Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系性能的研究

对Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系的初晶温度、电导率以及物相组成进行了研究。研究结果表明:向CaO-Al_2O_3二元系中分别添加10%、15%以及20%的CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2系的渣样电导率随着CaF_2含量的增加而增大,初晶温度不断降低;随着渣系的温度升高,该渣样的电导率也不断增大,当添加20%CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2渣的初晶温度为1 468℃。A_2O_3-CaO-CaF_2渣系中主要物相组成为CaAl_2O_4、Ca_2Al_3O_6F、Ca_2AlF_7以及AlF_3。CaF_2添加量为10%时,熔渣中有大量的CaAl_2O_4物质,随着CaF_2添加量的增加,CaAl_2O_4物质越来越少,而Ca_2Al_3O_6F和Ca_2AlF_7物质越来越多。     

12CaO·7Al_2O_3无氟预熔精炼渣脱硫的试验研究

在试验室条件下,对12CaO·7Al_2O_3的预熔工艺和12CaO·7Al_2O_3基精炼渣脱硫能力进行了研究。效果显示:CaO和Al_2O_3按分子比12∶7混合,经预熔温度1 520℃处理后,可获得12CaO·7Al_2O_3精炼渣。12CaO·7Al_2O_3预熔精炼渣,随温度的升高、渣量的增加和处理时间延长,脱硫率相对增大,12CaO·7Al_2O_3无氟精炼渣合适的加入量4%,处理温度1 590℃,处理时间15min。     

Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2-La_2O_3-Al_2O_3熔盐体系密度的研究

采用阿基米德法研究温度、单一或混合添加La_2O_3与Al_2O_3对Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2熔盐体系密度的影响,并用最小二乘法建立了密度数学模型,确定了熔盐密度与温度、 La_2O_3与Al_2O_3加入量之间关系的回归方程,为了使熔盐与所制备的La-Al中间合金液的有效分离,从熔盐密度的角度分析了电解制备La-Al中间合金时的合理电解温度与氧化物加入量。研究结果表明:熔盐密度随温度的上升或Al_2O_3加入量的增加呈现线性降低的趋势,却随着La_2O_3加入量的递增而线性增加;当(质量分数)w_(La_2O_3)∶w_(Al_2O_3)=1∶9时,熔盐密度随La_2O_3-Al_2O_3混合氧化物加入量的增加而线性下降,当w_(La_2O_3)∶w_(Al_2O_3)=3∶7, 1∶1或7∶3时,密度却随La_2O_3-Al_2O_3混合氧化物加入量的增加而线性增加;在温度为905～1055℃, La_2O_3与Al_2O_3加入量分别为0%～5%, 0%～10%(质量分数)的研究范围内,熔盐密度(ρ)与温度(t), La_2O_3, Al_2O_3含量之间的关系为:ρ=3.0231-0.0011t+0.0260w_(La_2O_3)-0.0053w_(Al_2O_3),从而可以确定电解制取La-Al中间合金较为理想的Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2-La_2O_3-Al_2O_3熔融体系温度应控制在965～995℃之间,氧化物的加入量应满足条件w_(La_2O_3)+w_(Al_2O_3)9%,w_(La_2O_3)∶w_(Al_2O_3)1。     

Na_3AlF_6—Al_2O_3—Y_2O_3—MgF_2熔盐体系密度的研究

采用气泡最大压力法测定了2.7NaF·AlF_3(+6wt%MgF_2)～Al_2O_3—Y_2O_3熔盐体系的密度。研究了Al_20_3含量,Y_2O_3含量及温度三变量对体系密度的影响。Y_2O_3与Al_2O_3含量对体系密度的影响,表现出不同的规律,随Y_2O_3含量增加。体系的密度增加;而随Al_2O_3含量增加,体的密度反而下降。随温度的升高,体系的密度非线性地下降。     

Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2-Al_2O_3-Sm_2O_3熔盐体系表面张力的研究

