CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2渣系的活度计算模型

根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-Al2O3-FeO-CaF2-La2O3-Nb2O5-TiO2八元渣系的活度计算模型.利用该活度模型,计算和分析了此渣系中铌、稀土、钛相关组元的活度变化规律.实验结果表明,模型计算结果与实际测量值能较好吻合;在本实验渣系条件下,含铌组元主要为FeO·Nb2O5,含镧组元主要为La2O3和La2O3·Al2O3,含钛组元主要为2FeO·TiO2和FeO·TiO2;随着渣中FeO质量分数的降低,含铌组元由FeO·Nb2O5转变为CaO·Nb2O5,而含钛组元主要由2FeO·TiO2和FeO·TiO2向TiO2转变;当渣中FeO质量分数较低时,ω(CaO)/ω(SiO2)成为影响铌和钛相关组元活度的重要因素,随着ω(CaO)/ω(SiO2)的增大,2CaO·Nb2O5和CaO·TiO2的活度明显增大.     

TiO2对京唐高炉渣性能的影响及热力学分析

 为明确TiO2对京唐炉渣性能的影响机理,基于京唐高炉渣的实际成分,通过黏度试验研究了TiO2对炉渣黏度及熔化性温度的影响;同时利用FactSage热力学软件,计算了不同TiO2质量分数炉渣的活度、熔化温度,液相区以及炉渣从1 500冷却到1 000 ℃时的物相变化。试验结果表明,炉渣的黏度和熔化性温度随着渣中TiO2质量分数的增加而降低。FactSage计算表明,炉渣中TiO2活度增大,炉渣的黏度随之减小;TiO2增多有利于降低炉渣的熔化温度和扩大液相区,但当[w(TiO2)]由4.2%变化到5.6%时,炉渣的液相区反而在CaO区域缩小;炉渣结晶相的变化表明渣中TiO2不宜过多,否则在高温时就容易生成钙钛矿相,从而增大炉渣的黏度,不利于高炉顺行。为满足京唐高炉冶炼对炉渣性能的要求及护炉的需要,炉渣中[w(TiO2)]应控制在5.0%以内。     

直流电弧炉冶炼钛渣中元素分配的研究

借助多相、多成分体系中化学平衡计算法,对冶炼过程中钛、碳及伴生元素的分配行为进行了研究,并用生产结果加以验证,计算结果与实验结果较吻合。分析了配碳比(AIR)对Ti,C,Ca,Mg,Si,Al等元素分配的影响。结果表明:AIR对钛渣和铁水中元素的分配行为有重要的影响。随AIR的增加,钛渣中TiO2,MgO,CaO,Al2O3,SiO2的质量分数呈增加趋势,而FeO的质量分数呈降低趋势;金属中各元素的含量增加,表现为金属元素摩尔分数逐渐增加;参与还原TiO2和FeO的C量和固溶成为微量元素的C量增加,而AIR对参与还原Fe2O3的C量影响较小。富集在钛渣中的杂质有SiO2,MnO,V2O5。当AIR由120增加到134 kg·t-1时,钛渣中TiO2的质量分数由83.8%增加到91.77%,FeO的质量分数由14.7%降低到6.25%;铁水中铁的含量由6.25 kmol增加到7.08 kmol,碳的含量由0.97 kmol增加到1.09 kmol;参与还原TiO2和FeO的C量增加了约13%。可调整AIR来实现熔体中氧化物的选择还原。对钛渣还原冶炼过程中元素分配行为的研究,可实现对工艺的更好控制、提高钛渣品位。     

