炉渣成分对含钛高铝型高炉渣结构及黏度的影响

为了保证含钛高铝型铁矿石高炉冶炼的稳态顺行,围绕含钛高铝型高炉渣系,解析了炉渣成分、炉渣结构和炉渣黏度之间的内在作用机制.结果表明:当w(TiO_(2))=0~10%时,TiO_(2)呈现酸性氧化物的特性,故随着w(TiO_(2))的增加,炉渣发生聚合反应,黏度增大;当w(TiO_(2))=10%~25%时,随着w(TiO_(2))的增加,(SiO_(4)^(4-)+TiO_(4)^(4-))和AlO_(4)^(5-)的峰谱强度逐渐降低,且(SiO_(4)^(4-)+TiO_(4)^(4-))峰左移,这说明此时TiO_(2)呈现碱性氧化物的特性,炉渣中网状结构被破坏,炉渣发生解聚反应,黏度减小;随着w(Al_(2)O_(3))的增加,AlO_(4)^(5-)的峰谱强度逐渐升高,炉渣中AlO_(4)^(5-)网状结构增加,炉渣发生聚合反应,黏度逐渐增大;随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))和w(CaO)/w(SiO_(2))的增大,AlO_(4)^(5-)和SiO_(4)^(4-)的峰谱强度降低,炉渣中AlO_(4)^(5-)和SiO_(4)^(4-)网状结构减少,炉渣发生解聚反应,黏度逐渐减小.

Tb^(3+)/Ce^(3+)掺杂高铝高炉渣构筑硅铝酸盐发光玻璃的发光性能

采用高铝高炉渣高温水淬法制备了Tb^(3+)单掺及Tb^(3+)/Ce^(3+)共掺的硅铝酸盐发光玻璃,研究了基体结构和共掺对玻璃发光性能的影响.结果表明:经过1000℃保温4 h后,玻璃晶化为Ca_(2)(Mg_(0.5)Al_(0.5))(Si_(1.5)Al_(0.5)O_(7)),发光性能急剧下降,4%(摩尔分数)Tb^(3+)掺杂的发光玻璃发光强度最高约是晶化后的12倍.Ce^(3+)和Tb^(3+)之间通过多极相互作用传递能量,Tb^(3+)/Ce^(3+)共掺的发光玻璃发光强度最高达到Tb^(3+)单掺的约6倍.4%Tb^(3+)/1%Ce^(3+)共掺的发光玻璃在150℃时具有良好的发光热稳定性,可以作为近紫外LED激发的绿光固体发光材料.

TiO_(2)对高铝高炉渣性能和结构的影响研究

随着国内各钢铁企业高炉配加经济性较高的高铝原料的增加,炉渣中Al_(2)O_(3)含量增加,渣铁流动性变差,给高炉冶炼带来一系列问题。以CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO-TiO_(2)五元渣系为研究对象,通过相图理论计算结合试验研究和炉渣结构分析,研究了高铝渣中不同TiO_(2)含量(低钛:5%,中钛:15%,高钛:25%)对高铝高炉渣黏度、熔化性温度的影响,并通过炉渣结构研究解析了影响炉渣物化性能的原因。结果表明:固定碱度R_(2)为1.25,TiO_(2)质量分数增加至25%过程中,炉渣熔化温度先下降后增高,当TiO_(2)质量分数为7%时,炉渣液相析出相由斜长石类的钙铝硅酸盐(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7))转变为高熔点钛酸钙(CaTiO_(3)),其熔点为1975℃,炉渣熔化温度增加;TiO_(2)含量由低钛5%增加至高钛25%时,炉渣黏度和熔化性温度均降低。温度越高,炉渣流动性越好,渣中TiO_(2)以[TiO6]8-八面体结构存在,可使渣中复杂硅氧网状结构解体;TiO_(2)含量由5%增加至25%时,炉渣中复杂结构单元Si(Q^(2)+Q^(3))的含量降低,简单结构单元Si(Q^(0)+Q^(1))的含量升高,Si(Q^(2)+Q^(3))/Si(Q^(0)+Q^(1))降低,炉渣结构简单化,即炉渣中无论是在低钛、中钛、还是高钛含量,TiO_(2)在炉渣中起炉渣修饰子作用,对降低炉渣黏度、改善炉渣流动性有积极作用,可作为高铝冶炼调控手段之一。

高铝高炉渣系的熔化特性

为了掌握高Al_(2)O_(3)条件下(w(Al_(2)O_(3))为15%以上)高炉渣系的熔化特性,利用差式扫描量热仪分析了不同w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))、碱度(R)以及w(Al_(2)O_(3))对高铝高炉渣的熔化温度及熔化热的影响。试验结果表明,炉渣熔化开始温度为1248~1291℃、熔化结束温度为1432~1485℃、熔化热为137~211 J/g;当w(Al_(2)O_(3))=15%、高w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))时,发生了共晶逆反应,导致高炉炉渣熔化开始温度逐渐降低,但由于高炉炉渣的液相线温度基本未变,所以炉渣熔化结束温度基本未发生改变;w(Al_(2)O_(3))为20%时,随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))的增加,炉渣中易生成熔点较高的镁铝尖晶石,导致高炉炉渣熔化开始温度逐渐增大,与此同时,炉渣液相线温度逐渐降低,导致炉渣熔化结束温度逐渐降低;随着碱度R的增加,高炉炉渣中生成了具有高熔点的化合物、炉渣的液相线温度升高,使得高炉炉渣的熔化开始温度逐渐增加、炉渣熔化结束温度逐渐升高;随着w(Al_(2)O_(3))的增加,发生了共晶逆反应,故炉渣的熔化开始温度逐渐降低,而随着w(Al_(2)O_(3))的增加,炉渣中键能较大的Al—O键增多,需要在更高温度下才能实现炉渣的最终熔化,即熔化结束温度逐渐增加;随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))、R以及w(Al_(2)O_(3))的增加,炉渣熔化热逐渐增多。分析认为,随着R的增加,炉渣中有高熔点化合物的生成,熔化热增加;随着炉渣中w(Al_(2)O_(3))的增加,炉渣中Al—O键增多,解聚破坏熔渣结构消耗的热量增多;而随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))增加,高熔点化合物的生成或熔化开始温度降低,造成熔化热增加。

高铝中钛高炉渣脱硫的动力学机制

以现场高炉渣化学成分为基准,利用纯化学试剂制备试验渣样,研究了高铝中钛型高炉渣脱硫的动力学过程,确定了其脱硫的动力学参数。结果表明,当反应温度一定时,铁水中硫含量w([S])随脱硫反应时间的延长而降低。试验条件下,高铝中钛渣脱硫过程属于二级反应,其限制性环节是硫在熔渣中的扩散。熔渣中硫的传质系数βS随着温度的升高而增大,硫在熔渣中的扩散活化能ED为127.03kJ/mol。