采用拉筒法测定了在905~1055℃温度范围内Na_3AlF_6-AlF_3(12%)-LiF(5%)-MgF_2(5%)-Al_2O_3-Sm_2O_3熔盐体系的表面张力,研究了温度、Al_2O_3和Sm_2O_3添加量对熔盐表面张力的影响,并用最小二乘法建立了熔盐表面张力与温度、Al_2O_3与Sm_2O_3添加量之间的回归数学模型,确定了熔盐电解制备Al-Sm中间合金较为适宜的电解条件。研究结果表明:熔盐体系表面张力与温度有良好的线性关系,并随着温度的升高而下降;Al_2O_3添加量的递增对熔盐体系表面张力产生线性减小的影响,而Sm_2O_3添加量的递增却对熔盐表面张力产生线性增加的影响;当ω_(Al_2O_3)∶ω_(Sm_2O_3)=9∶1,7∶3或1∶1时,熔盐表面张力随混合氧化物添加量的增大而线性减小,当ω_(Al_2O_3)∶ω_(Sm_2O_3)=3∶7时,熔盐表面张力却随混合氧化物添加量的增大而线性增加;表面张力回归方程为σ=0.21813-0.00146ω_(Al_2O_3)+0.000553343ω_(Sm_2O_3)-0.0000774912 t。     

Al_2O_3和TiO_2含量对含钛高炉渣黏流特性及矿物组成的影响

以现场高炉渣为基样,应用半球点法和内柱体旋转法测定CaO-SiO_2-Al_2O_3-TiO_2-MgO五元渣系的熔化温度和黏度,研究高铝低钛渣中Al_2O_3和TiO_2含量对炉渣流动性的影响。实验结果表明:随渣中Al_2O_3含量增加,炉渣的熔化性温度和黏度上升;TiO_2含量增加,炉渣的熔化性温度和黏度下降,适当添加TiO_2可避免渣中Al_2O_3含量增加引起的炉渣流动性变差;渣中矿物组成黄长石和玻璃质的数量随TiO_2含量增加而降低。     

二元碱度与Al_2O_3对酒钢炉渣流动性的影响

为明确二元碱度和Al_2O_3对酒钢炉渣冶金性能的影响机理,基于酒钢高炉渣的实际成分,通过粘度实验研究了二元碱度和Al_2O_3对炉渣粘度及熔化性温度的影响。实验结果表明:炉渣粘度随着渣中二元碱度的增大而降低,随着渣中Al_2O_3含量的增加而增大;炉渣的熔化性温度则随着渣中二元碱度和Al_2O_3含量的增加均呈升高的趋势。为保证酒钢炉渣具有良好的流动性,炉渣的二元碱度可控制在1.05~1.10,Al_2O_3含量应控制在8.0%~12.0%。     

CaO-SiO_2-FeO-Cr_2O_3-MgO-MnO渣系物相组成的热力学计算

在含铬铁水转炉冶炼过程中,Cr很容易被氧化成Cr_2O_3进入渣中,并与渣中其他成分反应生成高熔点含铬尖晶石。采用FactSage热力学软件计算了CaO-SiO_2-FeO-Cr_2O_3-MgO-MnO转炉渣系在冶炼温度1 300～1 700℃下的物相组成,研究了Cr_2O_3、FeO和碱度对炉渣中尖晶石相含量的影响规律。研究结果表明,温度和渣系成分都会影响炉渣的物相组成。渣系中含有Cr_2O_3时,物相中均含有MgCr_2O_4、FeCr_2O_4和MgFe_2O_4尖晶石相,尖晶石相的总含量随着Cr_2O_3和碱度的增加而增加,随着炉温的升高而减少。温度为1 300～1 500℃时,炉渣中尖晶石含量随着FeO的增加而增加;温度为1 500～1 700℃时,尖晶石含量随着FeO的增加而略有减少。在温度小于1 500℃的转炉冶炼前中期,炉渣物相组成中尖晶石相所占比例较大,易造成化渣不良或者炉渣粘稠,影响转炉冶炼工艺的顺行。     

添加剂CaO、Al_2O_3和Cu_2O对铜渣黏度的影响

调控铜渣黏度是提高铜渣贫化效果、促进渣-铜分离的关键因素,本文通过采用高温黏度计测定铜熔渣的黏度,研究了添加剂CaO、Al_2O_3和Cu_2O在不同温度下对铜渣黏度的影响规律。研究结果表明:在相同温度条件下,铜渣的黏度随CaO含量的增加先降低后升高,当CaO含量增加到6%时,铜渣的黏度降至最低,当CaO含量达到7%时,CaO与渣中物质生成难熔化合物,导致渣黏度升高;在渣贫化过程中,Al_2O_3被认为是一种酸性物质,加入Al_2O_3可形成高熔点化合物并提高铜渣的液相温度,从而导致铜渣黏度的增加;在渣贫化过程中,Cu_2O与渣中的Fe~(2+)离子反应生成Fe_3O_4,使铜渣黏度增加;随着添加剂Al_2O_3和Cu_2O含量的增加,改变了铜渣物相组成,提高铜渣的黏度流变表观活化能。     

