w(CaO)/w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响

利用热丝法测试技术,结合扫描电镜和能谱分析,研究了不同w(CaO)/w(Al₂O₃)条件下钙铝基保护渣的结晶性能.结果表明,较低w(CaO)/w(Al₂O₃)下,保护渣结晶物相为LiAlO₂和CaO·Al₂O₃.其析出由渣中的Li⁺离子和Ca²⁺离子分别对高聚合度铝氧四面体结构的电荷补偿所致.而且,Li⁺离子优先参与,LiAlO₂优先析出.较高w(CaO)/w(Al₂O₃)下,结晶物相转变为LiAlO₂和3CaO·Al₂O₃.其变化原因为,CaO相对质量分数提高,保护渣聚合度降低,Ca²⁺离子和低聚合度铝氧四面体结构单元Q²结合而形成3CaO·Al₂O₃并析出.随着w(CaO)/w(Al₂O₃)由1.13提高至1.82,钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.在w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.50和1.82时分别具有最弱和最强的析晶能力.     

Al2O3含量变化对CaO–SiO2–Cr2O3–Al2O3熔渣粘度及结构的影响

熔渣粘度对冶炼过程中渣金反应的传质有着至关重要的作用，适当的熔渣粘度能够有效促进渣金反应，提升传质效率。为了促进含铬熔渣中铬的回收利用，本文使用柱体旋转法研究了Al₂O₃含量变化对CaO-SiO₂-Cr₂O₃-Al₂O₃渣粘度和结构的影响规律。熔渣在高温下表现出良好的牛顿流体行为。当Al₂O₃含量从0%增加到10wt%时，酸性渣的粘度首先从0.825增加到1.141 Pa·s，然后当Al₂O₃含量进一步增加到15wt%时，粘度降低到1.071 Pa·s。当Al₂O₃含量从0增加到15wt%时，碱性炉渣的粘度首先从0.084增加到0.158Pa·s，然后当Al₂O₃含量进一步增加到20wt%时，粘度降低到0.135 Pa·s。此外，含Cr₂O₃的炉渣比无Cr₂O₃的炉渣需要更少的Al₂O₃才能达到最大粘度；对于酸性和碱性炉渣，熔渣粘度达到最大值所需的Al₂O₃含量分别为10%和15%。熔渣的活化能变化规律与粘度结果一致。拉曼光谱表明，熔渣中仅有少量Al₂O₃时，Al以[AlO₄]四面体形式出现，随着Al₂O₃含量的逐渐增加，[AlO₄]四面体被[AlO₆]八面体所取代，对硅酸盐结构的分峰解谱结果也与粘度结果一致。     

CaO–SiO2–Al2O3–4.6wt%MgO–Fe2O3废汽车催化剂熔炼渣系的冶金特性研究

本文系统地研究了废汽车催化剂（SAC）与含铜电镀污泥（CBES）协同熔炼过程中形成的CaO?SiO₂?Al₂O₃?4.6wt%MgO?Fe₂O₃五元渣系的冶金特性。通过傅立叶变换红外吸收光谱、拉曼光谱、FactSage热力学计算和粘度测试研究了该渣系的熔渣结构、熔化温度和粘度特性。实验结果表明,Fe₂O₃含量（3.8wt%?16.6wt%）、CaO/SiO₂质量比（0.5?1.3）和SiO₂/Al₂O₃质量比（1.0?5.0）的提高可以促进硅酸盐网络的解聚,同时以四面体和八面体单元形式存在的大量Fe₂O₃确保了Al3+离子的电荷补偿,使得Al₂O₃仅表现为酸性氧化物。热力学计算和粘度测试结果表明,随着Fe₂O₃含量、CaO/SiO₂比和SiO₂/Al₂O₃比的增加,熔渣中发生硅酸盐网络结构解聚和低熔点相变,促进了熔点和粘度的降低;而进一步增加会导致新的高熔点物相形成,反而导致粘度和熔点回升。根据实验分析,优选的低聚合度、粘度和熔点炉渣组成为:Fe₂O₃含量为10.2wt%?13.4wt%,CaO/SiO₂比为0.7?0.9和SiO₂/Al₂O₃比为3.0?4.0。本研究为SAC和CBES协同熔炼过程中的炉渣设计提供了理论支持。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3四元渣系Al2O3活度预测模型

