不锈钢酸洗污泥对铁矿粉烧结液相生成的影响

为了有效利用不锈钢生产过程产生的大量不锈钢酸洗污泥,本文采用Factsage热力学软件计算不锈钢酸洗污泥对铁矿粉烧结液相生成特性和CaO-SiO_2-Fe_2O_3-Al_2O_3-MgO-CaF_2体系液相分布的影响,并选用熔点熔速测定仪研究了不锈钢酸洗污泥对铁矿粉液相生成能力的影响规律,建立了液相流动性与不锈钢酸洗污泥液配加比例之间的数学模型,揭示了液相生成量的变化特征。结果表明,实验结果与FactSage计算值基本一致,不锈钢酸洗污泥配加比例小于10%能够有效改善铁矿粉液相生成特征温度,而对铁矿粉液相生成量的影响较小,液相流动性指数与不锈钢酸洗污泥配加比例关系为:y=18. 40305-0. 09139x-0. 02644x^2+9. 07734x^3。

含能配合物M(ATZ)(phen)2·nH2O液相生成反应的热动力学研究

目的合成偶氮四唑的固态配合物,研究其液相生成反应的热动力学。方法用RD496-CK2000微热量计测定其液相生成反应焓变。结果制备了6种固态含能配合物M(ATZ)(phen)2.nH2O(M=Mn,n=5;M=Co,Ni,n=2;M=Cu,Pb,n=1;M=Zn,n=3;ATZ=5,5′-偶氮四唑,phen=1,10-邻菲啰啉),计算出了它们的液相生成反应的热动力学参数。结论反应条件温和,其液相生成反应焓变均为负值,有利于常温反应。

含能配合物M(BTA)·nH_2O液相生成反应的热动力学研究

合成了5种固态含能配合物M(BTA).nH2O(M=Mn、Co,n=4;M=Ni,n=3;M=Zn,n=3.5;M=Pb,n=2;BTA=N,N′-二四唑胺),并对它们进行了表征。用RD496-CK2000微热量计测定了298.15 K下各配合物的液相生成反应焓变ΔrHmθ均为负值,有利于目标物生成;并改变反应温度,研究了它们的液相生成反应的热动力学。

含能配合物M(ATZ)·nH_2O液相生成反应的热动力学研究

在水溶液中合成了5种固态含能配合物M(ATZ).nH2O(M=Mn,N i,Zn,n=6;M=Co,Pb,n=3;ATZ=5,5’-偶氮四唑),并对它们进行了表征。用RD496-CK2000微热量计测定了298.15 K下各配合物的液相生成反应焓变ΔrHmθ均为负值,有利于目标物生成;并改变反应温度,研究了它们的液相生成反应的热动力学。

含能配合物M(BTA)(bpy)_m·nH_2O的合成及液相生成反应热动力学研究

室温下合成了6种未见报道的固态含能配合物M(BTA)(bpy)m.nH2O(M=Mn,m=1,n=1;M=Co,m=2,n=5;M=Ni,m=2,n=6;M=Cu,m=2,n=0;M=Zn,m=2,n=1;M=Pb,m=1,n=0;BTA=N,N’-二四唑胺离子,bpy=2,2’-联吡啶),对它们进行了组成、红外光谱、密度等表征。测定了298.15 K下各配合物的液相生成反应焓变△rHmθ,改变液相反应温度,在实验和计算基础上,得到了液相生成反应的热力学参数(活化焓△Hθ≠、活化熵△S≠θ和活化自由能△Gθ≠)、速率常数k和动力学参数(表现活化能E、频率因子ln[A/s]和反应级数n)。

高氮含能配合物M(ATZ)(bpy)m·nH2O液相生成反应的热动力学

合成了6种固态高氮含能配合物M(ATZ)(bpy)m.nH2O((1)M=Mn,m=2,n=3;(2)M=Co,m=2,n=7;(3)M=Ni,m=2,n=0;(4)M=Cu,m=1,n=0;(5)M=Pb,m=1,n=3;(6)M=Zn,m=1,n=1;ATZ=5,5′-偶氮四唑,bpy=2,2′-联吡啶)。对它们的结构和性能进行了表征。用RD496-CK2000微热量计测定了298.15 K下各配合物的液相生成反应焓变分别为:ΔrHmθ(1)=241.245±0.060 kJ/mol,ΔrHmθ(2)=-256.875±0.050 kJ/mol,ΔrHmθ(3)=-265.172±0.038 kJ/mol,ΔrHmθ(4)=-236.538±0.038 kJ/mol,ΔrHθm(5)=-249.698±0.038 kJ/mol,ΔrHmθ(6)=-185.072±0.048 kJ/mol。通过试验测定得到的所有液相反应的ΔrHθm均为负值,有利于目标物生成;并改变反应温度,研究了它们的液相生成反应的热动力学。改变温度研究了液相生成反应的热动力学,利用反应热化学数据和动力学方程结合热动力学实验数据计算了活化焓(ΔH≠θ)、活化熵(ΔSθ≠)、活化自由能(ΔG≠θ)、表观反应速率常数(k)、表观活化能(E)、指前常数(A)和反应级数(n)。