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。     

铁水包预处理脱钛理论分析与试验研究

为降低铁水的钛含量,采用烧结矿或铁精粉进行铁水包脱钛预处理.采用500 kg中频感应炉对铁水脱钛进行了试验研究,并对脱钛过程热力学进行了分析.结果表明,相同温度下,烧结矿脱钛表观平衡常数明显大于铁精粉脱钛表观平衡常数.脱钛过程前4 min平均脱钛速率最大,可达0.033 ％/min,16～20 min阶段平均脱钛速率为0.000 7％/min.20 min内,脱钛率可达57.19％～71.20％.脱钛剂中氧利用率的计算结果表明,终渣中剩余氧量占脱钛剂供氧量的4.8％～9.3％,脱钛氧利用率平均为12.28％,低于脱硅氧利用率(43.34％)和脱碳氧利用率(20.18％).另外,试验结果表明,炉渣碱度增大,脱钛率提高.因此,为降低铁水钛含量,应适当提高脱钛渣碱度.     

CaO-FeO-SiO2-Al2O3/Na2O/TiO2渣系与碳饱和铁水间磷分配行为

 为了研究Al2O3、Na2O和TiO2作为铁水预处理渣的助熔剂对铁水预处理脱磷的影响,借助FactSage热力学软件绘制了CaO-FeO-SiO2渣系1 573 K液相区。随着Al2O3和Na2O质量分数的增加,该渣系液相区明显扩大,TiO2对渣系液相区影响不大。实验室研究采用纯铁箔替代碳饱和铁水进行热力学平衡试验,间接测定了1 573 K时铁水预处理脱磷渣与碳饱和铁水间的平衡磷分配比。结果表明,渣铁磷分配比随渣中Al2O3和TiO2质量分数的增加而减小,TiO2对磷分配比的影响相对较小;渣铁磷分配比随渣中Na2O质量分数和碱度的增加而增加,Na2O可显著提高渣的脱磷能力;渣铁磷分配比随渣中FeO质量分数的增加先增加后减小,最合适的FeO质量分数为35%～40%。     

高炉加钛护炉时铁水钛硅比的控制

为了探析高炉加钛护炉时的钛含量控制,结合钛硅比(w([Ti])/w([Si])),对实际钛分配比的影响因素进行总结。利用炉渣活度、铁水元素活度,分别计算铁水碳和硅还原渣中(TiO₂)平衡时的成分,并讨论平衡时钛硅比随铁水温度、炉渣二元碱度、铁水硅含量和铁水硫含量的变化。结果表明,硅还原钛硅比<实际钛硅比<碳还原钛硅比。硅还原理论钛硅比受各项参数的影响较小,碳还原钛硅比受铁水温度和铁水硅含量的影响较大,导致铁水钛含量在高温时有发散现象。因此,护炉时期,需着重关注铁水温度和钛硅比。     

基于钛矿护炉条件下的钛分配比分析

为进一步分析钛矿护炉条件下,渣铁成分及温度对钛分配比的影响规律,对国内某高炉的生产数据进行统计分析,并借助Fact Sage热力学软件的计算,建立钛分配比的计算模型。结果表明,钛分配比随炉渣碱度的增大而增大,随渣中Ti O2含量的升高而降低;钛分配比与铁水温度、硅含量和钛含量呈正相关性,与铁水硫含量呈负相关性。当入炉钛负荷增大时,为保证护炉效果,应适当提高炉渣碱度、增加铁水硅含量,同时控制铁水硫含量并维持较高的铁水温度。模型计算和现场数据计算的钛分配比随渣铁成分及温度的变化规律基本一致,且实际值约为模型计算值的1.7倍。在实际生产中,可依据钛分配比模型来控制和预测渣铁间的钛分配比。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。     

