTSage 7.0热力学软件计算了中钛高炉渣结晶过程的平衡物相组成,分析了不同化学成分对中钛渣矿物析出过程和矿物组成的影响规律。结果表明,中钛高炉渣冷却过程中析出的物相主要有黄长石、钙钛矿、尖晶石与透辉石。当碱度较低时(R0.93),渣中不存在单独的钙钛矿相。当碱度超过1.03继续增加时,黄长石含量增加,尖晶石含量降低。碱度越高越有利于钙钛矿的形成。随着TiO_2含量的增加,中钛渣中黄长石含量减少而钙钛矿含量增加;并且随着温度的降低,钛元素逐渐富集,最终转移到钙钛矿中。渣中MgO含量或Al_2O_3含量的增加,使得中钛渣矿物析出过程的变得复杂,且影响了钛元素的析出过程。     

承钢含钛高炉渣综合利用的工艺矿物学研究

本文采用光学显微镜、X射线粉晶衍射和扫描电子显微镜等手段、对承钢不同碱度的含钛高炉渣中的矿物组成、结构以及钛在各矿物相中的分布规律进行了较深入的研究。 经研究指出:炉渣中大部分钛赋存于钙钛矿中;对熔渣采用缓冷却措施可使渣中钙钛矿晶体长大;采用选矿方法可有效地分离回收渣中钙钛矿。同时对其综合利用途径进行了分析探讨。     

高炉高铝低钛渣的熔化性

在Al2O3的质量分数为15.14%~18.14%,TiO2的质量分数为2%~5%的范围内研究了普通高炉渣的熔化特性。应用正交试验方法,以水钢现场高炉渣为主要原料,适当配加分析纯的Ca(OH)2、MgO、SiO2、Al2O3和TiO2化学试剂调整炉渣的组成成分,采用炉渣熔化特性测试仪半球点法测定炉渣的熔化温度。试验结果表明:渣中碱度和Al2O3含量增加,炉渣熔化性温度升高;TiO2含量增加,炉渣的熔化性温度明显下降;适当提高渣中TiO2和MgO含量可避免因Al2O3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度在1 320~1 400℃之间,熔化性良好。     

大型高炉铜冷却壁渣皮物相组成及性能分析

 高炉铜冷却壁热面形成的渣皮是保障冷却壁寿命的关键。基于高炉中修，针对铜冷却壁热面的渣皮进行实地取样，通过化学成分分析、XRD分析以及SEM EDS分析，并结合FactSage热力学计算及激光法导热分析，对大型高炉铜冷却壁表面形成渣皮的化学成分、微观形貌、高温性能和导热性能进行系统研究，探明了大型高炉铜冷却壁热面渣皮的物相组成和基础性能。结果表明，高炉铜冷却壁渣皮具有明显的分层结构，主要物相为二铝酸钙(CaAl4O7)、硅灰石(Ca2Al2SiO7)和钙长石(CaAl2Si2O8)等；通过FactSage软件计算渣皮熔化温度和黏度，发现沿着渣皮的生长方向，熔化温度降低，流动性降低；并通过传热计算得出合理渣皮厚度条件下的热流强度，从而为高炉生产实践提供理论指导。     

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。     

含钛高炉渣制备甲醛吸附剂的研究

鉴于高炉渣中含有具有良好光催化降解作用的TiO2,且来源廉价广泛,因此研究如何高效合理地利用含钛高炉渣便成为必然。采用分析纯盐酸,在室温条件下对含钛高炉渣进行不同时间的酸浸处理,并进行比表面积、SEM扫描电镜、EDS能谱及甲醛吸附性能的测试。结果表明:酸浸处理后吸附剂表面为多孔结构,吸附剂比表面积由4.56 m2/g增大到105.35 m2/g,可用作甲醛的吸附剂;随酸浸时间的延长,吸附剂中Ti的含量由15.33%增加到最高31.39%,折算为TiO2的含量为39.6%,即酸浸处理可使含钛高炉渣中的TiO2富集。其中,酸浸时间为5 h的样品获得比表面积105.35 m2/g、TiO2含量34.7%,甲醛吸附能力达0.36 mg/g,是市场销售活性炭吸附能力(0.12 mg/g)的3倍。     

Crystallization Behavior in Fluoride-Free Mold Fluxes Containing TiO2/ZrO2

  The time temperature transformation (TTT) diagrams of fluoride free mold fluxes containing TiO2/ZrO2 were constructed through the confocal scanning laser microscope (CSLM) technique. It was found that the crystallization temperature of F free mold fluxes containing TiO2 or ZrO2 increases, while incubation time decreases with increasing basicity. The crystallization tendency increases with the zirconia addition in slag melt, as it may be thought that the addition solubility is limited in molten slag and the solid particles act as heterogeneous nucleation sites. Three types of crystal morphologies were observed, corresponding to different crystallization mechanisms. CaSiO3 and Ca3Si2O7 precipitate in the slag with low basicity, and Ca2SiO4 was formed with increasing basicity. The addition of TiO2 promotes the precipitation of CaTiO3. The logarithm of crystal growth rate increased with increasing isothermal temperature, suggesting that the crystal/melt interface reaction is the controlling step in the present experiment.     

攀钢高炉未燃煤粉对炉渣流动性的影响

攀钢高炉喷煤的特殊性在于未燃煤粉进入炉渣后,会将炉渣中的部分TiO2还原成高熔点的TiC和TiN。这些TiC和TiN在炉渣中呈固相形态存在,从而导致炉渣的粘度升高。当还原生成的TiC和TiN含量达到一定量时,会破坏高炉冶炼行程。实验结果表明,炉渣中未燃煤粉超过9％以后,炉渣粘度明显升高,因此攀钢高炉在不影响顺行的条件下,喷煤量的控制应保证炉渣中未燃煤粉不超过9％。     

高炉冲渣水余热梯级利用的探讨

针对高炉冲渣水余热的特点,采用ORC技术,选择合适的有机工质,实现了高炉冲渣水高效梯级利用,将90~70℃区间的高温段热水的热能转化为电能或动能,更低温度段热水通过换热用于供热采暖。     

氧化铝含量对高炉熔渣析晶行为的影响

高炉熔渣直接纤维化过程中,晶相析出会使熔渣的黏度增加、流动性降低,从而影响矿渣棉纤维质量.熔渣的化学组成会对其析晶行为产生重要影响.采用FactSage热力学模拟结合X射线衍射分析(XRD)、场发射电子显微镜分析(FESEM)、能谱分析(EDS)和热丝法(HTT)等研究方法,探析了 Al2O3质量分数(11％～19％)...