高炉渣系各组元活度对高炉冶炼和产品质量具有重要的影响作用. 基于分子-离子共存理论,建立CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;结合试验测定值对其进行验证与修正,最终建立了修正的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型;同时,依据模型计算结果探究R(w(CaO)/w(SiO₂)),w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(Al₂O₃)对Al₂O₃活度的影响. 研究结果表明:修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元渣系Al₂O₃活度预测模型具有较高的预测精度,能够很好地预测熔渣Al₂O₃活度;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,w(Al₂O₃)=20%时,随着R增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当R=1.25,w(Al₂O₃)=20%时,随着w(MgO)/w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐减小;当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.40,R=1.25时,随着w(Al₂O₃)增加,Al₂O₃活度逐渐增大.     

转炉渣中磷的微观结构行为

为了设计合理的转炉渣成分以达到满意的脱磷效果，根据转炉炼钢过程熔渣成分的变化范围，采用拉曼光谱测定了CaO-SiO₂-Fe_○xO-P₂O₅系熔渣的熔体结构，并解析了磷在熔渣中的存在形式及转变行为.结果表明，熔渣中磷主要以桥氧数为0，1，2的磷氧四面体结构单元存在，并可进入硅氧四面体和铁氧四面体形成Si—O—P和Fe—O—P键.随着渣中CaO和FeO总量的增加，熔渣中聚合程度较低的Q⁰(P)，Q¹(P)和Q⁰(Si)，Q¹(Si)摩尔分数升高，而聚合程度较高的Q²(P)和Q²(Si)，Q³(Si)摩尔分数降低.另外，Fe—O—P和Si—O—P键的含量也逐渐降低，当碱度为2.83时，Si—O—P和Fe—O—P键消失.     

1623 K时SiO2饱和的MnO–SiO2渣和Al2O3饱和的MnO–SiO2–Al2O3渣中NiO的活度系数

MnO–SiO₂二元系作为废旧锂离子电池、海洋锰结核还原熔炼过程中的基础渣型,测定有价金属（如镍）在渣中的溶解度、活度及活度系数热力学数据十分必要。为此,本文测定了温度1623 K、氧分压10?7,10?6,和10?5 Pa时SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的溶解度和活度系数。结果表明:在试验条件下,镍在MnO–SiO₂渣和MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中主要以NiO形式存在,且渣中NiO的溶解度随着氧分压增加而增加;向MnO–SiO₂渣中加入Al₂O₃可以降低渣中镍的溶解度,增加NiO的活度系数。此外,SiO₂饱和的MnO–SiO₂渣和Al₂O₃饱和的MnO–SiO₂–Al₂O₃渣中NiO的活度系数（γ_NiO,以纯固体NiO为参考态）可分别按如下公式计算:γ_NiO = 8.58w(NiO) + 3.18; γ_NiO=11.06w(NiO) + 4.07, 其中,w(NiO)为渣中NiO的质量分数。     

CaF2对CaO-Al2O3-CaF2熔体结构影响的分子动力学研究

采用分子动力学的方法研究了不同CaF₂含量下CaO-Al₂O₃-CaF₂三元渣系熔体结构的变化规律,包括熔渣的短程结构、中程结构和键角的变化.结果表明:Ca—F,Al—F,Ca—O,Al—O的平均键长分别为0.2345,0.1895,0.2325,0.1745nm.随着CaF₂的加入,Ca²⁺与配位的阴离子(O^2-,F^-)存在动态平衡现象,总配位数维持在6~7之间.研究体系中Al—O四面体结构存在由复杂(Q⁴和Q³)向简单(Q²和Q¹)的转变,同时还会发生Al—O四面体［AlO₄］^5-向［AlO₃F］^4-结构的转变,两种转变的综合作用使熔体的网络结构解聚,为CaF₂改善CaO-Al₂O₃-CaF₂熔渣的流动性提供了合理的微观解释.键角分析表明F^-在体系中更多的是替换原来O^2-的位置,以Al³⁺为核心的网络结构依然为四面体结构,没有引起大规模的原子重新排列.     

