CaO-SiO_2-BaO-CaF_2四元渣去除熔硅中的硼杂质（英文）

为提高硼的去除率,研究了电磁感应精炼过程中硼杂质在CaO-SiO_2-BaO-CaF_2四元渣和熔硅之间的分配系数LB,讨论了四元渣系中CaO/SiO_2质量比、BaO和CaF_2含量、熔炼时间对LB的影响规律。结果表明:随着CaO-SiO_2渣中BaO和CaF_2含量的增大,LB值增大。当CaO/SiO_2质量比为1.1:1、BaO和CaF_2含量分别为15%和20%时,CaO-SiO_2-BaO-CaF_2四元渣去除熔硅中硼杂质效果最好,LB达到最大值6.94,并且LB随着熔炼时间的延长而增大。经过两次造渣后,熔硅中硼含量由3.5×10^(-5)降到3.7×10^(-6),硼的去除率达到89.4%。

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。

CaO-SiO_2-MgO-H_2O体系的热力学研究

本文研究了ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ｈ２Ｏ体系的热力学，结果表明：ＳｉＯ２ 优先与ＣａＯ水热形成水化硅酸钙，多余的ＳｉＯ２ 才会与ＭｇＯ直接水热形成水化硅酸镁。当没有ＳｉＯ２ 时，ＭｇＯ才会水化形成Ｍｇ（ＯＨ）２。

MgO-CaO-SiO_2添加剂对纳米晶刚玉磨料烧结性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺合成陶瓷刚玉磨料,研究了MgO-CaO-SiO2复相添加剂的组成及添加量对刚玉磨料烧结性能的影响以及形成液相时刚玉磨料的烧结动力学。结果表明:MgO-CaO-SiO2添加剂的组成和添加量对刚玉磨料的结构和性能有显著影响。当加入2.5wt%组成为5MgO-CaO-5SiO2的添加剂时,烧结后得到刚玉磨料平均晶粒尺寸达到80 nm,致密化程度高,单颗粒抗压强度为37.5 N。引入复相添加剂的液相烧结激活能为193.2 kJ/mol,结果说明该陶瓷刚玉磨料的烧结化过程由扩散机制控制。

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。

CaO-SiO_2-FeO体系中选择性分离锌铅的实验研究

为了探讨CaO-SiO2-FeO体系中选择性分离回收Zn,Pb的可行性,在系统分析该体系中Zn,Pb挥发行为的基础上,研究了温度、基体成分及Cl含量等因素如对Zn,Pb挥发率的影响.结果表明,低温、低碱度、低FeO含量、低Cl含量条件下,Zn与Pb的挥发率差异达到最大,原因在于该种条件下Zn倾向于以ZnFe2O4等复杂化合物形式滞留在渣基体中,而Pb以氯化物形式挥发;在此基础上,对实验后的渣基体进行升温、并添加一定量的C粉等还原剂后,渣中Zn会以单质形式挥发分离,从而实现粉尘及飞灰熔融处理过程中Zn、Pb的选择性分离回收.

CaO-SiO_2-FeO_x-MgO氧化物体系液相区及相关系计算

焚烧垃圾底灰的主要氧化物组分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、Na2O和MgO,该六元体系相关系和热力学性质对于焚烧底灰渣化处理中玻璃相形成以及重金属低浸出具有重要影响.本文运用计算热力学理论及相图计算方法,对CaO-SiO2-FeOx-MgO四元氧化物体系的热力学性质进行了研究,获得了描述该四元系液相吉布斯自由能的模型参数,并依此计算了不同温度及氧分压下SiO2-FeOx-MgO、CaO-SiO2-FeOx和CaO-SiO2-FeOx-MgO体系液相区和高铁区域的相关系.

Fe_2O_3对CaO-SiO_2玻璃和微晶玻璃性能的影响

利用溶胶-凝胶法制得Fe2O3-CaO-SiO2系基础玻璃,研究不同含量的Fe2O3对CaO-SiO2玻璃和微晶玻璃性能的影响。经分析,不同组分的玻璃凝结时间不同,处于低共熔点的样品凝结时间最短,而离低共熔点最远的样品凝结时间最长。样品的密度并不随成分而变化。溶胶凝胶转变过程中,不同组分所得的凝胶玻璃有一定的耐酸碱性。而微晶玻璃的耐酸碱性比玻璃都略有增强。微晶玻璃的饱和磁化强度和磁铁矿在玻璃中所占的体积分数有关。随着玻璃中Fe2O3含量的增加,饱和磁化强度增大。

