从粉煤灰中提取氧化铝熟料溶出过程工艺研究

对粉煤灰和石灰石烧成的熟料在碳酸钠溶液中的溶出过程进行研究,探讨碳酸钠用量、溶出温度、溶出时间及液固比等工艺条件对熟料溶出中Al2O3和SiO2溶出效果的影响。研究结果表明:在碳酸钠用量约为理论量的1.0倍,溶出温度为50～60℃,保温时间为40～60 min,液固比为3～4的条件下,熟料中Al2O3的溶出率大于82%,溶出液中Al2O3质量浓度约为36 g/L,溶液的硅量指数铝、硅质量比大于46;溶出产生的钙硅渣成分及其质量分数为:Al2O3 2.60%,SiO2 24.31%,CaO 58.40%,Fe2O3 1.79%,TiO2。0.49%,Na2O 0.53%;熟料的主要物相为γ-2CaO.SiO2和CaCO3。     

物料配比对铝酸钙炉渣浸出和自粉性能的影响

将CaO,SiO2和Al2O3按不同配比混合,在1 500℃煅烧1 h、降温速度为5℃/min下合成了铝酸钙炉渣,主要物相为-γ2CaO.SiO2和12CaO.7Al2O3;并通过XRD和马尔文激光粒度仪研究了铝酸钙炉渣的C/A(除去和SiO2结合成2CaO.SiO2之外的n(CaO)/n(Al2O3))和A/S(w(Al2O3)/w(SiO2))对其物相组成和自粉性能的影响.结果表明:炉渣的C/A<1.5时有难浸物质钙铝黄长石2CaO.Al2O3.SiO2生成,降低了炉渣的浸出率和自粉性能,提高C/A可以消除其生成,C/A=1.6~1.9时,炉渣的浸出和自粉性能良好.炉渣的A/S对物相组成影...     

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-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料的自粉性能、烧结规律和Al2O3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·SiO2向γ-2CaO·SiO2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·Al2O3·SiO2和11CaO·7Al2O3·CaF2相的生成,并减少12CaO·7Al2O3,CaO·Al2O3相的生成;生成的2CaO·Al2O3·SiO2进入渣中造成Al2O3浸出率降低;当F的质量分数为0~20%时,Al2O3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%.     

高配比高铝褐铁矿烧结成矿机理

以某高铝褐铁矿配比为60%~70%,配加其他含铁原料进行烧结,通过调节水碳、优化配矿等措施改善烧结产质量指标,并对烧结成矿机理进行分析。实验结果表明:Fe2O3和Al2O3分别与CaO反应时,2CaO·Fe2O3比3CaO·Al2O3及12CaO·7Al2O3更容易生成;当CaO,Al2O3,SiO2和Fe2O3四元矿物存在时,烧结过程优先生成2CaO·Al2O3·SiO2(钙铝黄长石)和4CaO·Al2O3·Fe2O3,并进一步形成SFCA,这与烧结矿SEM结果相一致;虽然烧结矿具有较多的孔洞和裂纹,但烧结矿具有良好的微观结构和冶金性能,可以满足中、小型高炉冶炼的生产要求。     

基于铁矿物还原的拜耳法赤泥熟料烧结

利用铁化合物在熟料烧结过程中可被煤粉还原为单质铁的特性,实验研究赤泥炉料在还原烧结条件下的反应行为和性质。研究结果表明:在还原烧结条件下,赤泥熟料的熔化温度大于1 250℃,且烧结炉料的铁铝比(即Fe2O3与Al2O3的物质的量比n(Fe2O3)/n(Al2O3))对熟料的熔化温度和熟料中氧化铝的溶出率无显著影响,高铁赤泥熟料的烧结温度和烧结温度范围显著提高;还原烧结赤泥熟料中氧化铝和氧化钠的溶出率随烧结温度的升高而升高,而与炉料配煤质量分数和钙硅比之间存在极值性关系,适当提高炉料的碱比有利于提高熟料中Al2O3的溶出率;赤泥熟料还原烧结的适宜条件是:温度为1 200~1 250℃,炉料碱铝比NR≈1.10,钙硅比CR=1.6~1.7,配煤质量分数wc≈6%。在该还原烧结条件下,铁铝比n(Fe2O3)/n(Al2O3)为0.3的赤泥熟料中Al2O3的溶出率可达91%~93%,Na2O的溶出率大于92%。     

冶炼65钢夹杂物控制的实践

冶炼过程中产生的夹杂物对65钢(C:0.62～0.70、Si:0.17 ～0.37、Mn:0.50～0.80)性能有较大影响,采用扫描电子显微镜分析了不同生产阶段65钢中夹杂物,结果表明,转炉出钢钢样中氧化物夹杂主要为FeO·CaO·SiO2、Al2O3·CaO·SiO2和SiO2·MnO,喂线前钢样中氧化物夹杂主要为CaO·SiO2·Al2O3和SiO2·MnO·Al2O3,中间包钢样中的氧化物夹杂主要为CaO · Al2O3 MnO·SiO2 · FeO和MnO · Al2O3·FeO,盘条中氧化物夹杂主要为CaO ·Al2O3型和CaO·CaS·MnS复合夹杂物.加强合金脱氧、优化钙处理、提高水口氩封和优质保护渣,可促进钢中夹杂物的控制和去除.     

