CaF_2-CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2系精炼渣性能研究

铝热还原制备铜铬合金时,合金中会存在气孔以及Al2O3,Cr2O3等夹杂物,采用电渣重熔工艺可有效去除气孔以及夹杂物等缺陷.根据Al2O3,Al2O3-Cr2O3以及Al2O3-CaF2等相图,选用CaF2-CaO-Al203-MgO-SiO2渣系精炼铜铬合金.测量研究了五元渣系的黏度、密度、表面张力以及电导率等性能.结果表明,当CaO/Al2O3质量百分比一定时,随着温度升高,熔渣黏度下降,电导率升高.1500℃时,黏度最低只有0.013 Pa·s,电导率可达1.22(Ω·cm)-1.随着温度升高,熔渣表面张力降低.渣样表面张力均小于0.50 N/m,密度约为2.70 g/cm3.五元渣具有较小的表面张力和良好的流动性,具有良好的精炼效果.     

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.     

[EMIM]HSO4离子液体的合成及其在氧化铝电解中的应用

以N-甲基咪唑为原料合成了[EMIM]HSO4离子液体,采用红外光谱、核磁氢谱和热分析对产物进行了表征,并测定了与电解相关的物理性质,如密度、表面张力、粘度和电导率等,通过研究Al2O3在[EMIM]HSO4离子液体中的溶解度和电化学行为,探讨了其直接电解的可能性. 结果表明,[EMIM]HSO4在加热至270℃前比较稳定,密度和粘度均随温度升高而减小,在100℃时摩尔电导率为2.890 S×cm2/mol,满足电解质要求. 20℃时测得Al2O3在[EMIM]HSO4中的溶解度为3.81 g/L,满足直接电沉积对溶解度的要求. Al2O3在Pt电极上能发生电沉积,在-0.26 V发生铝的欠电位沉积,-0.54 V发生铝的沉积,电解过程受扩散控制.     

酸性钒钛渣粘度及熔化性温度

用分析纯化学试剂配制酸性钒钛渣,并测定其熔融态粘度.研究了TiO2,FeO,V2O5含量以及碱度变化对酸性钒钛渣粘度及熔化性温度的影响,并用SEM分析了缓冷后熔渣的结构.实验结果表明,当TiO2含量在30%～40%,V2O5含量在1.4%～2.4%,FeO含量在4%～14%之间,碱度在0.2～0.3变化,1510℃时粘度≤0.2 Pa·s,熔化性温度在1436～1505℃.1510℃时熔渣的粘度随TiO2,FeO含量及碱度的增加而减小;熔渣的熔化性温度随TiO2含量增加而增加,随碱度的增加先减小后增加,随FeO含量增加而减小;SEM结果表明,当TiO2含量增加时,炉渣矿相由规则的细长条形向短粗无序转变.     

不同熔渣对钢包铝镁铬材料渣蚀行为的影响

选取冶炼取向硅钢和铝镇静钢的精炼终渣及钢包用铝镁铬砖,采用静态坩埚法于1600 ℃×3 h下进行熔渣侵蚀试验,对渣蚀后试样作显微结构分析,并测定熔渣的化学成分和熔化温度.结果显示,随着熔渣中Al2O3含量的升高和碱度的增加,熔渣的熔点升高,粘度增加.粘度较大的熔渣与耐火材料接触后扩散较慢,对耐火材料的侵蚀和渗透减弱.并且当熔渣与耐火材料的反应产物为高熔点的CA2、CA6和MA尖晶石相且连续交错分布时,能堵塞液相扩散通道,抑制熔渣向耐火材料内部的进一步渗透.     

热等静压烧结氧化铝陶瓷研究

本文采用HIP后处理技术,研究了不同温度下HIP后处理工艺对Al2O3陶瓷物理、机械性能及显微结构的影响.实验表明:Al2O3试样密度随HIP处理温度的升高而增加,1700℃时密度最高;试样的硬度经HIP处理后有提高,1500 ℃时硬度提高了8.62％;1500℃HIP处理后,抗弯强度达最大值,晶粒约2～8 μm,气孔变小变少;1800℃时,抗弯强度从HIP前的621MPa降低到349 MPa.根据上述研究结果,选择Al2O3人工髋关节作为应用对象,经HIP后处理,抗弯强度达到了636 MPa,密度达到了3.98 g/cm3.     

Al2O3/SiO2比和煅烧温度对煤系高岭土物理性能与显微结构的影响

以内蒙产的煤系高岭土为原料,通过添加α-Al2O3和SiO2细粉,以羧甲基纤维素为结合剂,在1450℃、1500℃、1550℃、1600℃的煅烧温度下制备了不同Al2O3/SiO2(Al/Si)比的试样.对试样的体积密度、显气孔率、耐压强度、线变化率等物理性能进行了检测.采用SEM与EDS分析,研究了试样的显微结构.研究表明:随着煤系高岭土中Al2O3/SiO2比从0.856增加到4.5,试样的体积密度从2.55下降到2.14 g/cm3,气孔率从5％增加到30％,耐压强度从20 MPa增加到50 MPa,体积变化从-17％增加到7％.当Al2O3/SiO2比为2.6时,试样经过1500℃×3h后,可以生成大量的柱状莫来石,具有良好的物理性能,可以作为一种有用的Al2O3-SiO2系低蠕变耐火材料.     

铝铬耐火材料抗侵蚀的热力学模拟

采用了热力学模型模拟方法,计算模拟了铝铬耐火材料与熔融还原炼铁渣的反应过程.计算结果表明三种耐火材料(10Cr2O3-90A12O3,50Cr2O3-50Al2O3和90Cr2O3-10Al2O3)与熔渣在1500℃条件下发生反应生成尖晶石相MgCr2O4和MgAl2O4.反应后熔渣中Al2O3和Cr2O3含量有所增加,说明在此条件下耐火材料在一定程度上发生了溶解,Al2O3和Cr2O3因而渗入熔渣.热力学模拟能够预测由于耐火材料的溶解作用使得该熔融还原炼铁渣对铝铬耐火材料的渗透深度更深.     

金属-氮化物结合刚玉质滑板抗渣性研究

对Al-AlN-Al2O3滑板与Al2O3-C滑板在1 600 ℃×3 h及1 650 ℃×3 h条件下,进行了坩埚法抗钢渣侵蚀实验.抗渣试验表明Al-AlN-Al2O3滑板试样较之Al2O3-C滑板试样具有更优良的抗渣侵蚀能力.其原因可归于Al-AlN-Al2O3滑板的致密组织结构及金属Al和AlN的有益作用.AlN难以被钢渣润湿,可减缓钢渣的侵蚀和渗透;AlN的结合密实作用可阻碍金属铝的熔出.金属Al高温下氧化形成Al2O3,刚玉与熔渣中的MgO反应形成Al2O3-MgO尖晶石,均使熔渣粘度及反应层致密度提高,因此提高了Al-AlN-Al2O3滑板的抗渣侵蚀能力.     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.