攀钢高炉渣碳氮化处理中矿化剂对碳氮化钛晶粒的影响

对攀钢高炉渣还原氮化处理,使碳氮化钛晶粒长大到适合的尺度,以便于选矿,最终提取TiC,TiN及TiO2·还原氮化处理后炉渣的X射线及扫描电镜检测发现,渣中的钛组分完全富集于碳氮化钛一相·还原氮化处理时通过向渣中分别加入矿化剂CaO,K2CO3,Na2SO4,改变了液态炉渣的性质,可有效地促进碳氮化钛晶粒长大,其中加入K2CO3的炉渣样品中碳氮化钛晶粒最大,其中最大粒径可达30μm左右;无任何矿化剂的炉渣样品中碳氮化钛晶粒最小且无聚集长大的趋势·     

TiO2碳热还原与高炉钛渣提取碳氮化钛分析

总结TiO2的碳热还原法制取碳(氮)化钛的研究成果,并对高炉钛渣中钙钛矿的碳热还原进行了热力学分析。研究结果表明,TiO2的碳热还原可分为三个阶段:TiO2→TinO2n-1,该阶段还原较快;TinO2n-1→TiCxNzOy,该阶段碳的气化反应起中心作用;TiCxNzOy→Ti(C,N)是一个较慢的扩散过程。TiO2的碳热还原氮化反应中难以出现TiO相;N2气的引入,可降低还原温度。通过调整高炉钛渣组成(包括碱度),使之生成CaO.Al2O3.2SiO2,更有利于碳(氮)化钛的生成。     

钛氧化物还原与钛渣变稠

采用攀钢高炉现场渣经过还原,获得具有一定钛氧化物还原度的炉渣试样,进一步测定样品的粘度和熔化性温度。随着钛氧化物还原度的提高,炉渣的粘度和熔化性温度总体呈上升趋势。用矿相显微镜研究了炉渣的显微结构前用图象分析仪对渣中TiC、TiN进行了定量研究。结果表明,高钛型高炉渣的变稠还与钛氧化物还原生成的TiC、TiN数量有关。因此高炉冶炼过程中用钛氧化物还原度作为判断和控制钛渣变稠的指标能更准确地反映高炉过程特点。     

真空碳热还原酸浸含钛高炉渣制备TiC分析

含钛高炉渣中含有20%~30%的TiO_2,是一种附加值较高的二次资源,但在综合利用过程中存在氧化物还原难度大,硅钛难分离,二次污染严重等问题。基于热力学理论基础,采用真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣制备TiC。结果表明:真空有助于钛氧化物彻底还原,可实现渣中硅钛彻底分离,减少酸耗量,降低二次污染。真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣(TiO_2含量23%左右)制备TiC的最佳条件为:炉渣粒度200目,还原温度1 673K,渣碳质量比100∶38。     

碳氮化钛的加入量对低碳镁碳砖性能的影响

研究碳氮化钛不同加入量对低碳镁碳砖各种性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)分析碳氮化钛在低碳镁碳砖中的分布和转化情况.结果表明,碳氮化钛的加入量为3%时,镁碳砖的常温物理性能较好,高温抗折强度最高,抗氧化性最好;碳氮化钛加入量的变化对镁碳砖在埋炭气氛下的抗渣性能影响不明显;碳氮化钛均匀地分布在低碳镁碳砖中,在高温下碳氮化钛可能参与了氧化反应.     

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...     

高炉冶炼钒钛磁铁矿的理论与实践

高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要困难是由钛渣的特殊性质引起的,它们具有脱硫能力低、熔化性温度高以及高温还原变稠等特点,采用质量良好的原料,严格控制生铁含硅,选择适宜的炉渣碱度是解决高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要措施。     

氧化对含钛高炉渣含钛相演变规律的影响

氧化条件下含钛高炉渣中含钛矿相的改变是含钛高炉渣综合利用的关键.通过扫描电子显微技术、X射线能谱分析、X射线物相分析和图像分析等手段,对氧化前的含钛高炉渣及其氧化改性后渣的形貌像进行分析.结果表明,氧化后渣中含钛相的形貌、成分和相结构等发生变化;钛的赋存状态也发生相应的改变,渣中攀钛透辉石和富钛透辉石几乎消失,渣中弥散分布的钛组分大部分转移到钙钛矿相,而且实现长大和粗化.     

冷却方式对低钛高炉渣矿物组成和矿相结构的影响

应用X射线衍射仪、偏光显微镜和扫描电镜对水淬和空冷低钛高炉渣的矿相组成、显微结构、TiO2分布规律及其差异性进行研究.结果表明：水淬渣和空冷渣中主要矿物组成均为玻璃质、钙钛矿、钙铝黄长石和镁硅钙石,但是两种炉渣中各矿物组分含量相差较大,空冷渣中钙铝黄长石和钙钛矿的平均体积分数分别为62.5%和12.5%,是水淬渣中钙铝黄长石和钙钛矿的2.27倍和1.92倍,而玻璃质的平均体积分数不足水淬渣的1/3.水淬渣和空冷渣中矿相显微结构差异较大,空冷渣中钙铝黄长石为钉齿状,而水淬渣中钙铝黄长石为呈羽毛状和针状,且结晶粒度较小,钙钛矿在水淬渣和空冷渣中分别呈星点状和树枝状分布,两种炉渣中镁硅钙石都为纺锤体形;水淬渣中TiO2主要分布在钙钛矿、玻璃质和钙铝黄长石中,而空冷渣中TiO2主要分布在钙钛矿和钙铝黄长石中,并且空冷渣中钙钛矿TiO2的分布率比水淬渣高8.41%,空冷方式更有利于将TiO2聚集在钙钛矿中.     