CSP低碳铝镇静钢水可浇性控制

通过钢液-夹杂物的热力学基本理论,利用活度相互作用系数和Bjorkvall方法分别计算了CSP流程低碳铝镇静钢中钢和夹杂物的成分,详尽地分析了CaO-Al2O3二元系中中间相3CaO·Al2O3,CaO·A12O3,液态12CaO·7Al2O3和CaS夹杂的热力学性质,同时分析了钙处理过程中生成液态铝酸钙夹杂物,避免CaS夹杂析出的条件.模型的结果与工厂试验结果相符合.     

煤粉炉联产水泥熟料Q相矿物形成机制研究

选用分析纯CaO、SiO2、Al2O3和MgO为实验原料,首先在实验室高温电阻炉炉内开展了单矿物2CaO.Al2O3.SiO2转变为Q相矿物的反应机制实验研究.对获得的熟料样品分别进行XRD、SEM和EDS图谱分析,实验结果表明单矿物2CaO.Al2O3.SiO2能与适量的CaO、MgO反应生成具有良好水化活性的Q相矿物.选取低硫兖州煤和高硫长广煤为实验煤种,在两段多相反应实验台上进行联产水泥熟料过程Q相矿物的生成实验,对所得熟料进行矿物组成X射线衍射分析,结果表明低硫兖州煤和高硫长广煤联产水泥熟料,当混合煤粉中添加适量的CaO、MgO时,联产熟料中有Q相矿物的生成,联产过程中Q相矿物的生成机制与单矿物2CaO.Al2O3.SiO2转化为Q相矿物的反应机制相一致.     

循环流化床锅炉内掺高硫石油焦混烧脱硫灰的矿物相组成

粉煤灰的矿物相组成对其资源化具有重要意义,它主要取决于燃料品种和燃烧过程.由于燃烧过程的差异,循环流化床锅炉(CFBC)内掺加高硫石油焦和煤混烧而排放的脱硫灰与煤粉炉粉煤灰在矿物相组成上具有较大差异.利用扫描电镜(SEM)、X-ray衍射(XRD)和傅立叶转换红外光谱(FT-IR)对CFBC掺高硫石油焦混烧脱硫灰的矿物相组成进行了研究,同时采用选择性溶解分离和重力分离的方法富集脱硫灰中的微量矿物,研究表明CFBC掺高硫石油焦混烧脱硫灰的矿物相组成以高α-石英、硬石膏和石灰含量为其主要特征,同时含有少量的方解石、莫来石、钙长石、钙铝黄长石、赤铁矿、硅酸二钙(2CaO·SiO2,C2S)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3,C3A)、七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3,C12A7)及透辉石等矿物,可能含有少量玻璃相.如果样品在空气中存放时间较长,石灰吸收空气中的水分会导致羟钙石生成.而煤粉炉粉煤灰中的矿物主要为莫来石、石英和少量的赤铁矿,并含有大量的玻璃相.     

精炼渣成分与轴承钢夹杂物类型关系热力学分析

针对轴承钢中钙铝酸盐大型夹杂物的控制问题,通过计算GCr15轴承钢中尖晶石MgO·Al2 O3、钙的铝酸盐CaO·6Al2 O3夹杂物生成热力学,分析精炼渣成分与夹杂物类型之间的定量关系.结果表明：当钢水中含有质量分数0.10×10-6的溶解钙[Ca]时,只要溶解镁[Mg]质量分数小于10×10-6,MgO·Al2O3就会被[Ca]还原成 CaO·6Al2O3;当精炼渣碱度为7.04,(MgO)质量分数为1.38%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低56%,夹杂物以尺寸大于10μm的CaO-Al2O3系复合夹杂为主;当精炼渣碱度为3.75,(MgO)质量分数3.14%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低14%,夹杂物以尺寸小于8μm的MnS包裹MgO·Al2 O3复合夹杂为主;当精炼渣钙铝比C/A为1.8~2.0时,控制精炼渣碱度R为4.5~5.5,(MgO)质量分数为3%~5%,即能使钢中MgO·Al2O3保持稳定而不转变为CaO·6Al2O3.     