MgO对铁矿粉烧结液相生成特性的影响

通过液相生成特性实验,研究了MgO含量对CaO-SiO_2-FeOx-Al_2O_3-MgO体系液相生成特性的影响。结果表明:随着MgO含量的增加,体系液相量呈先增加后降低的趋势;当MgO含量为2. 0%时,体系液相量最多,当Mg O含量超过2. 0%时,高熔点粘结相比例增加,不利于液相量的生成。利用Fact Sage热力学模拟软件对不同MgO含量下的CaO-SiO_2-Fe O_x-Al_2O_3-Mg O体系液相量进行了热力学分析,模拟结果表明:不同MgO含量下的液相量随着温度的升高而增大,当温度一定时,烧结过程中的液相量随着Mg O含量的增加而变小。由此可知,试验分析与模拟结果相一致,Fact Sage起到了很好的补充说明作用。利用试验分析和Fact Sage模拟软件相结合的方法能更好地分析出烧结过程中液相量的变化。

w(CaO)对球团矿高温液相生成的热力学分析

以首钢某地普通球团矿成分为基准,采用Fact Sage 7.1计算了球团矿w(SiO2)为2.4%~8.0%,w(CaO)从1%~5%变化时,球团矿不同焙烧温度下液相生成占比的变化。结果表明:球团矿碱度在1.25左右时,球团焙烧液相生成温度较高,但随着焙烧温度的提高,液相量将会迅速增加;基准球团矿的焙烧温度偏高,适当降低焙烧温度(30℃左右),仍可保证其抗压强度;当w(SiO2)为3.4%时,基准球团矿在1 280℃焙烧温度下,适宜的w(CaO)为0.5%;1 250℃下,w(CaO)可配加至4.6%。通过球团液相量的研究,以期为球团矿碱度调整、焙烧温度控制提供参考,为优化炉料结构提供依据。

MgO/Al_2O_3比对铁矿粉烧结液相生成的影响

本文采用Fact Sage热力学软件模拟计算了不同MgO/Al_2O_3比的铁矿粉烧结过程液相生成行为,并且通过试验研究了MgO/Al_2O_3比对含高岭土型和三水铝石型Al_2O_3混合料液相生成特征温度的影响规律。结果表明:烧结液相量随温度升高而增多;MgO/Al_2O_3比从0.5增大到1.8,烧结混合料有效液相开始生成温度降低,有效液相生成终止温度略有升高,完全熔化温度区间增加;适宜的MgO/Al_2O_3比,有利于提高烧结液相生成量。

2-硝基苯甲醛与4-氨基安替比林液相生成反应的热动力学

研究了2-硝基苯甲醛缩4-氨基安替比林(简写为NTAP)液相生成反应的的热动力学规律.采用RD496-CK2000微量热计测定了2-硝基苯甲醛和4-氨基安替比林在298 K下的溶解焓,以及两物质在不同温度下反应生成2-硝基苯甲醛缩4-氨基安替比林的反应焓,通过盖斯定律设计可行的热化学循环,计算了NTAP物质的固相生成反应焓.同时利用热力学和动力学方程计算了该液相反应的相关热力学和动力学参数.结果表明,该反应为一级反应,且随着温度的升高,反应速率常数增加.反应的活化能较小,反应的活化焓也较小,而活化熵却较高且为负值,表明反应易于进行.初步探讨了NTAP液相生成过程的热动力学信息,为NTAP作为药用物质的基础研究及药效评价提供了科学依据与参考.