基于最小Gibbs自由能原理的CaO-SiO_2炉渣和Si-Ca金属两相体系平衡热力学模型

基于封闭平衡体系Gibbs自由能最小原理对精炼Si液中杂质Ca的炉渣金属体系建立热力学模型,由该热力学模型得到Si液中Ca的摩尔分数xCa与CaO-SiO2二元渣系CaO的摩尔分数xCaO的关系和文献报道的实验结果吻合良好,即0.3<xCaO<0.4较有利于Si液脱Ca。热力学模型计算结果表明:Si液中Si和Ca的活度分别与SiO2和CaO质量作用浓度的比值符合炉渣金属组元活度之间的关系式,且计算结果比文献报道的数据精度更高。因此,基于炉渣离子分子共存理论的质量作用浓度可与经典的炉渣活度一样表征CaO-SiO2二元渣系组元的反应能力。由建立的热力学模型计算结果确定的反应[Ca]+0.5(SiO2)=(CaO)+0.5[Si]的标准摩尔反应Gibbs自由能变化表达式为r m,CaO G=89 532.7 21.8T(J/mol)。

CaO-SiO_2-R_2O-F系微晶玻璃的制备

通过烧结法制备了CaO-SiO2-R2O-F系微晶玻璃,用XRD、DTA方法对微晶玻璃的析晶温度、物相组成等进行了分析,并通过SEM观察了微晶玻璃的断面形貌。讨论了热处理制度对析晶的影响。结果表明:晶化温度对微晶玻璃析晶过程有显著的影响,在晶化温度为870℃时,主晶相为枪晶石,化学式为Ca4(F1.5(OH)0.5)Si2O7。在这个温度下,析出了大量的枪晶石晶体,还有少量的硅碱钙石及Ca2SiO2F2晶体。

基于热丝法对CaO-SiO_2-Al_2O_3保护渣结晶性能与凝固分数的研究

针对髙铝包晶钢连铸设计了Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣.采用单丝法研究w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣结晶性能的影响;采用双丝法模拟了保护渣渣膜形成及凝固过程,研究了w(Ca O)/w(Al2O3)对保护渣固相体积分数φ的影响.结果表明:实验保护渣系结晶能力随w(Ca O)/w(Al2O3)增大而增强,按结晶能力分为两个区间,w(Ca O)/w(Al2O3)>1.30时保护渣结晶能力强于w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30的保护渣;在等温结晶过程中,w(Ca O)/w(Al2O3)=1.00的实验保护渣中析出枪晶石,w(Ca O)/w(Al2O3)=2.50时渣中析出硅酸二钙;w(Ca O)/w(Al2O3)增大使保护渣渣膜双丝间固相体积分数增大,结晶层增厚,不利于保证结晶器内润滑.与浇注常规包晶钢的Ca O-Si O2系保护渣性能对比表明,Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣在w(Ca O)/w(Al2O3)≤1.30时的结晶能力和固相体积分数都与对照渣相近,设计的Ca O-Si O2-Al2O3系保护渣适用于高铝包晶钢连铸.

CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能及渣系结构分析

为研究硼泥质量分数对CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能和渣系结构的影响,分别采用半球点法和旋转柱体法测定了渣系的熔化温度和黏度,并通过X射线衍射分析和拉曼光谱对渣系的物相组成和渣系中硅酸盐微结构单元的变化规律进行了研究,进一步解释了硼泥对试验渣系熔化性能的影响机理.结果表明:随着硼泥质量分数的增加,渣系的熔化温度和黏度均降低,在1 200℃时,当硼泥质量分数从5%增加到15%时,渣系的黏度从3.0 Pa·s以上降低到0.5 Pa·s以下.XRD分析结果显示:试验渣系的主要物相为2CaO·SiO_2和低熔点的钙镁硅酸盐相如Ca_(14)Mg_2(SiO_4)_8,Ca_5MgSi_3O_(12)和Ca_3Mg(SiO_4)_2,还有少量的CaO·B_2O_3相,这些低熔点物相的形成导致渣系的熔化温度降低.拉曼光谱结果显示:随着硼泥质量分数的增加,渣系中复杂的硅酸盐网络开始解体,导致渣系中非桥氧的数目增加,桥氧的数目减少,使得渣系的黏度降低,这与上述黏度试验的测定结果一致.

羟基硅油改性CaO-SiO_2-TiO_2有机-无机杂化材料的制备与显微结构

采用溶胶-凝胶法制得了均匀、无裂纹的羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2有机-无机杂化材料。X射线衍射谱图和傅立叶红外吸收光谱的研究表明,制得的材料是非晶态的,由结合了聚二甲基硅氧烷链段的二氧化硅和二氧化钛网络组成,其中钙离子以离子键形式与网络相结合。通过对凝胶粉末的差热分析和热失重分析,确定了材料的热处理制度。通过扫描电子显微镜对材料表面的显微结构进行了观测和表征。溶胶-凝胶法制得的有机-无机杂化材料通常显示低弹性模量、高延展性及高机械强度。因此,羟基硅油改性CaO-SiO2-TiO2杂化材料有望成为一种新型的骨修复材料。