MnO对低镁含钛炉渣流动性及热力学性质的影响

为分析钛矿护炉及锰矿洗炉条件下MnO对炉渣黏度的影响,以低镁含钛炉渣为基础渣系,通过试验和Factsage计算分别研究了不同温度下MnO含量与炉渣黏度、熔化温度、活度等的变化关系。结果表明,在本试验条件下,炉渣黏度、开始熔化温度和完全熔化温度随MnO含量增大而降低,当MnO含量大于1.5%时,其对炉渣黏度降低的作用减弱。在炉渣冷却过程中,黄长石是最主要的析出相,并最先从渣中析出,增大炉渣中MnO含量利于增加液相含量,抑制熔点相对较高的物相形成,从而改善炉渣流动性。同时,随着MnO含量的增加,炉渣热焓增大,渣中固相含量和比热容以及液相炉渣结构等是影响炉渣热焓的主要因素。另外,液相炉渣中MnO和TiO_2的活度随MnO含量的增加呈现相反的变化趋势,MnO活度的增大与TiO_2活度的减小,也进一步反映出MnO具有简化炉渣结构的作用。     

对高炉冶炼钒钛磁铁矿问题的新认识

高炉冶炼钒钛磁铁矿的诸多特殊现象都是因为炉渣中含有大量的ＴｉＯ２。ＴｉＯ２还原产生的Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）较多地富集于炉渣表面,起到稳定泡沫渣的作用,还原入铁水中的Ｔｉ在１２００℃左右以Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）的形式析出于铁水表面,改善了渣铁的润湿性,使随炉渣流失的金属铁增多。利用离子碱度可以较好地表示出炉渣脱硫能力的变化,有利于选择合适的炉料结构。炉渣的溶化性温度随渣中ＴｉＯ２和ＣａＯ含量的提高而提高,而ＳｉＯ２在降低炉渣熔化性温度方面有较大的作用     

Grain Size and Wettability of TiO2/SiO2 Photocatalytic Composite Thin Films

The uniform transparent TiO2/SiO2 photocatalytic composite thin films are prepared by sol-gel method on the soda lime glass substrates, and characterized by UV-visible spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), BET surface area, FTIR spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that the addition of SiO2 to TiO2 thin films can suppress the grain growth of TiO2 crystal, increase the hydroxyl content on the surface of TiO2 films, lower the contact angle for water on TiO2 films and enhance the hydrophilic property of TiO2 films. The super-hydrophilic TiO2/SiO2 photocatalytic composite thin films with the contact angle of 0-° are obtained by the addition of 10%-20% SiO2 in mole fraction.     

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In order to effectively protect the hearth lining of the blast furnace by using materials containing titanium, the corrosion behavior of slags containing TiO2 to Al2O3 ceramic cup was experimentally investigated through slag resistance test in static crucible and calculation of slag quantity by mass conservation of CaO. The effect of temperature, reaction time and slag binary basicity on the corrosion behavior was studied, and the corrosion mechanism was discussed. The results show that increasing temperature and prolonging reaction time can lead to an increase of corrosion of Al2O3 ceramic cup by the slags with TiO2, whereas the corrosion shows a decrease trend with the increase of slag binary basicity. The corrosion mechanism can be summarized as that: CaO and SiO2 in slag will react with Al2O3 from ceramic cup to form CA6, C2AS and CAS2; the formed CA6, C2AS and CAS2 will dissolve into slags?? some high-melting-point minerals such as MA and CA2 near the original brick layer of ceramic cup will be formed to make slag more viscous.     

高炉钛矿护炉规律的研究

 通过热力学计算,讨论了影响高熔点Ti(C,N)在炉内沉积的因素以及可能导致钛矿护炉效果不佳的原因。结果表明,铁水中的硅含量限制了铁水中的钛含量（w(［Ti］)≤0.2w(［Si］)）,所以控制适合的冶炼温度促进渣中TiO2还原的同时还要提高铁水中的硅含量,以保证铁水中有足够的钛;另一方面,要通过降低侵蚀炭砖表面温度来降低钛的溶解度,促进侵蚀部位铁水中钛的析出。通过钛平衡计算得知,护炉时需要长期加入含钛炉料,使得含钛保护层脱落后能在短时间内迅速形成。     