CaO-Al2O3基高铝高锰钢保护渣理化性能研究

以L25(65)正交试验为基础配置CaO-Al_2O_3基保护渣,研究了不同组分对高铝高锰钢保护渣理化性能的影响。结果表明,不同组分对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣熔化温度的影响均是随其含量的增加,熔化温度降低,对熔化温度影响的主次顺序为Li_2ONa_2OB_2O_3BaOCaF_2MgO;各不同组分在一定含量范围内,对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣黏度整体上均有降低的作用;结晶难易程度由难到易的顺序依次为3#、4#、23#、19#、20#及5#保护渣;利用热力学软件计算得到冷却析出物质中,大部分都含Ca_3B_2O_6,而该物质熔点比较低,且玻璃形态好,不易结晶,可以满足部分高铝高锰钢连铸使用要求。     

MgO/Al_2O_3比对铁矿粉烧结液相生成的影响

本文采用Fact Sage热力学软件模拟计算了不同MgO/Al_2O_3比的铁矿粉烧结过程液相生成行为,并且通过试验研究了MgO/Al_2O_3比对含高岭土型和三水铝石型Al_2O_3混合料液相生成特征温度的影响规律。结果表明:烧结液相量随温度升高而增多;MgO/Al_2O_3比从0.5增大到1.8,烧结混合料有效液相开始生成温度降低,有效液相生成终止温度略有升高,完全熔化温度区间增加;适宜的MgO/Al_2O_3比,有利于提高烧结液相生成量。     

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3脱磷渣系中组元活度的计算

2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体的生成可提高转炉液相渣的脱磷能力,减少渣量.但目前CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3渣系中各组元活度的变化规律尚不明确,无法为分析含磷固溶体的形成机理提供理论依据.为此,本文依据分子离子共存理论建立了熔渣组元的活度模型,分析了不同条件下组元活度的变化规律.结果表明:随渣中Al_2O_3含量的增加,2CaO·SiO_2、3CaO·P_2O_5、3FeO·P_2O_5的活度逐渐降低;随着碱度的增大,3CaO·P_2O_5的活度升高,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5的活度则呈先升高后降低的趋势;随着渣中FeO含量的增加,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5及CaO·Al_2O_3的活度逐渐增大,并在w(FeO)为15%时达到最大值,之后逐渐降低;升高温度会导致CaO、3CaO·SiO_2的活度增大,2CaO·SiO_2的活度降低.     

Na_3AlF_6—Al_2O_3—La_2O_3熔盐体系电导率的研究

用惠斯顿电桥法测定了Na_3AlF_6—Al_2O_3—La_2O_3体系的电导率,并导出了该体系电导率随温度、Al_2O_3和La_2O_3浓度而变化的数学模型。结果表明:该体系的电导率随温度的升高而增大,随Al_2O_3和La_2O_3浓度的增加而减小,Al_2O_3浓度对电导率的影响为La_2O_3对其影响的7倍。     

Al_2O_3对艾萨余热锅炉辐射区结渣熔融特性的影响

以某铜冶金艾萨熔炼炉余热锅炉辐射区结渣为研究对象,研究了Al_2O_3在高温下对渣样熔融特性的影响。结果表明,渣样熔融温度随着Al_2O_3比例(1%～16.7%)的提高而提高,当Al_2O_3达到16.7%、温度1 370℃时,渣样并没有出现软化状态。添加16.7%的Al_2O_3的渣样在1 100℃灼烧1h,渣样中大部分仍为Fe3O4,只有微弱的铁铝尖晶石峰出现;当灼烧温度达到1 200℃时,铁铝尖晶石的特征峰较为明显,即生成了大量铁铝尖晶石。通过FactSage 7.2进行的热力学反应平衡计算结果与XRD结果一致。     

氧化铝在2.1NaF·NaCl—NaCl—MgF_2熔盐体系的溶解

采用二次回归正交设计安排试验,研究了低分子比冰晶石体系中NaCl和MgF_2含量对Al_2O_3溶解能力的影响。试验表明在此体系中NaCl含量较低时,添加NaCl,Al_2O_3的溶解能力会增大;当 NaCl含量超过一定值时,NaCl含量增加,Al_2O_3的溶解能力减少。体系中MgF_2含量增加,Al_2O_3溶解能力下降。研究一定组成下体系中氧化铝的溶解还度表明:体系中氧化铝含量较低时,Al_2O_3的溶解速度与溶解的Al_2O_3量无关,而Al_2O_3含量较高时,治解速度随体系Al_2O_3含量增加而减少,文中对Al_2O_3的溶解机理作了描述。     

