F对CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系铝酸钙熟料烧结和浸出性能的影响

以分析纯化学试剂为原料,研究了不同F含量的CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料的自粉性能、烧结规律和Al2O3的浸出性能,并通过XRF,XRD,SEM-EDS等手段探索了其作用机理.结果表明：F的加入不影响β-2CaO·SiO2向γ-2CaO·SiO2转变,熟料的自粉性良好;F对铝酸钙熟料的物相组成产生明显影响,促进2CaO·Al2O3·SiO2和11CaO·7Al2O3·CaF2相的生成,并减少12CaO·7Al2O3,CaO·Al2O3相的生成;生成的2CaO·Al2O3·SiO2进入渣中造成Al2O3浸出率降低;当F的质量分数为0~2.0%时,Al2O3的浸出率随着F含量的增加急剧下降,由95.01%降至70%左右;铝酸钙熟料中F的质量分数应低于0.5%.

CaO-SiO_2-Al_2O_3渣系连铸保护渣结构的拉曼光谱研究

在高铝钢连铸过程中,钢水中的Al与CaO-SiO2基连铸保护渣中的SiO2反应导致保护渣中SiO2含量降低而Al2O3含量大幅增加,CaO-SiO2基转变为CaO-SiO2-Al2O3基连铸保护渣而影响高铝钢连铸,所以研究CaO-SiO2基向CaO-SiO2-Al2O3基保护渣转变过程中结构上发生的变化有助于开发出满足高铝钢连铸需求的保护渣。本文利用拉曼光谱研究了CaO-SiO2基和CaO-SiO2-Al2O3基连铸保护渣的结构特点。研究结果表明,CaO-SiO2基保护渣主要由Q0,Q1,Q2和Q3等微结构单元构成的硅酸盐网络结构;当转变为CaO-SiO2-Al2O3基保护渣后,渣样中的网络破坏体优先用于破坏硅酸盐网络结构,当渣中SiO2含量较低时,部分网络破坏体会促进Al 3+形成[AlO4]四面体结构。渣中生成的[AlO4]四面体会进入硅酸盐网络结构形成铝硅酸盐网络结构,以Al-O-Al或Al-O-Si等方式连接,导致渣样结构变得复杂多变。使用Li2O对Na2O和CaO对MgO等摩尔替代研究表明相同价态离子之间的替换能够改变[AlO4]四面体在硅酸盐网络结构上的连接方式,导致CaO-SiO2-Al2O3基保护渣渣样结构易受成分变化而改变;CaF2对CaO等摩尔替代研究发现,当渣中CaF2小于13mol%,CaF2促进渣样网络结构解体,当高于13mol%时,CaF2又会导致渣样聚合度增加。由此可见,在设计CaO-SiO2-Al2O3基保护渣时,既要考虑不同种类离子对渣样结构产生的影响,又要考虑离子含量的影响。

温度和气氛对CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO渣系FetO活度的影响

采用Mo|Mo+MoO2|ZrO2(MgO)|Fe+(FetO)+Ag|Fe固体电解质电池测定不同温度和气氛条件下定组成CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的FetO活度。结果表明,当Ar作为保护气氛时,温度由1 673 K升高到1 785 K,炉渣的FetO活度变化不明显。当气氛中CO,CO2和Ar组成固定时,炉渣的FetO活度随温度的升高而增大。温度为1 673 K时,炉渣的FetO活度随着气氛中CO2/CO的增加而增大。温度和气氛对渣系FetO活度的影响均通过体系的O2分压实现。

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的结晶温度

通过差热分析仪测定了CaO SiO2 Na2 O CaF2 Al2 O3 MgO系连铸结晶器保护渣的结晶温度。在本实验渣系条件下 ,连铸保护渣的结晶温度随着渣中CaO SiO2 值、Na2 CO3含量、CaF2 含量和MgO含量的增加而升高 ,随着渣中Al2 O3含量的增加而降低。化学成分通过改变粘度 ,来影响晶核形成速度和晶体成长速度 ,从而决定了连铸保护渣的结晶性能。