含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化

在实验室模拟高炉条件下研究了含钒钛铁矿球团的还原过程,采用X射线衍射仪测定含钒钛铁矿球团在不同还原温度下的物相组成,通过光学显微镜和扫描电镜观察含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化,并结合能谱分析仪研究氧化物中不同元素的分布状况.含钒钛铁矿球团在还原过程中出现的铁钛分离现象会影响含钒钛铁矿球团的还原性,形成的高钛含量钛铁晶石会增加铁氧化物还原难度.高温时形成的密实金属铁球壳会阻碍内部氧化物的还原,导致还原停滞,从而造成含钒钛铁矿球团高温还原性较差.当内部熔融物滴下时,会提高高炉下部氧势,有利于减少Ti(C,N)的生成.     

含钛高炉渣高效利用的最新进展

含钛高炉渣是含钛冶金渣中难以处理的一类硅铝酸盐固体废弃物,大量堆积的含钛高炉渣造成了严重的资源浪费和环境污染。因此,开发绿色、高效的含钛高炉渣利用途径是资源节约和环境保护的关键需求。在过去的几十年里,多种途径被用于含钛高炉渣高效利用的研究,并在研究含钛高炉渣的基本特征和开发高效方法等方面取得了重大进展。本文回顾了近年来高效利用含钛高炉渣的各类方法,从用作建筑材料的原料、碳化氯化法提钛、钛合金的制备、酸法、碱熔煅烧法和高温重结晶–富集等角度全面地介绍了高效利用含钛高炉渣的研究进展。重点讨论了各类方法的反应机制和目前的现状。然而,目前的利用方法在效率和成本上仍与实际应用相差很远。因此,开发清洁、高效、大规模利用含钛高炉渣的新方法仍然是一个重要的目标。要实现这一目标,需要重点研究以下三个方面:(1) 发展新兴的理论方法;(2) 开发全面可靠的热力学性质数据库;(3) 开发先进的表征方法。这一系统和全面的回顾将有利于设计高效和低成本的利用路线。     

镁渣矿粉复合对混凝土早期抗裂的影响研究

针对镁渣利用率低,以及对现代混凝土尺寸稳定性要求高的问题,以镁渣掺量,矿粉取代率为因素,设计正交试验方案,试验研究镁渣矿粉复合混凝土的早期抗裂性。结果表明:混凝土的水分蒸发率、单位面积的裂缝数目和总开裂面积均随矿粉取代率的增加近似线性增大,随镁渣掺量的增加呈非线性减小。镁渣掺量0~20%时,减小幅度大,镁渣效应高;镁渣掺量20%~40%时,减小幅度小,镁渣效应低。混凝土的总开裂面积与水分蒸发率有很好的线性相关性。矿粉对混凝土的早期抗裂不利,镁渣能有效补偿和抑制混凝土的早期开裂,保水性好是其提高混凝土早期抗裂性的重要机制。     

由含钛高炉渣合成复合肥料及甜菜栽培实验研究

以含钛高炉渣为原料,采用加热法制备肥料,以提高其溶解性能,使其中的营养元素转化为易被植物吸收利用的形式,并通过栽培实验研究了肥料对甜菜性状、产量、含糖率和大量元素含量的影响.结果表明,炉渣中Mg,Ti,Fe的溶出率分别为88%,84%和75%,肥料中可被植物有效利用的元素有氮、硅、硫、钙、镁、铁和钛.该肥料可以使甜菜的株高、块根长度、叶片鲜重和叶绿素含量明显增加;使甜菜亩产量增加22.03%,含糖率增加15.57%,亩产糖量增加41.03%,说明该肥料对甜菜的生长有促进作用.     

酸溶性钛渣的干燥特性及其影响因素

以氯化法生产钛白粉的主要原料酸溶性钛渣中的水分为研究对象,对酸溶性钛渣的常规干燥特性及影响因素进行了研究。通过研究酸溶性钛渣在温度变化、样品质量变化、以及初始含水量变化的条件下,获得干燥过程中的水分迁移行为,从而揭示酸溶性钛渣干燥过程的基本规律,探明酸溶性钛渣内部的传质机理。通过实验研究和理论探讨,为干燥冶金、化工原料的工业化应用和推广提供实验依据和理论基础。     

Effects of MgO and TiO<Subscript>2</Subscript> on the viscous behaviors and phase compositions of titanium-bearing slag