低氧分压条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系热力学性质的研究

以促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体生成的非均相脱磷工艺被视为未来实现转炉少渣冶炼的重要手段,但目前相关渣系热力学性质的研究较少,不能为合理解释非均相渣脱磷的机理提供理论依据.为此,本文利用FactSage热力学软件绘制了低氧分压(1mPa)条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系及其子体系的热力学相图,分析了不同温度下相平衡关系及液相线的变化规律.研究结果表明:升高温度可使体系中液相区及Ca_3(PO_4)_2初晶区的范围扩大,但会导致α'-Ca_2SiO_4的初晶区缩小以及Ca_2Fe_2O_5等物相的消失;降低氧分压可使体系的液相区缩小,并向高FeO的方向收缩;CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系中存在较大的α'-Ca_2SiO_4与Ca_3(PO_4)_2共存区,尤其是α'-Ca_2SiO_4,Ca_3(PO_4)_2与Ca_2Fe_2O_5的三相共存区可极大地促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体的生成.

CaO-SiO_2-FeO_x及CaO-SiO_2-P_2O_5-FeO_x渣系热力学性质的研究

CaO-SiO2-FeOx三元渣系和CaO-SiO2-P2O5-FeOx四元渣系是转炉脱磷用渣的主要子渣系,研究这两种渣系的热力学性质可为脱磷渣的高效利用提供理论依据。利于相图软件FactSage分别绘制了这两种渣系的相图,并分析了温度和氧分压对体系相平衡关系和液相线的影响规律。分析结果表明:升高温度会使这两种渣系的液相区扩大,初晶相稳定区域显著减小;降低氧分压会导致尖晶石固溶体相的初晶区消失,磷石英(SiO2)、伪硅灰石(CaSiO3)、α'-Ca2SiO4固溶体相减小。

Al_2O_3-SiC-C耐火材料抗CaO-SiO_2-K_2O渣侵蚀性能研究

研究了Al2O3-SiC-C耐火材料的抗CaO-SiO2-K2O渣侵蚀性能,以及添加Cr2O3对Al2O3-SiC-C材料抗渣侵蚀性能的影响。研究结果表明:CaO-SiO2-K2O熔渣对Al2O3-SiC-C材料具有明显的侵蚀作用;在Al2O3-SiC-C材料中添加适量的Cr2O3可以有效地抑制CaO-SiO2-K2O熔渣向耐火材料内部的渗透,降低耐火材料的侵蚀速度。

42CrMoA曲轴钢中CaO-SiO_2-Al_2O_3系夹杂物的塑性化控制

为了减少42CrMoA曲轴钢精炼过程中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物对其基体损伤的影响,利用Factsage软件计算了42CrMoA曲轴钢中CaO-SiO2-Al2O3系低熔点夹杂物的成分,并根据钢液-夹杂物,钢液-精炼渣之间的平衡,计算分析了CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物控制在塑性区域内所需的钢液成分及对精炼渣的要求。结果表明:CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物存在两个变形良好的控制区域。区域1对应的精炼渣成分由于碱度过低在生产中受到极大限制,区域2要求的精炼渣成分往往会发生偏离。建议向精炼渣中配加适量的CaF2和MgO,以将CaO-SiO2-Al2O3三元系夹杂物转变为四元或多元系夹杂物。

42CrMoA钢CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系夹杂物低熔点区域的控制

为了对42CrMoA钢Ca（3-SiOzMgO—A12O3系夹杂物低熔点区域进行控制，利用热力学计算软件FactSage计算了1873K温度下的42CrMoA曲轴钢钢液与CaO—SiOz—MgO—A12O3。系夹杂物之间的平衡。结果表明：CaO-SiO2一MgO-A12O3系夹杂物的低熔点区域面积最大，w（Ca0）、w（MgO）和w（A12O3）对夹杂物低熔点区域的影响较为显著；夹杂物的成分落在低熔点区域内，各氧化物的活度应控制在CaO0．0010．1、SiOz0．0010．009、MgO0．0010．09、A12030．0010．09范围内；与之平衡的钢液中[0]和[A1]的质量分数分别为（5～15）×10“和（1～13）×10。

CaO-SiO2-MgO对氧化铝陶瓷微波和耐压性能的影响

采用传统固相反应法制备了CaO-SiO_2-MgO掺杂氧化铝陶瓷.研究了烧结助剂CaO-SiO_2-MgO的氧化物配比对氧化铝陶瓷相组成、微波和耐压性能的影响.XRD图谱表明,助烧剂CMS中,MgO质量分数为18.6%,当SiO_2/CaO质量比在1.6~2.0范围内,氧化铝陶瓷中杂相的含量较少,且陶瓷的致密度和耐压强度获得最优值.陶瓷的介电性能随质量比的增加呈现逐渐下降的趋势.当质量比为1.8时,陶瓷样品可以获得较优的综合性能：E_b=29k V/mm,ε_r=9.06,Q_f=17 500 GHz.