Au/γ-Al_2O_3催化剂的制备及其对气相三苯系污染物的催化消除

采用沉积-沉淀法制备了负载型Au/γ-Al2O3催化剂,对模拟污染气体的三苯系(苯,甲苯,二甲苯)蒸气进行催化消除反应,探讨了金含量、活化条件对催化剂活性的影响.结果表明,负载型Au/γ-Al2O3催化剂用量为0.50g、反应气流速为20mL·min-1时,295℃下可完全催化消除浓度为7.57g.m-3的苯;在252℃下可完全催化消除浓度为7.49g.m-3的甲苯;在235℃下能完全催化消除浓度为3.07g.m-3的二甲苯.苯、甲苯和二甲苯最后都完全矿化为CO2和H2O,没有生成新的有机物.对催化反应进行了动力学研究,上述催化反应都是准一级反应.测定得到苯、甲苯和二甲苯催化反应的总包反应表观活化能分别为118.47kJ·mol-1、101.43kJ·mol-1和85.18kJ·mol-1.

CaO-SiO2-Fe2O3-Al2O3渣系对高磷铁水脱磷行为的影响

以w(P)=0.48%的高磷铁水为研究对象,采用高温热态实验研究1400℃时CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系的脱磷行为,分析碱度、渣中Fe2O3与Al2O3含量对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系脱磷的影响。结果表明:随着碱度逐渐增大,渣系脱磷率呈先逐渐增大后略有降低的变化趋势,主要是由于自由O^2-和Ca^2+的引入促进了磷氧络离子PO4^3-及Ca^2+-PO4^3-弱离子对的进一步生成;随着Fe2O3含量的增加,渣系脱磷率逐渐升高,渣中的Fe2O3加速了氧化钙的熔化速度,同时使渣系的氧化性提高,进而使渣系脱磷能力提高;w(Al2O3)=1%~3%时,渣系脱磷率维持在77%左右,进一步增大渣中Al2O3含量,渣系脱磷率逐渐下降,主要原因在于Al2O3改变了渣中液相比例,进而影响了脱磷反应物与产物在渣-金间的传质过程。

镁铬砖对CaO-SiO_2-Al_2O_3系炉渣的抗侵蚀性

为实现CaO-SiO_2-Al_2O_3系炉渣的低熔点化,在C/S比不同的炉渣当中,对各种镁铬砖抗侵蚀性进行了评价。

三元系冶金渣导热系数的研究

以高炉渣的主要成分CaO-Al2O3-SiO2三元渣系为研究对象,用瞬态热丝法,研究此体系下温度及组成对导热系数的影响.研究结果表明,在低温区,导热系数随温度的升高而呈直线形式略有增加;在高温区,导热系数随温度的升高而迅速降低,且导热系数随组分中非桥氧NBO/T数的降低而增大.

CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3渣系脱磷行为

利用Factsage软件计算了Al2O3含量对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系熔点和黏度的影响,并通过实验研究了在1 400℃时,CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系对高磷铁水脱磷行为的影响。结果表明：渣中Al2O3的质量分数在3%~6%之间时,随着Al2O3含量的增加,渣系的熔化温度迅速降低,进一步增加渣中的Al2O3含量,渣系的熔化温度逐渐增加;Al2O3对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系的黏度影响不大;渣中Al2O3的质量分数在3%~6%之间变化时,渣系脱磷能力变化不是很大,脱磷率维持在91%左右,进一步增加渣系中Al2O3的量,脱磷率逐渐下降;Al2O3对脱磷率产生影响可能是其改变了炉渣中液相所占比例,进而影响磷从铁水中向液相渣的传质过程。

CaO-SiO_2-Al_2O_3-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1 400℃时炉渣碱度、MgO和FeO质量分数对该渣系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质量分数为12%,FeO质量分数为2%条件下,随MgO质量分数的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3质量分数为12%,MgO质量分数为10%时,FeO活度随随渣中FeO质量分数的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO质量分数分别为12%、10%和2%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。