Al2O3、MgO和二元碱度对高炉渣稳定性影响研究

为降低成本、拓宽矿源,对高炉高铝矿终渣进行了系统研究。通过测定不同组分炉渣黏度和熔化温度,并使用Factsage软件计算相图,得出结果:炉渣温度稳定性随MgO含量和二元碱度的增加而变好、随Al_2O_3含量的增加而变差,其中Al_2O_3含量对炉渣温度稳定性的影响最为显著;相比于MgO和Al_2O_3含量波动,二元碱度波动对炉渣成分稳定性影响最为明显,在高炉冶炼过程中,应严格控制二元碱度波动。     

Y_2O_3在NaF-AlF_3-LiF熔盐体系中的溶解度研究

采用等温饱和法研究了Y_2O_3在NaF-AlF_3-LiF熔盐体系中995～1 115℃范围内的溶解平衡及溶解度随温度和NaF/AlF_3摩尔比变化的规律,建立了溶解度与温度及NaF/AlF_3摩尔比之间的一次回归方程。结果表明:在995～1 115℃范围内,Y_2O_3在NaF-AlF_3-LiF熔盐体系中的溶解平衡时间不低于40 min;同时,Y_2O_3在体系中的溶解度随温度升高和NaF/AlF_3摩尔比增大均增加;995～1 115℃及NaF/AlF_3摩尔比2.3～2.9范围内Y_2O_3溶解度的回归方程拟合度超过90%。     

CaO-Al_2O_3基低反应性保护渣熔化及流动特性的成分控制区域研究

传统CaO-SiO_2系保护渣在浇铸高锰高铝钢时,渣中SiO_2易被钢中Al还原,造成保护渣成分改变和性能恶化,危害铸坯表面质量和连铸过程顺行。为了抑制钢-渣反应,旨在减少渣中氧化性组分的低反应性,CaO-Al_2O_3基渣系是重要选择方向。在评估高锰高铝钢凝固特性和传统反应性保护渣基础上,提出了低反应性保护渣基本性能要求,并采用单纯形法设计了CaO-Al_2O_3基保护渣系的试样组成。通过测试实验渣样的熔化特性和流动特性,获得了5组低反应性连铸保护渣熔化流动特性的成分控制区域。典型区域基本性能为:熔化温度(半球点温度)900～1 100℃,1 300℃的黏度0.1～0.2 Pa·s,转折温度900～1 150℃。     

纳米Al_2O_3颗粒对Cu-Al_2O_3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al_2O_3颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜(Cu-Al_2O_3)。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al_2O_3的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明:随Al_2O_3颗粒含量的增加,Cu-Al_2O_3的硬度先升高后降低,当Al_2O_3颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al_2O_3的硬度达到最大值75.73(HRB)。Cu-Al_2O_3的导电率随着Al_2O_3颗粒含量的增加逐渐下降。Al_2O_3颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,CuAl_2O_3的硬度达到最大值,导电率达到69.1%IACS。     

烧结助剂Al_2O_3与Y_2O_3对固态锂离子电解质LLZO的锂离子电导率的影响

以Li_2CO_3,La_2O_3和ZrO_2为原料,分别添加Al_2O_3和Y_2O_3作为烧结助剂,制备锂离子固态电解质xAl_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)和xY_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)(分别简称为xAl_2O_3-LLZO和xY_2O_3-LLZO。x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4和0.5),研究Al_2O_3和Y_2O_3的添加量对LLZO的结构与锂离子电导率的影响。结果表明,在1 150℃烧结15 h时,Al_2O_3和Y_2O_3这2种烧结助剂都能稳定立方相石榴石结构LLZO。当Al_2O_3过量时,产生LaAlO_3杂相,当Y_2O_3过量时,产生Li_2ZrO_3和YO_(1.458)杂相。0.2Y_2O_3-LLZO在1100~1200℃范围内能形成稳定的立方相石榴石结构LLZO,并且在1 150℃烧结27 h不发生分解反应;LLZO的致密度和锂离子电导率都随烧结助剂含量增加而先增加后减小,Al_2O_3和Y_2O_3的最佳添加量x分别为0.2和0.3,所得0.2Al_2O_3-LLZO的致密度与离子电导率分别为94%和1.78×10~(-4)S/cm,0.3Y_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)的致密度与离子电导率分别为96%和5.23×10~(-4)S/cm。