CaO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3渣系中组元活度的计算

根据分子和离子共存理论,建立了CaO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3渣系的活度计算模型,并利用模型对渣中各组元的活度进行了计算,分析了w(CaO)对渣中组元活度的影响.结果表明,在CaO-Al2O3渣系中,当w(CaO)小于45%时,随着w(CaO)的增加,3CaO·Al2O3和12CaO·7Al2O3的活度不断升高,而CaO·Al2O3的活度变化不大;当w(CaO)大于45%时,随着w(CaO)的增加,CaO·Al2O3和12CaO·7Al2O3的活度不断降低,而3CaO·Al2O3的活度则略有升高.在CaO-SiO2-Al2O3渣系中,12CaO·7Al2O3的活度低于其在CaO-Al2O3渣系中的活度,随着w(CaO)的增加,CaO和3CaO·Al2O3的活度不断升高,2CaO·SiO2的活度则不断降低,CaO·Al2O3的活度呈现先升高后降低的趋势.     

基于HYMOSTRUC3D的固井水泥石孔隙结构演变及力学强度发展规律

固井水泥石微结构发育规律是固井工艺设计和固井质量评价的重要参考依据.以HYMOSTRUC3D软件为基础,建立了水泥水化模型,获取了CH[CH表示Ca(OH)2晶体]含量和抗压强度,并对实验结果进行了对比,模拟结果与实验结果的偏差基本都在10％以内.然后,基于水泥水化模型获取了不同水灰比(W/C,W/C=0.4、0.44、0.5、0.6、0.8、1.0、2.0)和水化龄期对固井水泥浆水化过程中C3S(3CaO·SiO2),C2S(2CaO·SiO2),C3A(3CaO·Al2O2),C4AF(4CaO·Al2O3·Fe2O3),C-S-H(Ca5Si6O16(OH)·4H2O)CH、孔隙率、孔径分布、抗压强度和三维结构等的影响.同时,采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程重点讨论了抗压强度与孔隙率的关系.结果表明:在水泥水化过程中,随水化反应的进行,水泥石孔隙率逐渐减小,抗压强度增大;随水灰比增大,粗孔含量增加,细孔占比减小,孔隙率增大,孔径分布变宽,抗压强度减小.采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程拟合抗压强度与总孔隙率和毛细孔隙率的相关系数都达到0.92以上,分别为0.96、0.92、0.95和0.98、0.97、0.98;毛细孔隙率是固井水泥石强度发展的主要影响因素.     

低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化

针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点,提出了采用CaO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求,可选取(质量分数)CaO=55%～60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%～32%,MgO=4%～8%,CaO/Al2O3=1.7～1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式,结合足够的软吹Ar时间,对16MnR进行精炼,得到了脱硫率为61.8%,铸坯T[O]为22×10-6,铸坯中大型夹杂总量为15.68mg/10kg钢的良好冶金效果.     

低碳含铝钢20Mn2精炼渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2的优化

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相CaO,并导致钢中含有CaO类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差. 利用FactSage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化. 结果表明,CaO/Al2 O3 质量比在1. 5左右添加质量分数为3% CaF2 可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着CaF2 含量的升高呈现先降低后升高的趋势,MgO的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大. 在SiO2 质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着CaO/Al2 O3 质量比的增加而降低,在SiO2 的质量分数低于30%区域随着CaO含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在SiO2 含量高的区域随着Al2 O3/SiO2 质量比的增加而升高,在SiO2 含量低的区域随着CaO/SiO2 质量比的增加而增加. 根据热力学分析结果得出合理的渣系范围:CaO 50% ~60%, Al2 O3 20% ~35%, SiO2 5% ~10%, MgO 5% ~8%, CaF2 0~5%. 优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降.     

高钙镁钙耐火材料对无取向硅钢中Al质量分数的影响

以合成高钙镁钙砂为原料,制成CaO质量分数分别为40%、50%和60%的高钙镁钙材料,研究不同CaO质量分数的高钙镁钙材料对无取向硅钢中[Al]质量分数的作用.利用电镜扫描及能谱分析,通过测量了在1 600 ℃反应30 min后镁钙材料反应层中Al和钢水中[Al],分析了不同CaO质量分数的高钙镁钙材料对无取向硅钢中[Al]变化的影响.结果表明,无取向硅钢中的[Al]首先氧化生成Al2O3,然后,与高钙镁钙材料中CaO反应生成CaO·Al2O3,CaO·2Al2O3,CaO·6Al2O3等铝酸盐化合物,以实现对钢液中[Al]的减少作用;随着高钙镁钙材料中的CaO质量分数的提高,对钢液中[Al]的减少作用增强,但当CaO质量分数达到40%时,各种高钙镁钙材料对无取向硅钢中的[Al]的作用基本达到平衡,此时,钢液中[Al]减少率超过96%.说明质量分数达到40%的CaO高钙镁钙材料可用于无铝无取向硅钢的深脱铝处理.     