Al2O3对高炉渣物化性能影响的理论分析

随着优质铁矿资源的消耗,钢铁企业可利用的铁矿原料品位逐渐降低。因此,高铝质铁矿资源越来越受到钢铁企业的关注,但高铝原料在高炉冶炼过程中会带来渣铁黏稠、炉温偏低、冶炼安全等一系列问题。本研究中采用FactSage热力学软件分析Al₂O₃质量分数对高炉渣平衡物相、熔化温度、相析出温度的影响以及高铝渣液相区变化和黏度变化,旨在为高炉冶炼高铝原料提供一定的基础支撑。研究发现：炉渣为低铝（5%～10%）含量时,随着Al₂O₃含量增加,炉渣熔化温度升高,析出相为黄长石相和纯物质相,高炉渣黏度变化不大,炉渣中SiO₂含量高,炉渣黏度过高,不适合高炉冶炼;炉渣为中铝（10%～15%）含量时,随着Al₂O₃含量增加,炉渣熔化温度升高,析出相为尖晶石相、黄长石相和纯物质相,高炉渣黏度增加幅度略有提高,Al₂O₃含量对高炉渣性质影响较小,增加炉渣二元碱度对炉渣黏度降低效果较明显;炉渣为高铝（15%～30%）含量时...     

不锈钢渣凝固过程中物相转变的热力学分析

采用热力学软件FactSage6.2，研究不锈钢渣凝固过程中的物相转变规律.结果表明:降低碱度和添加Al₂O₃含量均能降低硅酸二钙的析出温度，抑制硅酸二钙的产生，并促进黄长石相的生成.不锈钢渣中尖晶石相的含Cr量随着碱度的降低而增加，当碱度从1.6降到1.0时，Cr质量分数从24.93%增加到48.27%，同时凝固过程液态渣中的铬元素含量随着碱度的降低也有所减少.添加10%的Al₂O₃，有利于尖晶石相的析出，且随着温度的降低，Al³⁺逐步取代尖晶石中的Cr³⁺，尖晶石相中的Cr质量分数也由30.39%(1500℃)降低至13.88%(1300℃).     

Al2O3/LiAlO2表面包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al₂O₃以及LiAlO₂包覆的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al₂O₃包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^-1提升至162.57 mA·h·g^-1,循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO₂包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^-1,前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,...     

TiO2对自保护药芯焊丝熔敷金属组织与性能的影响

针对自保护药芯焊丝焊接熔渣中TiO₂和Al、Mg的冶金反应引起熔敷金属成分变化的问题，本文以CaF₂-Al-Mg为基础渣系，制备了不含TiO₂和在药粉中分别添加5%、10%和20%TiO₂的4种自保护药芯焊丝，并以熔化极自保护焊接方式堆焊了相应的熔敷金属，通过落锤冲击试验、直读光谱仪、光学显微镜、SEM、拉伸试验和冲击试验，研究了TiO₂对脱渣率以及熔敷金属成分、组织、夹杂物和力学性能的影响规律．试验结果表明，TiO₂能有效改善脱渣性，并会与Al、Mg发生冶金反应：2Al+Mg+2TiO₂→2Ti+Mg Al₂O₄，还原出来的Ti经过渣-金属界面进入熔敷金属，导致熔敷金属中的Ti含量明显升高，C、Si、N含量降低；无TiO₂焊丝的熔敷金属组织主要为针状铁素体，夹杂物主要为直径<1μm的圆形Mg O·Al₂O₃，此时的屈服...     

熔融铁粉捕集回收废催化剂中金属钯

根据FactSage 6.4计算的渣系等温相图，选取w(Al₂O₃)为30%左右的高铝体系为目标熔渣，采用中频感应炉熔炼，铁粉为捕集剂对废催化剂中的钯元素进行了回收.研究了熔渣体系二元碱度及捕集剂用量等对钯回收率的影响，分析了合金、尾渣成分及其微观形貌.结果表明，当熔炼温度为1550℃，熔渣体系二元碱度m_CaO/m_SiO2为0.6，m_铁粉/m_废催化剂为0.2时，钯元素回收率高达99%以上，回收效率最佳.尾渣呈深绿色玻璃态，钯含量低于5g/t，铁合金中富集钯的质量分数为0.76%，实现了废催化剂中钯资源的高效回收.     