基于铁矿粉液相生成特性互补优化配料模型

根据铁矿粉液相生成特性互补理论,以烧结矿的成本为目标,烧结矿的化学成分、混匀矿的液相生成特性、铁矿粉的库存量为限制条件,提出了基于铁矿粉液相生成特性互补的优化配料模型,首先对6种铁矿粉的化学成分、液相生成特性进行研究,然后基于研究的结果用此数学模型来求解,并对优化后的配料方案与当前生产方案进行烧结杯对比试验。结果表明:优化后的配料方案得到的烧结矿比目前配比下生产每吨烧结矿成本低12.35元,且烧结矿的冶金性能得到提高,其中,还原性提高2.86%、低温还原粉化率提高0.87%、软化区间变窄25℃,滴落区间变窄6℃,证明了基于铁矿粉液相生成特性互补优化配料模型的有效性。

铁矿粉液相流动性的主要液相生成特征因素解析

烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料,烧结矿质量将直接影响高炉冶炼及炼铁工序的经济技术指标.因此,基于铁矿粉的高温特性进行优化配矿从而改善烧结矿的产质量对于炼铁工序节能增效具有十分重要的现实意义.铁矿粉的液相流动性是非常重要的烧结高温特性指标,适宜的液相流动性可以使烧结矿获得较高的固结强度.本文模拟实际烧结黏附粉层中铁矿粉颗粒与钙质熔剂质点的接触状态,采用Fast Sage热力学计算和微型烧结可视化试验方法研究了固定Ca O配比条件下铁矿粉的液相流动性及其主要的热力学液相生成特征影响因素.研究结果表明,采用固定Ca O配比与固定碱度的熔剂配加方式下,铁矿粉的液相流动性规律明显不同.铁矿粉的液相生成量是影响其液相流动性的最主要液相生成特征因素,液相生成量越多则铁矿粉的液相流动性指数越大.铁矿粉液相流动性的配合性机制是基于其液相生成量的线性叠加原则.脉石矿物含量将在一定程度上影响铁矿粉的液相流动性,随着Si O2含量的升高铁矿粉的液相生成量减少,从而导致液相流动性指数显著降低;而Al2O3含量增加,液相流动性指数略有升高.

三水铝石型高铝褐铁矿粉烧结液相生成特性

烧结矿依靠液相黏结未熔颗粒获得强度，因此铁矿粉与CaO反应生成液相的能力对保证烧结矿质量非常重要。采用高温综合热分析仪（TG-DSC）对塞拉利昂高铝铁矿粉配加CaO的液相生成特性进行了研究。试验结果表明：提高CaO的配比，可以增加液相生成量，液相生成峰值温度基本稳定在1209℃左右；随着矿粉粒度逐渐减小，液相生成量一直减少，同时，液相生成峰值温度先降低后增加，当粒度为0.074～0.180 mm时，液相生成温度最低；熔剂粒度的增加可增加液相生成量，同时初始液相生成温度显著提高；与生石灰（CaO）相比，采用石灰石（CaCO3）做钙源可以降低液相生成温度、增加液相量；与其他种类的矿粉对比表明，高铝铁矿粉其液相生成温度最高，反应性最差， Al2O3含量一般的澳大利亚褐铁矿的液相生成温度相对较低，高品位磁铁矿的液相生成温度最低，反应性良好。烧结杯试验表明，随着塞拉利昂铁矿配比的增加，成品率从78.37%逐渐降低到73.36%，烧结矿的转鼓强度由60.5%逐渐下降到49.6%，该高铝矿的配加比例应控制在混匀矿的20%以内。

MgO和Al_2O_3对铁矿粉烧结液相生成的影响

为阐述烧结过程熔融机制和成矿机制,明确MgO、Al2O3质量分数对烧结液相生成和矿物组成的影响是至关重要的。利用Factsage软件计算Fe2O3-SiO2-CaO-Al2O3-MgO体系的液相生成,计算氧分压在500Pa时,不同温度,不同MgO、Al2O3质量分数下体系液相生成和液相区分布的影响。通过烧结试验,分析烧结矿的矿相和矿物成分,结合软件计算得出烧结矿中MgO质量分数为2.0%、Al2O3质量分数为3.0%时其液相量、矿相、矿物成分达到最优适合烧结冶炼的标准。

5-氯水杨醛缩2,5-二甲基苯胺的液相生成反应的热动力学

采用RD496-CK2000微热量计测定了5-氯水杨醛缩2,5-二甲基苯胺(CHMB)的液相生成反应热动力学曲线。根据物理化学的基本原理推导的等温等压下不可逆化学反应的热动力学研究方程,计算了该反应的热动力学参数(活化焓、活化熵及活化自由能)、速率常数和动力学参数(表观活化能、指前因子及反应级数)。

