冶金熔渣混合制备微晶玻璃的组成及性能优化

以电炉镍铁渣和普通高炉渣为主要原料,采用Petrurgic一步法制备了微晶玻璃,并结合力学性能测试,对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析,讨论了电炉镍铁渣和普通高炉渣配比、Mg2+含量以及晶核剂TiO₂对成品微观结构及性能的影响规律.结果表明:将熔渣冷却至900℃结晶和650℃退火,能够制备出性能优良的微晶玻璃.当Mg2+含量增加且析出晶体为单一辉石族矿物时,微晶玻璃具有较高的力学性能.电炉镍铁渣或Mg2+含量增加,会导致其辉石族矿物含量增加,当两种渣混合掺量达到90%(镍铁渣质量分数50%,高炉渣质量分数为40%)且外掺2% MgO时,所制备微晶玻璃结构致密,仅含有单一辉石族矿物,包括透辉石、普通辉石和斜顽辉石,从而具有最优的力学性能,其抗折强度达210 MPa,抗压强度达1162 MPa.电炉镍铁渣或者MgO含量进一步增加,会导致镁橄榄石析出,此时微晶玻璃的力学性能显著下降.TiO₂含量的增加不改变微晶玻璃晶体种类,合适掺入TiO₂(本实验为质量分数2%)能够增强透辉石含量,提升性能;但过量掺入会抑制晶体生长,导致其性能下降.      

硼砂添加量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响

以铬铁渣与萤石尾矿为主要原料,硼砂为调制剂,采用烧结法制备了铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃。利用热力学分析、拉曼光谱、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等手段研究硼砂含量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响。结果表明：硼砂的加入可以有效降低铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的软熔温度,促进微晶玻璃烧结。随着硼砂添加量的增加,铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的主要硅氧网络结构Q²与Q³的总含量基本不变,其内部辉石相的含量同样无明显变化。当硼砂添加量为10%,烧结温度为1 100℃时,所得微晶玻璃样品性能较好,维氏硬度、密度和吸水率分别为565.8 HV、2.61 g/cm³和0.211%。     

不同改质剂对硅锰渣微晶玻璃析晶性能调控的比较

以硅锰渣为主要原料,分别添加高硅、高铁和含铬的改质剂硅石、铁鳞和铬铁渣,采用Petrurgic一步法制备了微晶玻璃,对微晶玻璃样品进行X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)等测试和分析,讨论了添加不同改质剂对硅锰渣微晶玻璃矿相和性能的影响规律.研究表明:将改质熔渣冷却至析晶温度保温和700℃退火后,获得满足天然花岗岩石材对性能要求的微晶玻璃.相对于原硅锰渣,改质熔渣的析晶性能都获得了显著提升,其中铁鳞和铬铁渣更有利于促进粒度为0.2～0.5μm粒状或短棒状辉石晶体形成,这些晶体为固溶了Fe、Mn离子的普通辉石(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)₂O₆)和钙锰辉石(CaMnSi₂O₆)等.添加改质剂均改变了硅锰渣中Mn离子的赋存形态,原渣中Mn离子主要以玻璃相和硫化锰形式存在,改质后样品中的锰离子主要赋存于钙锰辉石中.     

ZrO2/LaAl11-3xNi3xO18复相陶瓷材料的制备及性能研究

传统蓝色陶瓷通常以CoAl₂O₄为着色剂,此着色剂目前存在的主要问题是价格高、储量少及高毒性等问题。为了解决这些问题,本论文合成了一种完全无钴的新型蓝色陶瓷材料,即利用固相反应法在LaAl₁₁O₁₈中引入Ni²⁺,合成了掺杂氧化镍的陶瓷颜料LaAl_11-3xNi_3xO₁₈,然后在1450℃下经高温烧结制备出颜色饱满、力学性能优异的ZrO₂/LaAl₁₁O₁₈钴蓝色复相陶瓷。经过一系列表征表明,在LaAl_8.75Ni_2.25O₁₈之后的样品中开始出现镍铝尖晶石(NiAl₂O₄)的物相结构,颜色中心的形成与Ni²⁺取代Al³⁺产生的电子跃迁和LaAl₁₁O₁₈     

CeAOl3在不同w(CaO)/w(Al2O3)保护渣中的溶解行为

稀土钢连铸过程中,结晶器内上浮至渣金界面的高熔点稀土夹杂物如果不能被保护渣有效的溶解吸收,进入保护渣后会改变渣的理化性能,影响连铸顺行。通过高温实验研究了Ce AOl₃在连铸保护渣中的溶解机制,探究了保护渣w(Ca O)/w(Al₂O₃)(简写为C/A)对溶解过程的影响。实验结果表明,Ce AOl₃溶解过程中,夹杂物-渣界面会形成Ce³⁺和Ca²⁺的浓度边界层。在C/A为0.8的保护渣中会形成中间产物Ca Ce Al₃O₇,随着C/A增加到1.0,中间产物Ca Ce Al₃O₇减少;继续增加C/A至1.2,中间产物消失。其溶解机制为,低C/A渣中Al O₄^5-较多,在浓度边界层中Ce AOl₃溶解形成的Ce³⁺与渣中Ca²⁺、Al O₄     