V2O5/ZrO2-Al2O3催化甲醇选择性氧化合成二甲氧基甲烷

采用浸渍法制备了V₂O₅质量分数不同的V₂O₅/Al₂O₃催化剂,采用Zr对Al₂O₃载体进行改性并应用于催化甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷(DMM)的反应中。经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)表征分析,结果表明:与单一Al₂O₃负载的钒基催化剂相比,Zr改性提高了钒氧化物的分散性与稳定性,加强了催化剂中各组分间的相互作用,有效调变了催化剂的酸性和氧化性,进而提高了DMM的选择性。考察了反应条件对甲醇选择性氧化制备DMM的影响,最佳反应温度为175 ℃,经20%V₂O₅/12%ZrO₂-Al₂O₃催化氧化,甲醇转化率为27.9%,DMM选择性为99.9%。     

电渣重熔过程钢中氧含量预测及控制

为降低电渣钢锭中的总w_○O,建立了预测界面传质速率的同步反应热-动力学模型,对电渣重熔过程的氧传递行为与电磁-流动-传热-传质进行耦合分析,并提出钢液中w_○O的控制方法.结果表明,随重熔过程的进行,熔渣中w_○FeO和钢液中w_○O均升高,呈现重熔前期“脱氧”、后期“增氧”的现象,渣池-电极端部和渣池-金属熔滴界面是w_○O升高的主要位置.当电流为1200~1800A时,熔炼相同长度电极时的钢液中w_○O从82.4×10^-6降低到70.6×10^-6;采用惰性气体保护,使钢液中w_○O从78.7×10^-6降低到15.3×10^-6;使用70% CaF₂+30% Al₂O₃渣系控制钢液中w_○O的效果最佳,低w_○Al2O3的渣系有利于降低钢液中w_○O.     

Cr3+掺杂Y3Al5O12-Al2O3的光致发光和温度传感特性研究

为了开发具有高发光效率和高测温灵敏度的光学温度传感材料,采用高温固相法合成了一系列Cr³⁺掺杂Y₃Al₅O₁₂-xAl₂O₃(x=0,0.5,1.25,2,2.75,3.5)固熔体。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、稳态激发和发射光谱表征,详细研究了Y₃Al₅O₁₂中Al₂O₃的掺杂浓度对其结构和发光性能的影响。研究表明,提高Al₂O₃掺杂量可以增加固熔体中的八面体配位,同时削弱了晶体场强度,有利于Cr³⁺的发光。在303～773 K温度范围内,利用该材料中Cr³⁺荧光寿命以及热耦合能级荧光强度比的温度依赖特性进行测温研究,两种方法的相对测温灵敏度分别在500 K时达到最大值0.802%K^-1,在303 K时达到最大值0.97...     

Electrical conductivity optimization of the Na3AlF6-Al2O3-Sm2O3 molten salts system for Al-Sm intermediate binary alloy production

Metal Sm has been widely used in making Al-Sm magnet alloy materials. Conventional distillation technology to produce Sm has the disadvantages of low productivity, high costs, and pollution generation. The objective of this study was to develop a molten salt electrolyte system to produce Al-Sm alloy directly, with focus on the electrical conductivity and optimal operating conditions to minimize the energy consumption. The continuously varying cell constant (CVCC) technique was used to measure the conductivity for the Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-Sm₂O₃ electrolysis medium in the temperature range from 905 to 1055℃. The temperature (t) and the addition of Al₂O₃ (W(Al₂O₃)), Sm₂O₃ (W(Sm₂O₃)), and a combination of Al₂O₃ and Sm₂O₃ into the basic fluoride system were examined with respect to their effects on the conductivity (κ) and activation energy. The experimental results showed that the molten electrolyte conductivity increases with increasing temperature (t) and decreases with the addition of Al₂O₃ or Sm₂O₃ or both. We concluded that the optimal operation conditions for Al-Sm intermediate alloy production in the Na₃AlF₆-AlF₃-LiF-MgF₂-Al₂O₃-Sm₂O₃ system are W(Al₂O₃) + W(Sm₂O₃)=3wt%, W(Al₂O₃):W(Sm₂O₃)=7:3, and a temperature of 965 to 995℃, which results in satisfactory conductivity, low fluoride evaporation losses, and low energy consumption.     