Al脱氧弹簧钢钙处理过程中铝酸钙硫化物析出热力学分析

通过钢液与夹杂物间的热力学平衡计算,对Al脱氧弹簧钢钙处理过程中铝酸钙硫化物的析出行为进行热力学分析,探讨[Al]、[Ca]、[S]浓度和钢液温度对Al2O3夹杂物变性行为的影响。结果表明,1600℃钢液温度下,w[Al]=0.03%时,Al2O3生成为低熔点12CaO·7Al2O3时的w[Ca]0.0034%,其值随钢液温度降低而减小,随铝含量增大而增大。CaS析出时的临界钙含量随钢液温度降低而显著减小,当w[S]0.005%时,w[Ca]随w[S]变化而显著变化。要使钢中夹杂物控制在低熔点12CaO·7Al2O3区域,需控制w[S]0.0037%,该值随钢液温度的降低或铝含量的增大而减小。     

钾长石焙烧熟料中二氧化硅的溶出

以钾长石碱焙烧熟料为原料,研究熟料中二氧化硅的溶出规律.考察了溶出过程中溶出温度、溶出时间、搅拌强度、熟料粒度和Na OH溶液浓度对Si O2溶出率的影响.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析仪对熟料和碱溶渣的物相结构和微观形貌进行了表征并分析了溶出过程.通过试验得到适合的溶出条件为:溶出温度95℃、溶出时间80 min、搅拌强度400 r/min、熟料粒度74~89μm、Na OH溶液浓度0.2 mol/L.在此条件下,Si O2溶出率可达到99%.溶出后Na2Si O3进入溶液,K和Al在渣中富集,得到分离.     

硼镁石真空铝热炼镁还原渣提取高白氢氧化铝

以煅烧硼镁石为原料真空铝热还原炼镁得到的还原渣中富含12CaO·7Al2O3,该还原渣可通过氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液溶出得到铝酸钠溶液和富硼料,铝酸钠溶液通过碳酸化分解可制备氢氧化铝.以硼镁石铝热炼镁所得还原渣为原料,研究了溶出温度、时间、碳酸钠及氢氧化钠质量浓度对氧化铝溶出率的影响,并对碳分产物进行性能研究.结果表明,在氢氧化钠质量浓度12g/L,碳碱质量浓度210g/L,溶出时间120min,溶出温度95℃,液固比为6的条件下,炼镁还原渣中氧化铝的溶出率为8521%.氢氧化铝产品为α-Al(OH)3,白度大于98,SEM显示其晶粒小于1μm.     

石灰重构钢渣过程中的物相变化

以石灰作为单一调节材料高温重构钢渣,利用X射线衍射、岩相分析、扫描电子显微镜研究了重构过程中钢渣的矿物组成及RO相的变化,并测定了重构钢渣的安定性和活性指数.结果表明:RO相在CaO作用下优先发生分解反应,其中的FeO随CaO掺量增加依次生成Fe3O4、CF(铁酸一钙)、C2F(铁酸二钙)及Ca2(AlFe)O5(铁铝酸钙)、C4AF(铁铝酸四钙),其中的MgO部分以MgO晶体存在,部分固溶在硅酸盐相和液相中;当CaO/SiO_2摩尔比不够大时,原钢渣中的C3S(硅酸三钙)在重构过程中分解成C2S(硅酸二钙);由于CaO优先与含量较高的铁元素反应,CaO/SiO2摩尔比达到3时仍没有C3S生成,只有当与铁反应完全后多余的CaO才会与C2S反应生成C3S;石灰重构钢渣不会产生安定性不良且胶凝活性明显提高.     

水泥熟料中Fe_2O_3和Al_2O_3测定方法的改进

利用熔融和酸溶两种不同的方法分解水泥熟料试样,分别测定试样中Fe2O3和Al2O3的含量,进而确定水泥熟料中铝酸三钙(C3A)的含量。通过一系列的对比试验对样品中的铝酸三钙(C3A)进行定量分析,结果表明:采用酸溶法测得的数据准确度较好,可满足分析要求,且酸溶法采用聚四氟乙烯烧杯代替银坩埚制样大大降低了试验成本;和熔融法相比,酸溶法分解操作简便、快速、分离手续少、经济成本低、流程适应性强。