烧结混匀料液相生成行为对烧结矿质量的影响

为探究烧结混匀料液相生成行为对烧结矿质量的影响,针对不同矿粉配比条件下混匀料的基础特性进行烧结杯实验。通过SEM-EDS、荷重软化熔滴实验等性能测定实验,研究了混匀料液相生成行为对烧结矿矿相结构、技术经济指标与冶金性能的影响。实验结果表明,矿粉配比对混匀料液相生成行为有影响,进而影响烧结矿质量。混匀料液相流动性指数越高,烧结矿越容易形成大孔薄壁结构,导致强度越差。烧结矿转鼓指数随混匀料同化温度的升高呈先降低后升高的趋势,与混匀料液相流动性指数呈负相关关系,混匀料液相流动性指数从4.67升高到5.53,烧结矿转鼓指数从73.33%降低至68.00%。混匀料的液相流动性指数越高,烧结矿低温还原粉化性能越差。当混匀料同化温度为1 296℃,液相流动性指数为4.69时,烧结矿还原度最高达到83.67%,此时烧结矿的软化区间最窄。

高炉渣液相生成行为与结晶过程的热力学研究

根据实际高炉炉渣的化学组成,利用FactSage热力学软件结合实验研究对不同组分条件下高炉渣的冶金行为进行探究从而得出二元碱度R_(2)、w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))和Al_(2)O_(3)含量对高炉渣熔化温度以及液相生成行为与结晶过程的影响。结果表明:熔渣的开始结晶温度处于液相生成区间即熔化区间内,当R_(2)在0.9~1.2、w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))在0.35~0.60、Al_(2)O_(3)质量分数在12%~17%的范围内增加时可促进黄长石的生成而抑制硅灰石和假硅灰石的生成,促进高炉熔渣的液相生成。R_(2)每增加0.1,熔化终了温度升高约34.3 K;w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))每增加0.1,熔化终了温度升高约32.0 K;Al_(2)O_(3)质量分数每增加1%,熔化终了温度升高约7.6 K。

Ca3TiFe2O8对铁矿石烧结过程中液相生成温度的影响

通过扫描量热法(DSC)和粉末X射线衍射(XRD),研究了几种不同纯矿物与Ca3TiFe2O8混合的烧结过程,检测液相生成及吸放热反应前后的物相组成。结果表明,在烧结过程中,与Ca3TiFe2O8混合试样液相出现温度都比纯相的熔点低。其中,等质量混匀烧结过程中,Ca3TiFe2O8+CaFe2O4和Ca3TiFe2O8+Fe2O3分别在1213℃和1215℃开始出现液相,Ca3TiFe2O8+CFA和Ca3TiFe2O8+SFC则更低,分别在1204℃、1205℃开始出现液相。试验发现,Ca3TiFe2O8和CaFe2O4可以稳定共存,但与Fe2O3、CFA和SFC混合出现液相后会发生分解,它仅是一个中间产物。尽管如此,可以认为适当控制含钛铁矿石的烧结条件,有Ca3TiFe2O8生成,可以降低液相生成温度,有助于改善烧结过程中的扩散条件。

MgO及碱度对FeOx-SiO2-CaO-MgO-Al2O3体系液相生成的影响

为研究MgO含量及碱度对球团矿及烧结矿液相生成特性的影响,以FeOx-SiO2-CaO-MgO-Al2O3五元体系为研究基础,通过固定SiO2和Al2O3质量分数,以碱度及MgO质量分数为变量,采用FactSage模拟与熔点熔速试验数据相结合的方法,探究了MgO质量分数及碱度变化对FeOx-SiO2-CaO-MgO-Al2O3体系液相生成特性的影响,并以此确定此五元体系最佳MgO质量分数及碱度范围,为企业生产实践提供理论支撑。结果表明,当体系w(MgO)变化范围为1.5%~3.0%时,体系高熔点化合物的生成量随着MgO质量分数的提高而增加,抑制了液相生成,体系的液相区会随着MgO质量分数的增加而逐渐缩小;当碱度为2.0和1.8时,体系的熔融速率较为稳定,便于控制。

Al_2O_3对铁矿粉烧结液相生成的影响

采用FactSage对不同Al_2O_3质量分数下CaO-SiO_2-FeO_x-MgO-Al_2O_3体系液相区进行热力学分析,并通过液相生成特性试验,研究高岭土型Al_2O_3和三水铝型Al_2O_3对CaO-SiO_2-FeO_x-MgO-Al_2O_3体系液相生成特性的影响。结果表明,高岭土型Al_2O_3和三水铝型Al_2O_3对液相生成特征温度的影响无明显差异,Al_2O_3质量分数增加,均使液相开始生成温度升高,液相生成温度区间缩小,高熔点黏结相比例增加。液相生成量与Al_2O_3类型质量分数相关,w（Al_2O_3）=1.0%时,含三水铝型Al_2O_3混合料液相生成量较少;w（Al_2O_3）=2.0%~3.5%时,含高岭土型Al_2O_3混合料液相生成量较少。