高铁赤泥熔融还原过程中钠铝硅的行为研究

随着氧化铝行业的发展,国内堆存了大量高铁赤泥。赤泥的堆存不仅增加氧化铝企业生产成本,还会造成环境污染,同时高铁赤泥中的金属资源未有效回收。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,通过对还原渣进行成分分析、物相分析以及微观形貌分析,研究了赤泥熔融还原过程中Na、Al、Si 3种元素的行为变化,为赤泥熔融还原渣水泥化提供理论依据。结果表明,赤泥中的Na元素由NaAlSiO₄转化为NaCaAlSi₂O₇留在了尾渣中,Al元素多以3CaO·Al₂O₃转化为尾渣中的NaCaAlSi₂O₇、Ca₂Al(AlSi)O₇等,Si元素则是从Ca₂SiO₄转化为NaCaAlSi₂O₇、Ca₂Al(AlSi)O₇、Ca₂Al₂SiO₇     

V2O5/石墨烯纳米复合材料的合成及储钠性能研究

五氧化二钒(V₂O₅)因其具有层状结构、高容量、低成本、资源丰富、高的Na⁺离子电导率、Na⁺嵌入/脱嵌时体积变化小、中等电位平台等优点而受到广泛关注。以V₂O₅和草酸为原料，采用水热法成功制备了V₂O₅/石墨烯纳米复合材料(V₂O₅/rGO)。结果表明：石墨烯与V₂O₅纳米线相互紧密交织，形成连续的V₂O₅-石墨烯网络结构；V₂O₅-石墨烯网络结构提供了快速的电子转移速度，扩展了电极材料与电解液的有效接触面积，提高了材料的导电性，缓冲了钠离子嵌入引起的体积变化，从而使V₂O₅/rGO纳米复合材料的储钠性能得到有效地改善(100 mA/g时，100次循环后，放电比容量为154 mAh/g)。     

工业级硫酸锰两步法制备高纯四氧化三锰的研究

四氧化三锰(Mn₃O₄)在锂电池正极材料领域有广泛应用，而用目前硫酸锰(MnSO₄)制备Mn₃O₄的方法，产品杂质含量高、活性较低。研究以工业级MnSO₄为原料，经Mn(OH)₂沉淀净化，两步法制备高纯Mn₃O₄,研究反应原料加入方式、氧化pH及时间、反应温度、氨锰比、MnSO₄浓度对产物的影响。最佳工艺条件为20%的MnSO₄溶液和25%氨水，n(NH₃·H₂O)∶n(Mn²⁺)为2.1∶1并流加入，反应温度80℃,氧化pH为7～8、时间4 h。得到产品Mn质量分数为71.32%,平均粒径1.747μm,杂质含量满足高纯Mn₃O₄要求。制备路线具备较好的工业应用前景。     

不同粘结剂与烧结温度对Al2O3陶瓷力学性能和显微结构的影响

以超细Al₂O₃粉末为主要原料，添加一定量的氧化钇、氧化镧、氧化镁等烧结助剂，分别加入1号(5%聚乙烯醇A)、2号(5%阿拉伯树胶)和3号(2%聚乙二醇+6%聚乙烯醇B)粘结剂，在1 500～1 600℃下常压烧结制备氧化铝陶瓷。通过对Al₂O₃陶瓷样品的体积收缩率、体积密度、抗弯强度、维氏硬度、物相组成和显微结构等方面进行测试分析，对比研究了不同种类粘结剂和烧结温度对Al₂O₃陶瓷相关性能和显微结构的影响。结果表明：使用1号和3号粘结剂的陶瓷样品的硬度和强度随着烧结温度的增加而逐渐增大，均在1 600℃达到最大值；使用2号粘结剂的陶瓷样品的硬度随着烧结温度的增加出现先增大再减小的变化趋势，在1 550℃下达到最大值(892.5HV)。与2号和3号粘结剂相比，添加1号粘结剂在1 600℃下所制备的Al₂O₃陶瓷样品的综合性能最佳，其抗弯强度和维氏硬度分别达到238.49 MPa和991.7HV。在该条件下所制备的...     