温度和气氛分压对CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO渣系硫容量的影响

采用气-渣平衡法,用铂坩埚作反应容器,CO-CO2-SO2-N2混合气体提供体系的氧分压和硫分压,测定了一定炉渣成分,不同温度和气氛条件下CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的硫容量。研究得出,对于一定成分组成的CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系,当气体流量不变时,硫容量随炉渣温度的升高而减小;当温度一定时,硫容量随体系氧分压增大而增大。

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2四元精炼渣系黏度的热力学模拟

针对轴承钢四元精炼渣系,采用Fact Sage热力学软件,对碱度、Al2O3和MgO含量影响该渣系黏度的规律进行了模拟,并将模拟结果与渣系实测黏度进行比较,为精炼渣系优化提供了理论基础。结果表明,Facta Sage热力学软件能够很好地模拟精炼渣系黏度的变化规律;渣系黏度随碱度的增加而呈现先降低后增加的趋势,低碱度时,碱性氧化物的加入促进硅酸盐类矿物的解体,α-C2S析出量快速减少,熔渣黏度逐渐减小,而高碱度时,碱性氧化物含量增加促使以氧化钙和氧化镁为主要成分的固溶体析出量逐渐增加,熔渣黏度逐渐增加;随着Al2O3含量增加,渣系黏度不断减小,Al2O3含量较低时,Al2O3含量的增加能够快速降低α-C2S以及以CaO和MgO为主要成分的固溶体的析出量,渣系黏度快速降低,Al2O3含量较高时,固相析出量相对较少,Al2O3含量变化对渣系黏度的影响较小;在低温区,MgO对渣中网状结构的调节作用与固相析出共同影响渣系黏度,黏度随MgO含量的增加呈现先降低后增加的趋势,在高温区,渣系黏度主要取决于以CaO和MgO为主要成分的固溶体析出量,使得渣系黏度随MgO含量的增加而增加。

Y_2O_3-Eu_2O_3-SnO_2三元系固相线下相关系及其发光性质研究

采用固态反应法及改良固态反应法合成了一系列Y2O3-Eu2O3-SnO2体系中的试样,利用X射线粉末衍射法测定了Y2O3-Eu2O3-SnO2三元系固相线下的相关系.结果表明,Y2O3-Eu2O3二元系和Eu2Sn2O7-Y2Sn2O7赝二元系形成连续固溶体.对于(Y1-xEux)2Sn2O7,最强的发光峰位置在590nm附近,源于Eu3+的5D0—7F1的磁偶极跃迁.对于(Y1-xEux)2O3,最强峰的位置在611nm附近,是由Eu3+的5D0—7F2的电偶极跃迁引起的.激发光谱表明,与(Y1-xEux)2O3相比,(Y1-xEux)2Sn2O7的电荷迁移带向低能方向移动.Eu3+在化合物中所处的晶体学位置决定了其光谱特征.

SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO系夹杂物低熔点区域优化及控制的热力学计算

为了预测CaO-Al2O3-SiO2-MgO系夹杂物具有良好变形能力的成分控制范围,首次通过热力学软件Fact-Sage对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系液相投影图、低熔点区域大小进行了计算分析,并以阀门弹簧钢60Si2CrA为例,对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的生成条件进行了探讨。结果表明：MgO和Al2O3含量分别为15%和20%时,夹杂物的低熔点区域最大。若使60Si2CrA弹簧钢液中的夹杂物成分落在CaO-SiO2-Al2O3-15%MgO系和CaO-SiO2-20%Al2O3-MgO系的低熔点区域,同时保证[O]含量尽可能低,则钢液中[O]和[Al]质量分数应分别控制在（10-30）×10^-6、（10-45）×10^-6和（10-30）×10^-6、（15-40）×10^-6。

