电渣重熔用含氟渣系界面性质的研究进展

钢的电渣重熔过程主要发生在电极熔化末端熔滴形成阶段,通过渣对钢中夹杂物吸附和溶解的渣洗作用达到提纯和净化钢液的目的,而渣-钢-夹杂物的界面张力密切影响这一过程。本文根据国内外关于电渣重熔过程常用含氟渣系界面性质的研究成果,分析了渣中CaF_2、CaO、Al_2O_3、MgO、Na_2O、SiO_2等组元及温度对熔渣表面张力的影响规律及内在机理,同时总结了渣-钢界面张力随渣、钢成分及熔体温度、熔渣碱度的变化规律。建立电渣重熔用含氟渣系界面性质参数的经验公式和计算模型是该领域的研究方向。

升温速率与预熔过程对含氟渣熔点影响分析

为探究升温速率以及预熔处理等条件对CaF2基渣系的熔点影响,揭示高温下含氟渣的挥发特性,采用半球点熔点检测与热重分析联合试验。结果表明,在熔点测定过程中,含氟渣的失重率为5%~17%,且随升温速率的减小而增大。预熔前后对无氟渣的熔点测定值几乎无影响,而对含氟渣,混合型与预熔型炉渣熔点差值近70℃,造成熔点差异的原因并非物相组成的改变,而是混合型渣样存在明显挥发,达到熔点时失重率为8.3%,而重熔渣失重率仅为2%。混合型渣样中存在大量的自由CaF2,且熔化初期比表面积较大,导致挥发率较大,而重熔型渣样中CaF2多以氟铝酸钙以及枪晶石等形式存在,结构致密,挥发受到抑制。这为探究挥发对含氟渣系的熔点等高温性能的影响提供理论基础。

典型炼钢含氟渣系挥发行为分析

以电渣重熔用含氟渣、连铸含氟保护渣,以及传统CaF2-CaO精炼渣作为典型炼钢渣系,通过热重(TG)和质谱(MS)检测对各渣系挥发行为做出分析。结果表明:电渣重熔用含氟渣在1300℃以上剧烈挥发,挥发分主要为CaF2、MgF2以及少量SiF4、AlF3。连铸含氟保护渣挥发过程分为两个阶段,第一阶段(750~1200℃)主要为CaF2与Na2O、SiO2反应生成NaF和SiF4气体,同时伴随少量Na2O的蒸发;第二阶段(大于1300℃)挥发过程为CaF2的蒸发。对于CaF2-CaO基精炼渣,在共晶点(84%CaF2-16%CaO)处,CaF2的蒸发现象最为剧烈。该项研究对炼钢过程炉渣成分、性能控制以及冶金环保具有指导意义。

磷肥工业副产含氟硅渣的利用现状和建议

磷肥工业副产含氟硅渣主要成分是二氧化硅,主要来源于磷肥生产中含氟废气的吸收过程和由氟硅酸为原料制备氟化物的加工过程。介绍了目前磷肥工业副产含氟硅渣常用的利用方法,如制备脱氟剂、水玻璃、白炭黑、无磷助洗剂、工业硅、碳化硅和氟硅酸铵等产品,分析了目前含氟硅渣利用存在的问题,并考虑到企业实情、经济效益和社会效益,对磷肥企业提出合理的建议。

利用废弃物含氟硅渣制白炭黑实验研究

为了充分利用磷矿伴生氟硅资源,研究了用废弃物含氟硅渣生产白炭黑的工艺,实验结果表明含氟硅渣在100℃左右能完全溶解在氟化铵溶液中制得氟硅酸铵溶液,氟硅酸铵和氨气在温度为60℃、氨气用量为理论用量的1.1倍,采用间歇加料沉淀后制得的白炭黑产品能达到HG/T 3061-1999行业标准的质量要求;同时研究了表面活性剂对产品质量的影响,适量的表面活性剂对提高产品的吸油值有促进作用。

含氟硅渣循环使用提高湿法磷酸氟回收的研究

通过将含氟硅渣添加到湿法磷酸浓缩过程中,提高了磷酸中氟资源的回收,回收的氟资源(氟硅酸)在加工过程中又副产含氟硅渣,达到含氟硅渣循环使用提高氟资源回收的效果。结果表明,含氟硅渣用量为1.2%时,可以提高32%的氟资源回收量。该工艺具有废弃物资源化利用、工艺简单、效果明显和易于工业应用的特点,为含氟硅渣的处理利用提供了有效途径。

利用废弃物含氟硅渣生产白炭黑产品

利用磷矿伴生氟资源生产2万t/a无水HF装置将产生1万t/a干基含氟硅渣,直接排放将导致环境污染,危害人类健康,同时浪费大量的氟硅资源。为了充分利用磷矿伴生氟硅资源,研究了废弃物含氟硅渣生产白炭黑项目,实验结果表明含氟硅渣在100℃左右能完全溶解在氟化铵溶液中制得氟硅酸铵溶液,氟硅酸铵和氨气在温度为60℃、氨气用量为理论用量的1.1倍、间歇沉淀时,制得的白炭黑产品能达到行业标准要求;同时研究了表面活性剂对产品质量的影响,得出适量的表面活性剂对提高产品的吸油值有促进作用。

类保护渣熔体结构的拉曼光谱的定量研究

制备了氟含量不同的CaO-SiO_(2)-Na_(2)O-CaF_(2)类保护渣系,测试并获得了熔融状态下的原位拉曼光谱,并基于团簇结构的解谱拟合对其进行解析。结果表明,随着CaF_(2)含量的增加,硅酸盐微结构单元种类和相对含量发生变化。Q_(2)和Q_(3)减少,Q_(0)增加,Q_(1)总体含量呈现波动。

氟化钠提纯工艺研究

经过处理后的氟化钠原料中含有较多的硅酸钠杂质。为了去除其中的杂质,提高氟化钠的纯度,获得更高的工业价值。利用溶出硅胶与蒸发结晶操作过程相结合,设计了溶出硅胶-蒸发结晶提纯氟化钠工艺,提高了氟化钠的纯度,降低了硅的含量,并且改善了氟化钠产品的外观。在溶出硅胶实验中,考察了硫酸用量比、温度、时间、搅拌速率对脱硅过程的影响,并进行了正交试验。结果表明,在溶出硅胶实验中,综合效果最好的脱硅条件为硫酸的用量比(硫酸与氟化钠原料的质量比)为0.04、反应温度为25℃、反应时间为30 min、搅拌速率为300 r/min。在蒸发结晶实验中,当蒸发时间为60 min时,蒸发结晶提纯氟化钠的综合效果最好。在最佳的实验条件下,能得到纯度>98%,二氧化硅质量分数<0.5%的氟化钠产品。研究表明,硫酸与硅酸钠反应能溶出硅胶,再过滤分离能达到除硅的效果,而通过蒸发结晶,能进一步提高氟化钠的纯度。该研究可为提纯氟化钠、回收氟硅资源提供新思路。