CaO-SiO2-FeO-P2O5渣系中各组元的活度计算

根据熔渣分子和离子共存理论,建立了CaO-SiO2-FeO-P2O5渣系的活度计算模型.利用该模型对渣中各组元的活度进行了计算,并分析了w(FeO)和w(CaO)/w(SiO2)对渣中组元活度的影响.结果表明,在1 300℃下,CaO-SiO2-FeO-P2O5渣系中活度较高的组元是FeO、CaO·SiO2、2CaO·SiO2和3FeO·P2O5.当w(FeO)小于15%时,随着w(FeO)的增加,渣中2CaO·SiO2和3FeO·P2O5的活度不断升高,3CaO·P2O5活度降低.当w(FeO)大于15%时,随着w(FeO)的增加,渣中2CaO·SiO2和3FeO·P2O5的活度逐渐降低,而FeO的活度则不断升高.当w(CaO)/w(SiO2)小于1.5时,2CaO·SiO2的活度随碱度的增大而升高,3FeO·P2O5的活度变化不大.当w(CaO)/w(SiO2)大于1.5时,随炉渣碱度的增大,2CaO·SiO2和3FeO·P2O5的活度降低,而3CaO·P2O5的活度升高.     

MgO-B_2O_3二元渣的热力学研究

本实验首次采用金属锗为溶剂,利用“渣—金”平衡法,在1733K下,测定了MgO—B2O3二元系熔渣中MgO的活度．并在以纯液态B2O3为标态下,用Gibbs－Duhem方程求得了该二元系熔渣中aB2O3实验结果令人满意．     

MgO—B2O3二元渣的热力学研究

本实验首次采用金属锗为溶剂，利用“渣－金”平衡法，在１７３３Ｋ下，测定了ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３二元系熔渣中ＭｇＯ的活度。并在以纯液态Ｂ２Ｏ３为标态下，用Ｇｉｂｂｓ－Ｄｕｈｅｍ方程求得了该二元系熔渣中ａＢ２Ｏ３。实验结果令人满意。     

熔钢与Na2O-Li2O-SiO2-B2O3熔渣间的界面作用研究

通过测定1803～1873K温度范围内3种熔钢与Na2O-Li2O-SiO2～B2O3熔渣间的界面张力值，研究了其间的相互作用。结果表明，在此温度范围内，随着熔钢中氧、硫含量的增加，界面张力值大幅降低，渣金间的相互作用加强，界面张力值随着渣中SiO。含量的增加而减小，随着Na2O和Li2O含量的增加而增加。     

由Al_2O_3-TiO_2、MnO-TiO_2、SiO_2-TiO_2二元相图提取组元活度和无限稀活度系数

基于由二元相图提取活度的周国治公式,提出处理熔渣体系中数值积分的方法,解决和避免如何由不完整相图提取活度及在稳定化合物生成浓度附近积分发散的问题.在正规溶液假设下,灵活运用所提出的方法计算了CaO-SiO_2和MnO-TiO_2系组元活度和无限稀活度系数,结果与实验值符合较好,总的平均相对误差分别为18%和11%.该精度处于Turkdogan提出的10%~30%的实验误差范围以内.运用所提出的方法对Al_2O_3-TiO_2、SiO_2-TiO_2二元含钛渣系的组元活度和无限稀活度系数进行了计算,结果有一定的可信度,为进一步研究复杂含钛渣系热力学性质,构建具有坚实物理基础的热力学模型提供了重要的基础数据.     

原位生成Sialon增强Al2O3-SiC—C铁沟浇注料抗渣机理研究

采用静态坩埚法进行了Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的抗渣实验。结果表明，该种铁沟料具有比传统铁沟料更优异的抗渣性能。通过X-射线衍射和SEM分析可知，其抗渣机理为：添加的Si3N4，Si与Al2O3发生原位反应生成Sialon，使材料内部结合更加紧密，并且生成的Sialon活性较高，氧化放出气体，阻止熔渣的渗入；其次，Sialon向熔渣中溶解，使熔渣成为含N的高硅玻璃，粘度增大；此外，Al2O3与熔渣的MgO反应生成MgAl2O4，形成一阻挡层，这也是Sialon增强Al2O3-SiC-C浇注料具有优异的抗渣渗透及侵蚀性能的重要原因．     

含铌渣与钢液的冶金热力学平衡研究

在真空碳管炉中,摸拟冶金炉渣与钢液反应条件,在1 600℃下,进行了含铌渣-钢液反应的平衡实验,测定了反应平衡后钢中铌的含量,计算了氧化铌在不同渣系中的活度系数.结果表明,在CaO-SiO2-Al2O3渣系中,铌的活度系数的数量级在10-2左右,并随着碱度的升高而降低.     