电场对CaO-SiO2-Al2O3熔渣的结构调控

针对硅中硼难去除的问题,从熔渣结构层面进行研究,通过观察熔渣不同部位在不同电场条件下熔渣结构的变化,分析不同电场条件下高温骤冷所得熔渣结构变化,探索引入电场对熔渣结构影响。结果表明,引入电场会引起熔渣中离子定向移动与重新分配,改变熔渣结构。熔渣上部结构在电场作用下解聚更彻底,远离渣金界面处熔渣结构变化较小。电场增强有利于熔渣解聚,电场强度达10V时,熔渣中结构单元会转变为聚合度更低的Q0结构单元。熔渣上部结构对电场变化更敏感,电场改变,熔渣下部结构变化较小。

CaO/Al_2O_3比对高铝钢连铸保护渣凝固结晶行为的影响

针对目前高铝钢用常规结晶器保护渣中SiO2易被钢液中Al还原导致连铸坯质量缺陷及非反应性保护渣消耗量偏低和润滑差的问题,基于CaO-SiO2-Al2O3三元系相图设计了SiO2含量为20%（ω）的CaO-SiO2-Al2O3连铸保护渣,并采用热丝法模拟研究了CaO/Al2O3比对该渣系凝固结晶行为的影响.结果表明,随CaO/Al2O3比的增加,保护渣的结晶性能增强;CaO/Al2O3比在0.7～1.3范围内其凝固固相分数较小,与现用工业渣具有相似的润滑作用.综合考虑保护渣的传热和润滑作用,高铝钢保护渣中CaO/Al2O3比范围应为0.7～1.3.

电渣冶金熔炼Fe-Cr-Al高温合金抑制镧、铈稀土氧化的研究

依据炉渣结构的分子和离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-FeO-CaF_2-Ce_2O_3-La_2O_3八元渣系的活度计算模型.研究了不同温度下稀土氧化物活度之比值与稀土活度的关系.分析了在2023K下,炉渣中w(FeO)、w(MgO)、碱度对氧化亚铁、镧铈稀土氧化物活度的影响,探究防止稀土元素被氧化的热力学条件.通过计算得出,适当地降低w(FeO)、增加w(MgO)可以抑制镧铈稀土被氧化,而总体来看碱度对抑制稀土的氧化影响较小.

含硼铝酸钙熟料的高温成矿机理及其浸出性能

以分析纯化学试剂CaO、Al_2O_3、SiO_2和B_2O_3为原料,研究添加不同B_2O_3含量的CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系在1350℃烧结时铝酸钙熟料的自粉性能、物相形成规律、微观组织形貌及其元素分布和Al_2O_3的浸出性能,并通过XRF、XRD和SEM-EDS等手段探讨其作用机理。结果表明:B_2O_3促进2CaO.Al_2O_3·SiO_2的生成,并抑制β-2CaO·SiO_2向γ-2CaO.SiO_2的转变,明显降低熟料的自粉性能;B_2O_3在铝酸钙熟料中均匀分布,其加入使铝酸钙熟料中12CaO·7Al_2O_3和CaO·Al_2O_3的晶胞参数增加,固溶至铝酸钙晶体中引起晶胞的扩胀;铝酸钙熟料的Al_2O_3浸出率随着B_2O_3含量的增加急剧下降,当B_2O_3添加量由0增加到0.20%(质量分数)时,Al_2O_3浸出率由95.01%降低至72.03%,添加B_2O_3后铝酸钙熟料中生成的2CaO·Al_2O_3·SiO_2和难以浸出的12CaO·7Al_2O_3是其Al_2O_3浸出率明显降低的主要原因。

高铝钢连铸结晶器保护渣研究概况

高铝钢连铸保护渣开发主要有三种思路,即"反应性"的CaO-SiO_2渣系保护渣、"非反应性"的CaOAl_2O_3渣系保护渣以及"弱反应性"的CaO-SiO_2-Al_2O_3渣系保护渣.分别介绍了在这三种思路下进行的高铝钢保护渣的理论和应用研究以及不同渣系高铝钢保护渣的优缺点.最后指出:从工艺顺行的角度,CaO-SiO_2渣系保护渣仍是浇铸高铝钢的主要选择.