Activity coefficient of NiO in SiO2-saturated MnO–SiO2slag and Al2O3-saturated MnO–SiO2–Al2O3slag at 1623 K

As a part of the fundamental study related to the reduction smelting of spent lithium-ion batteries and ocean polymetallic nodules based on MnO–SiO₂slags,this work investigated the activity coefficient of NiO in SiO₂-saturated Mn O–Si O₂slag and Al₂O₃-saturated Mn O–SiO₂–Al₂O₃slag at 1623 K with controlled oxygen partial pressure levels of 10^-7,10^-6,and 10^-5Pa.Results showed that the solubility of nickel oxide in the slags increased with increasing oxygen partial pressure.The nickel in the Mn O–Si O₂slag and Mn O–Si O₂–Al₂O₃slag existed as Ni O under experimental conditions.The addition of Al₂O₃in the Mn O–Si O₂slag decreased the dissolution of nickel in the slag and increased the activity coefficient of Ni O.Furthermore,the activity coefficient of Ni O(γN_(i O)),which is solid Ni O,in the Si O₂saturated Mn O–Si O₂slag and Al₂O₃saturated Mn O–Si O₂–Al₂O₃slag at 1623 K can be respectively calculated asγN_(i O)=8.58w(Ni O)+3.18 andγN_(i O)=11.06w(Ni O)+4.07,respectively,where w(Ni O)is the Ni O mass fraction in the slag.     

不定方程x2-2l(22h-1+δ)y2=1与y2-Dz2=4h的公解

设p₁,…,p_r为不同的奇素数，h,l,u,v都是正整数，δ∈{±1}以及x₁=4^hl+δ.证明了：当D=2p₁…p_r(1≤r≤4)时除2(4x₁²-3)(4x₁²-1)(2x₁²-1)=Du²或2(2x₁²-1)=Dv²外，不定方程x²-2l(2^2h-1l+δ)y²=1与y²-Dz²=4^h均仅有平凡解(x,y,z)=(±(4^hl+δ),±2^h,0).     

In situ reaction mechanism of MgAlON in Al-Al2O3-MgO composites at 1700℃ under flowing N2

The Al-Al₂O₃-MgO composites with added aluminum contents of approximately 0wt%, 5wt%, and 10wt%, named as M₁, M₂, and M₃, respectively, were prepared at 1700℃ for 5 h under a flowing N₂ atmosphere using the reaction sintering method. After sintering, the Al-Al₂O₃-MgO composites were characterized and analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results show that specimen M₁ was composed of MgO and MgAl₂O₄. Compared with specimen M₁, specimens M₂ and M₃ possessed MgAlON, and its production increased with increasing aluminum addition. Under an N₂ atmosphere, MgO, Al₂O₃, and Al in the matrix of specimens M₂ and M₃ reacted to form MgAlON and AlN-polytypoids, which combined the particles and the matrix together and imparted the Al-Al₂O₃-MgO composites with a dense structure. The mechanism of MgAlON synthesis is described as follows. Under an N₂ atmosphere, the partial pressure of oxygen is quite low; thus, when the Al-Al₂O₃-MgO composites were soaked at 580℃ for an extended period, aluminum metal was transformed into AlN. With increasing temperature, Al₂O₃ diffused into AlN crystal lattices and formed AlN-polytypoids; however, MgO reacted with Al₂O₃ to form MgAl₂O₄. When the temperature was greater than (1640 ±10)℃, AlN diffused into Al₂O₃ and formed spinel-structured AlON. In situ MgAlON was acquired through a solid-solution reaction between AlON and MgAl₂O₄ at high temperatures because of their similar spinel structures.     

铁精粉制备α-Fe2O3纳米粒子及其机理

采用商业磁铁矿铁精粉(Fe₃O₄),设计了提纯和制备工艺，成功制备出质量分数为99.5%以上、分散性良好的α-Fe₂O₃纳米粒子，对其提纯、制备工艺及机理进行了深入研究.结果表明：w_NaOH对除硅效果影响显著，当w_NaOH为39%时，可使原料矿粉中w_SiO2由1.11%降至0.032%,得到较纯铁精粉；随烧结温度的升高，α-Fe₂O₃颗粒的结晶度、形貌特征及磁性能随之发生变化；当烧结温度为670℃时，α-Fe₂O₃颗粒综合性能最佳，颗粒结晶度较高、分散性较好，具有亚铁磁性；通过对氢氧化铁沉淀物加热搅拌时间的控制，可有效调控α-Fe₂O₃的晶粒尺寸；当搅拌时间为60 min时，获得分散性好、平均粒径仅为35.3 nm的α-Fe₂O₃纳米粒子.