磷在CaO—CaF2渣和Fe—C—P熔体间的平衡分配

对磷在１４５０℃的ＣａＯ－ＣａＦ２熔渣和Ｆｅ－Ｃ饱和－Ｐ铁液间的平衡分配比进行了测定,进而对该渣的磷容量和渣中磷氧化物的活度系数进行了计算。     

SiO2/Fe2O3复合颜料的制备工艺

在Fe2O3颗粒的悬浮液中以硅酸钠为硅源,稀盐酸调节反应体系的pH值,合成SiO2-Fe2O3核-壳粒子.研究Fe2O3表面包覆SiO2的影响因素,确定最优改性剂和改性条件.采用XRD、SEM对表面改性前后的Fe2O3进行表征,用酸溶率评价包膜效果.以硅酸钠作为硅源,在反应温度85℃、pH值为9~10、改性时间为2 h时,制备出SiO2-Fe2O3复合颜料.包覆后的Fe2O3的耐温性和耐酸性显著提高,干粉耐温性达到1000℃.     

FeO—Fe2O3-SiO2渣系的作用浓度模型及其应用

基于炉渣结构共存理论,建立了FeO—Fe2O3-SiO2三元渣系的作用浓度模型,计算了1350℃时的作用浓度NFeO和NSiO2,考察了碱度B对它们的影响,并基于该作用浓度模型对铜闪速熔炼过程进行了多相平衡计算．结果表明,理论计算值NFeO、NSiO2与文献实测值αFeO、αSiO2吻合较好,说明作用浓度模型能较好的反映该渣系的结构本质;与采用经验公式计算的活度系数相比,基于作用浓度模型计算的活度系数,铜闪速熔炼多相平衡模拟结果更接近生产实践,表明将炉渣结构共存理论应用于铜闪速熔炼过程热力学研究是可行的．     

高碱度LF合成精炼渣泡沫化性能研究

在实验室条件下采用钼丝挂渣法测量熔渣发泡高度,以相对发泡高度作为衡量指标,结合理论分析,系统研究了高碱度合成精炼渣的泡沫化性能．结果表明：熔渣相对发泡高度随着黏度的增大、表面张力和密度的减小而增大．在精炼渣成分一定时,随温度升高和吹气量增加,熔渣相对发泡高度都有先增加后降低的趋势．具有较好泡沫化性能的精炼渣组成范围是：ω（CaO）／ω（SiO2）为5--8,ω（Al2O3）=27％,ω（CaF2）为3％～6％,ω（MgO）=8％,ω（FeO）〈0．5％．     

MgO对CaO-Al_2O_3-MgO熔渣性能影响的实验研究

为探讨Mg O在Ca O-Al2O3-Mg O熔渣中的作用机理,通过高温实验,研究Mg O对Ca O-Al2O3-Mg O渣系熔点、黏度以及表面张力的影响。结果表明:熔渣的软化温度、半球点温度和流动温度随Mg O含量的增加均呈现出先降低后升高的变化规律,当w(Mg O)为6%~12%时,渣系熔点较低而且熔渣软化区间相对较小;当w(Mg O)为8%时,渣样的黏度值相对较低,而黏度波动幅度和相对波动范围则在w(Mg O)分别为4%和8%时最小;随着Mg O含量的增加,熔渣的表面张力在不同温度下变化规律略有不同,当w(Mg O)为6%时,熔渣的表面张力均出现了最低值,随温度的升高,熔渣的表面张力呈减小的趋势。     

含氧化钛三元熔渣体系组元活度的预测

分别应用分子相互作用体积模型(MIVM)伪多元法和共存理论作用浓度模型对FeO-MnO-TiO₂、FeO-MnO-SiO₂、MnO-SiO₂-TiO₂以及FeO-SiO₂-TiO₂等渣系中组元FeO或MnO的活度进行了预测，对比实验值的误差显示：MIVM伪多元法预测值的总平均相对误差为16%,总平均标准偏差为0.062;共存理论预测值的总平均相对误差为28%,总平均标准偏差为0.077,MIVM伪多元法的预测效果相对共存理论较好，表明了MIVM伪多元法预测熔渣体系组元活度有较好的稳定性和可靠性。应用该模型预测了FeO-MnO-TiO₂、MnO-SiO₂-TiO₂以及FeO-SiO₂-TiO₂等渣系中组元TiO₂的活度，绘制其等活度曲线，并分析了不同渣系中组元TiO₂的热力学行为倾向。     

熔渣对刚玉-尖晶石浇注料侵蚀的热化学模型研究

采用FactSage（软件研究1 600℃时熔渣对刚玉-尖晶石浇注料侵蚀的热化学模型,并采用静态坩埚试验法,通过SEM、EDS分析手段对热化学模型进行验证。结果表明,熔渣与刚玉-尖晶石浇注料的热化学模型能计算出熔渣与耐火材料反应后界面处出现的物相及其含量,进而能推测渣/耐火材料之间隔离层的形成情况;能预测熔渣成分的变化情况,进而推测出渣层的主要物相;模拟结果与试验结果相吻合。熔渣与骨料和基质分别发生局部反应,在刚玉骨料表面,Al2O3与熔渣中的CaO形成CA6隔离层,使骨料向渣中溶解成为间接溶解;而在基质与渣界面无隔离层形成,使基质向渣中溶解成为直接溶解。     