稀土氧化物复合ZrO2陶瓷的制备及应用研究进展

稀土氧化物可作为稳定剂、烧结助剂、掺杂改性剂加入到ZrO₂陶瓷材料中,能极大地提高和改善陶瓷材料的强度、韧性,降低其烧结温度,减少生产成本.文中简要综述了稀土氧化物ZrO₂陶瓷材料的制备及应用研究状况,包括Y₂O₃复合ZrO₂陶瓷粉体、富铈稀土氧化物复合ZrO₂陶瓷粉末、Nd₂O₃复合ZrO₂陶瓷材料、Pr₂O₃\Pr₆O₁₁复合ZrO₂陶瓷、La₂O₃复合ZrO₂陶瓷、Yb₂O₃复合ZrO₂陶瓷、Sm₂O₃复合ZrO₂陶瓷材料及氧化锆中掺杂多种稀土氧化物陶瓷粉体的制备和应用,分析讨论了一些需要解决的问题,并展望了稀土复合ZrO₂陶瓷制备技术及未来研究发展趋势.      

助浸剂对草酸浸出氰化尾渣中赤铁矿效果的影响

为揭示浸出液中Fe³⁺的形态分布对焙烧氰化尾渣中赤铁矿浸出效果的影响,研究了H₂C₂O₄、H₂C₂O₄-H₂SO₄和H₂C₂O₄-K₂C₂O₄对赤铁矿浸出效果的影响,并采用响应面法对H₂C₂O₄-K₂C₂O₄浸出赤铁矿工艺进行了优化。结果表明：Fe³⁺的形态分布直接影响赤铁矿的浸出效果。H₂C₂O₄与K₂C₂O₄作为除铁剂,n(H₂C₂O...     

Sm3+/Ce3+共掺杂B2O3-Al2O3-SiO2玻璃的结构和激光吸收性能

在硼铝硅酸盐玻璃(43B₂O₃-25Al₂O₃-32SiO₂)中进行Sm³⁺/Ce³⁺共掺杂,采用固相熔融法制备(B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂)-20Sm₂O₃-x CeO₂(x为0～6%,摩尔分数)玻璃,借助X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见-近红外分光光度计等表征方法研究玻璃的结构和激光吸收性能。结果表明,所有样品均为玻璃状,Sm³⁺和Ce³⁺均匀分布。随CeO₂的摩尔分数从0增加到2%,玻璃中桥氧的摩尔分数从60.12%增加到63.82%,而当CeO₂的摩尔分数增加到6%时,桥氧的摩尔分数下降到59.41%。CeO₂摩尔分数为2%...     

氰化尾渣浸出液光催化制备草酸亚铁及再生C2O42-的研究

针对草酸浸出氰化尾渣过程产出的大量浸出液资源化利用问题,在分析Fe³⁺-H₂C₂O₄-H₂O体系中Fe³⁺和C₂O₄^2-的形态分布及电位-pH图的基础上,提出采用光催化法处理浸出液制备草酸亚铁和再生C₂O₄^2-。初步研究了静态和磁力搅拌状态下浸出液中C₂O₄^2-氧化率、铁沉淀率及草酸亚铁沉淀形貌与晶型。结果表明：与静态光催化相比,磁力搅拌虽可缩短光催化时间,强化光催化效果,减小β-FeC₂O₄·2H₂O粒度,但破坏其形貌,并使C₂O₄^2-氧化率增加,不利于C₂O₄^2-...     

高铁赤泥制备CaO-SiO2-Fe2O3-Al2O3系微晶玻璃

以高铁赤泥、SiO₂等成分为原料，通过熔融-热处理法制备CaO-SiO₂-Fe₂O₃-Al₂O₃体系的赤泥基微晶玻璃.表征母玻璃和热处理后的微晶玻璃的物相组成、微观形貌，计算结晶度以及测试抗弯强度性能等.通过Rietveld全谱拟合方法对各组微晶玻璃的结晶度进行计算，对比分析发现，热处理后微晶玻璃的结晶度增加，随着SiO₂的添加会使得微晶玻璃的结晶度降低.对微晶玻璃进行抗弯强度测试，抗弯强度随着SiO₂/赤泥的增加而增大.      

铝热法冶炼钒铁渣的熔化性能

采用热力学软件FactSage中的Equilib和Phase Diagram模块分别对Al₂O₃-CaO-MgO三元渣系的熔化性能及添加助熔剂后对渣系熔点的影响进行理论分析,并实验测定渣系的实际熔点.发现渣系熔点随w（Al₂O₃）/w（CaO）比的升高先降低后升高,w（MgO）为4%～5%时渣系熔点最低.对于w（Al₂O₃）/w（MgO）>3的渣系,w（CaO）<30%时渣系熔点随w（CaO）增加而降低.22O₃）/w（CaO）<2.5,w（MgO）为15%～18%时,钒铁渣中加2.29%AlCl₃、4.86% Fe₂O₃或4.77% Na₂O时均可降低原渣熔化性温度约100℃.      

CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-Cr2O3渣系中铬尖晶石析出行为的热力学计算

不锈钢渣中铬赋存在尖晶石相中,可防止Cr⁶⁺浸出。将不锈钢中重金属Cr选择性富集、稳定化,有利于提高不锈钢渣综合利用率。本文基于熔渣非平衡凝固理论,研究了碱度、MgO及FeO含量对CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃不锈钢渣体系凝固过程中尖晶石相析出温度、析出量及化学组成的影响。计算结果表明：CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃渣析出相主要有Ca₂SiO₄、Ca₂MgSi₂O₇、Ca₂Al₂SiO₇、尖晶石相等。MgCr₂O₄尖晶石析出量随碱度增加而逐渐增大,提高碱度可抑制FeCr_2...     

10B21冷镦钢BOF-LF过程钢渣渣化行为研究

在钢铁长流程冶炼过程中,各环节稳定高质量生产都离不开炉渣的重要作用,流程性成渣过程的深入研究对强冶降本、提质增效和资源回用影响显著。本文以10B21冷镦钢生产为背景,研究钢渣在BOF-LF过程的渣化行为。结果表明,经过BOF-LF过程,从化学成分角度,钢渣的二元碱度(CaO/SiO₂)陡升,而三元碱度(CaO/(SiO₂+Al₂O₃))和全碱度([(CaO)+(MgO)+(MnO)+(FeO)]/[(SiO₂)+(Al₂O₃)+(P₂O₅)])均呈现下降趋势。从矿物组成分析,转炉渣的主要矿相为CaO、Ca₂SiO₄、(Mg, Fe)O、Ca₂Fe₂O₅、Ca₂(Al, Fe)₂O₅,而精炼渣的矿物组成主要为CaO、Ca...     

铋试金-石墨炉原子吸收光谱法测定黑色页岩中痕量金铂钯

黑色页岩中Au、Pt和Pd含量较低且分布不均匀，因此测定时需要辅以合适的分离富集方法。本文通过矿物解离度分析仪研究了黑色页岩样品的组成结构；利用Ag能与Au、Pt和Pd形成合金的原理，以Bi₂O₃作为捕集剂，在试金配方中添加Ag作为保护剂进行熔融，增加了铋扣的稳定性；同时在试金配料中加入KNO₃以将基体中的S氧化成硫酸盐进入熔渣；得到的铋扣经过灰吹可得到银合粒，据此，实现了对黑色页岩中Au、Pt和Pd的分离富集。采用先加入HNO₃再加入HCl的方式溶解银合粒，建立了石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)测定黑色页岩中Au、Pt和Pd的方法。对试金配料中面粉和Bi₂O₃的用量进行了优化，确定采用8 g面粉和100 g Bi₂O₃。试验表明，在试金配方中加入200μL 20 g/L Ag银标准溶液，在Bi完全吹尽后，形成的银合粒形状规则、光滑圆整、大小适中，未出现散珠现象。在选定的实验条件下，用Au、Pt和Pd的吸光度...     

利用双氧水为还原剂湿法浸出电解锰阳极泥中锰的研究

电解锰阳极泥是生产电解金属锰时阳极产生的副产物,其中含有大量锰、铅等资源.如何高效浸出电解锰阳极泥中的锰是实现其资源化利用的关键,本研究提出了一种H₂SO₄-H₂O₂浸出体系强化电解锰阳极泥中锰浸出的新方法,研究了H₂O₂和H₂SO₄用量、反应温度、反应时间以及固液比对电解锰阳极泥中锰浸出率的影响.研究结果表明,在阳极泥与H₂O₂质量比1∶0.8、阳极泥与H₂SO₄质量比1∶0.9、反应温度45℃、固液质量比1∶10条件下浸出反应15 min,锰的浸出率可达97.23%,浸出渣中Pb的质量分数高达53.71%.浸出机理分析表明,酸性条件下电解锰阳极泥中锰氧化物被H₂O₂还原浸出,浸出液中Mn主要以MnSO₄存在,浸出渣中Pb主要以PbSO₄...     

Al2O3和Cr2O3对自蔓延冶金法制备 CuCr合金冶炼渣性能的影响

自蔓延冶金法制备CuCr合金时,合金中的Al₂O₃和Cr₂O₃夹杂物会在熔渣精炼过程中被冶炼渣溶解,改变熔渣成分,从而影响冶炼渣的熔点、黏度、密度和表面张力等性能,给精炼过程带来不利影响.使用熔体物性测定仪针对Al₂O₃和Cr₂O₃含量变化对冶炼渣的性能影响规律进行了研究,结果表明:Al₂O₃和Cr₂O₃含量的增加均可以提高熔渣的黏度、凝固温度和表面张力,Cr₂O₃对黏度和表面张力的影响较大,Al₂O₃对凝固温度的影响较大;Al₂O₃使熔体密度上升,Cr₂O₃使熔体密度先上升后下降.