钒钛高炉渣的流动性

依据承德建龙特殊钢有限公司当前的高炉冶炼情况,以钢厂渣为基准,利用黏度测试装置,分析了钒钛高炉渣的碱度、w(TiO_2)、w(MgO)对高炉渣黏度与熔化性温度的影响。研究结果表明:随高炉渣碱度提高,黏度和熔化性温度先降低,碱度继续提高到1.25时,炉渣黏度与熔化性温度迅速提高;随着高炉渣中w(TiO2)提高,黏度和熔化性温度呈先降低后升高的趋势;w(MgO)提高利于降低炉渣熔化性温度,不同w(MgO)情况下,炉渣熔化性温度最高为1297℃。碱度为1.15~1.20,w(TiO_2)小于10%,w(MgO)在12%~14%时,钒钛炉渣流动性较优。     

Corrosion Resistance of MgO-C Based Refractory to Slag Containing Titania

The interaction between the slag containing titanium oxides (TiO2 of 2.0%-20.0%) and a MgO-C based refractory was investigated by immersion test. The relationship between TiO2 content in slag and corrosion rate of the refractory was studied. The microstructure and compositions of the corroded refractory were analyzed by SEM and X ray diffraction. The corrosion mechanism of MgO-C based refractory in the slag containing titanium was proposed,and the effects of TiO2 content, slag basicity (ωCaO/ωSiO2) and temperature in molten bath onthe corrosion rate of the refractory were obtained.     

Silicon volatilisation in the form of SiO during slagging by limestone in BOF

In this paper, the silicon volatilisation phenomenon during slagging by limestone in basic oxygen furnace (BOF) and its influencing factors were studied by industrial experiment and thermodynamic calculation. In our estimation, the volatilisation ratio of silicon in this industrial experiment is about 13.01–47.82%. Thermodynamic analysis showed that the silicon volatilisation phenomenon happens after charging limestone directly into BOF because CO₂ from limestone decomposition could massively oxidise the silicon in the hot metal into gaseous SiO in the hot spot zone. The mass of produced SiO increases, then decreases with the increase of the limestone addition and the carbon content of hot metal, and SiO mass is proportional to silicon content of hot metal. Compared with lime slagging, the strong stirring effect of CO₂ from limestone decomposition, massive foaming slag formation, great increment of furnace gas are all favourable to silicon volatilisation.     

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.     

TiO2对含钛高炉初渣物相转变与黏度的影响

为了研究含钛高炉初渣的形成过程和各种物相成分相互作用、迁移重组的过程,明晰TiO2对高炉初渣形成的影响规律,利用FactSage热力学软件及旋转柱体式黏度仪研究了TiO2质量分数对高炉初渣熔化温度、物相转变行为以及初渣黏度的影响。结果表明,随着初渣中TiO2质量分数的增加,含钛高炉初渣熔化温度升高,TiO2质量分数从4%增加到16%,其熔化温度从1 360升高到1 410 ℃,增加了50 ℃;含钛高炉初渣中TiO2质量分数对初渣中各种物相组成的转变和比例都有较大的影响,随着TiO2质量分数的增加,初渣固液相共存的温度区间变大,使高炉软融带变宽;TiO2对含钛高炉初渣黏度的影响相对较为复杂,当TiO2质量分数为4%～8%时,含钛高炉初渣黏度 温度曲线呈现出“碱性渣”的形态;当TiO2质量分数为16%时,含钛高炉初渣黏度 温度曲线呈现出“酸性渣”的形态。     

含钒渣系活度计算模型及应用

为研究转炉提钒的热力学,构建FeO-MgO-MnO-SiO_2-V_2O_3-Cr_2O_3-TiO_2七元渣系活度计算模型.利用此模型研究了影响钒渣中V_2O_3活度的因素,认为降低提钒终点温度,提高炉渣中的氧化铁含量,有利于降低钒渣中V_2O_3活度,提升转炉提钒的效率.通过活度模型计算得到,在低钒铁水和高钒铁水提钒过程中,碳钒临界转化温度分别为1313℃和1376℃.