电熔再结合镁铬砖的精炼渣浸实验

用试样旋转法在1600℃下实验研究了CaO－SiO2－Al2O3－MgO－CaF2（3％）型精炼渣组成对电熔再结合镁铬砖的侵蚀影响．结合渣浸试样的电镜分析，结果表明，随渣碱度（CaO／SiO2）的增大，试样的侵蚀增加；碱度大于1．8时，试样在冷却过程中粉化．由于尖晶石保护层的生成，渣中Al2O3含量的增加能沽少侵蚀．随渣中MgO含量的增加，试样的侵蚀减少，在此基础上，讨论了对提高镁铬砖炉衬有利的炉外精炼造渣制度．     

CaO-BaO-Al2O3-SiO2-MgO-CaF2精炼渣系熔化温度研究

利用正交试验的方法进行CaO-BaO-Al2O3-SiO2-MgO-CaF2精炼渣系熔化温度的研究,结果表明,BaO的质量分数在0～15％范围内精炼渣系的熔化温度随BaO含量升高而降低;CaO/Al2O3含量比值由1增加到2,精炼渣系熔化温度逐渐升高,而CaO/Al2O3含量比值由2增加到4,精炼渣系熔化温度又开始下降;SiO2的质量分数由8％～20％,精炼渣系熔化温度随SiO2含量升高而升高.     

RH浸渍管浇注料侵蚀机理的研究

根据相平衡原理和热力学理论,对RH浸渍管浇注料各组元间、熔渣各组元间以及浇注料与熔渣间的化学反应进行了热力学分析。结果表明,SiO2微粉和α-Al2O3微粉对RH浸渍管浇注料使用性能的影响均具有两面性,应适当控制其添加量,并减少水泥结合剂的添加量;RH熔渣组分间发生化学反应,使得熔渣黏度发生变化,当熔渣黏度增大时,浸渍管出现黏渣现象,当大量低熔点物相产生时,熔渣黏度降低,浸渍管易受到熔渣的渗透和侵蚀;RH熔渣与浸渍管浇注料基体相互作用,产生低熔点物相,使浸渍管产生溶蚀,而高熔点物相黏结在浸渍管表面形成黏渣。     

Li2O对CaO-SiO2-Fe2O3-MnO2-MgO-P2O5系钢包渣变性处理的实验研究

为控制钢包中钢水回磷和进行炉外脱磷,以Li2O作变性剂替代CaO-SiO2-Fe2O3-MnO2-MgO-P2O5系中部分CaO,研究了Li2O对渣系的熔化性能、粘度和脱磷能力的影响。结果表明,在控制渣系组成为：w(CaO Li2O)w(SiO2)=2.5,w(Li2O)=15%,w(Fe2O3 MnO2)=7%,w(P2O5) ≤3％的条件下,该渣系熔点低、粘度适中且脱磷能力强,能够对钢水进行钢包中的脱磷处理和回磷控制。     

低温高强SiO_2-B_2O_3-Al_2O_3-CaO-Na_2O陶瓷结合剂的结构与性能研究

陶瓷结合剂被广泛应用于金刚石磨料磨具的生产。制备了一组低温高强SiO2-B2O3-Al2O3-CaO-Na2O陶瓷结合剂。通过XRD、DSC、力学测试仪、热膨胀仪以及SEM等方法测试分析了陶瓷结合剂的结构与性能。结果表明,1#至3#组陶瓷结合剂的最佳烧结温度分别为720℃、700℃以及680℃,同时该组陶瓷结合剂平均抗折强度可达110MPa左右,热膨胀系数约为6.80×10-6~7.0×10-6℃-1等。同时分析讨论了SiO2与B2O3相对含量的变化对该陶瓷结合剂结构与性能的影响。     

应用新型SiO2/γ-Al2O3催化剂制润滑油基础油

研究了新型α-烯烃聚合制润滑油基础油的催化剂。在N2保护下,用Cl2氯化SiO2/γ-Al2O3作为催化剂。在最佳实验条件下,考察SiO2和γ-Al2O3的摩尔比,Cl2和N2的体积比,氯化温度和氯化时间对催化剂催化性能的影响。以产品的运动粘度(20℃)的大小为标准进行评价。结果表明,该催化剂的制备最佳条件为:SiO2和γ-Al2O3的摩尔比为1,Cl2和N2体积比为0.2,500℃氯化4h。由于加入了SiO2,催化剂不仅保留了AlCl3对烯烃聚合反应表现出的较高的活性,而且克服了单独使用AlCl3时的强腐蚀性和反应过于剧烈等方面的不足。通过合成油的运动粘度和溴价等重要评价指标对催化剂进行了评价。