The effects of MgO and TiO₂ on the viscosity, activation energy for viscous flow, and break-point temperature of titanium-bearing slag were studied. The correlation between viscosity and slag structure was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Subsequently, main phases in the slag and their content changes were investigated by X-ray diffraction and Factsage 6.4 software package. The results show that the viscosity decreases when the MgO content increases from 10.00wt% to 14.00wt%. Moreover, the break-point temperature increases, and the activation energy for viscous flow initially increases and subsequently decreases. In addition, with increasing TiO₂ content from 5.00wt% to 9.00wt%, the viscosity decreases, and the break-point temperature and activation energy for viscous flow initially decrease and subsequently increase. FTIR analyses reveal that the polymerization degree of complex viscous units in titanium-bearing slag decreases with increasing MgO and TiO₂ contents. The mechanism of viscosity variation was elucidated. The basic phase in experimental slags is melilite. Besides, as the MgO content increases, the amount of magnesia–alumina spinel in the slag increases. Similarly, the sum of pyroxene and perovskite phases in the slag increases with increasing TiO₂ content.     

Rheological behavior and constitutive equations of heterogeneous titanium-bearing molten slag

Experimental studies on the rheological properties of a CaO–SiO₂–Al₂O₃–MgO–TiO₂–(TiC) blast furnace (BF) slag system were conducted using a high-temperature rheometer to reveal the non-Newtonian behavior of heterogeneous titanium-bearing molten slag. By measuring the relationships among the viscosity, the shear stress and the shear rate of molten slags with different TiC contents at different temperatures, the rheological constitutive equations were established along with the rheological parameters; in addition, the non-Newtonian fluid types of the molten slags were determined. The results indicated that, with increasing TiC content, the viscosity of the molten slag tended to increase. If the TiC content was less than 2wt%, the molten slag exhibited the Newtonian fluid behavior when the temperature was higher than the critical viscosity temperature of the molten slag. In contrast, the molten slag exhibited the non-Newtonian pseudoplastic fluid characteristic and the shear thinning behavior when the temperature was less than the critical viscosity temperature. However, if the TiC content exceeded 4wt%, the molten slag produced the yield stress and exhibited the Bingham and plastic pseudoplastic fluid behaviors when the temperature was higher and lower than the critical viscosity temperature, respectively. When the TiC content increased further, the yield stress of the molten slag increased and the shear thinning phenomenon became more obvious.     

添加硅铁对钛精矿直接还原-渣铁分离的影响

利用碳热还原方法研究了硅铁添加对钛精矿还原及渣铁分离效果的影响.结界表明:硅铁可提高还原反应速率和铁的金属化率,在1 380℃还原30 min的金属化率达到84.5%.添加硅铁还可明显缩短还原球团冶炼周期,降低渣中金属铁含量,提高渣铁分离效率及钛渣品位(Ti O2的质量分数为84.75%).同时运用Fact Sage软件对钛渣液相线及黏度进行了理论计算,结果表明:添加硅铁对钛渣黏度影响不大,但可增大钛渣的液相区域,从而有利于金属铁的聚集长大及分离.理论计算很好地解释了实验结果.     

钛渣流态化氯化流动特性的数值模拟

基于双流体模型,结合钛渣的物性参数,采用Fluent软件对钛渣流态化氯化过程的数学模型进行了模拟,通过不同的临界流化速度,对钛渣流态化氯化的流动特征进行了研究。结果表明:Grace修正公式适合钛渣流态化氯化最小流化速度的计算;在最小流化速度下,床层首先形成乳相,随着流化时间的延长,在中部形成小气泡;在完全流化速度下,床层首先经历节涌过程,然后进入完全流化。     

用含钛高炉渣制备肥料

以含钛高炉渣和硫酸铵作原料,采用加热法制备复合肥料,以提高其溶解性能,使其中的营养元素转化为易被植物吸收利用的形式.考察了工艺条件对肥料溶出率的影响.结果表明,合成肥料的适宜工艺条件为:硫酸铵与水淬含钛高炉渣的质量比为8∶1,加热温度为320℃,恒温时间为36 min.在此条件下,水淬渣中Ti,Mg和Fe的溶出率分别为84%,88%和75%,肥料中含有氮、硅、硫、钙、镁、铁和钛等营养元素,均可被植物有效利用,其中氮、钛、镁、铁和大部分硫以水溶性物质的形式存在,可作为速效成分.     

高钛型高炉渣流变特性模拟实验

高钛型高炉渣流变特性是影响钒钛磁铁矿高炉冶炼的重要因素,其对炉渣的排放、渣铁分离,甚至炉缸的寿命有重要作用.该研究采用高浓度的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)悬浮液模拟高钛型高炉渣体系,用NXS-11A型同轴圆筒旋转黏度计测量其表观黏度,研究了温度、颗粒体积分数及颗粒粒度等因素对悬浮液表观黏度的影响.结果表明:温度和颗粒体积分数对悬浮液的表观黏度影响明显,颗粒粒度对悬浮液表观黏度影响较弱.在较宽的颗粒浓度范围内悬浮液符合Bingham塑性体,并得到了表观黏度与温度和体积分数的二元函数关系式.