高炉含碱金属氧化物炉渣性能的试验研究

对含有碱金属氧化物、TiO2的广钢高炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力进行了试验研究.结果表明:试验条件下,含碱炉渣黏度、熔化性温度比普通炉渣低,碱金属氧化物对酸性渣的熔化特性具有明显影响,碱度升高,影响减弱.MgO,Al2O3对含碱炉渣特性的影响规律与普通炉渣大体一致,碱度对含碱炉渣的脱硫能力具有明显影响.在广钢生产条件下,w(K2O)+w(Na2O)应控制在0.9%以下,w(CaO)/w(SiO2)控制在0.96~1.06之间,w(Al2O3)控制在14%以下,w(MgO)控制在12%~15%之间能够获得较好的炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力.     

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.     

精炼渣中FeO的活度模型

根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了SiO2-Al2O3-CaO-MgO-FeO-MnO六元渣系的活度计算模型。计算得到了LF精炼渣中FeO的活度值,并分析了炉渣成分Al2O3、FeO以及碱度w(CaO)/w(SiO2)对FeO活度的影响,为帘线钢精炼变渣过程中控制回硫提供指导。     

82B硬线钢精炼渣和夹杂物研究

从A12O3活度和夹杂物成分两方面来研究精炼渣对夹杂物的影响．采用Factsage软件对CaO—A1203-SiO3-MgO（8％）-CaF2（8％）炉渣中A1203,活度进行了计算,并研究了碱度和（MgO）含量对A12O3度的影响．当炉渣碱度从1．0增加到2．0时,炉渣中A1203活度随着炉渣碱度的增加而降低;当炉渣碱度从2．0增加到3．8时,A1203活度变化幅度很小;（MgO）质量分数分别为5％和8％的渣,A1203活度差距较小;在碱度高的炉渣中[A1]。容易被从炉渣还原到钢水中．在使用高碱度精炼渣的盘条中发现许多含有MgO的硬性夹杂物,并对此进行了分析,最后得出最适宜的炉渣碱度为2．5—3．0．     

LF炉合成精炼渣成分优化

通过建立二次回归正交设计模型,考察了合成精炼渣碱度w(CaO)/w(SiO2),Al2O3和CaF2质量分数对LF深脱硫效果的影响.结果表明,当渣中w(FeO)为0.5%,w(MgO)为9%时,随渣中w(CaO)/w(SiO2)增加,脱硫率均先增大后减小.当w(CaO)/w(SiO2)不同时,Al2O3和CaF2质量分数对脱硫效果的影响程度不同,主要原因是渣中有效CaO含量变化引起的.随渣中w(FeO)降低和渣量增加,脱硫率明显增大.实验优化的最佳脱硫渣系组成为w(CaO)/w(SiO2)=9~11,w(Al2O3)=27%~29%,w(MgO)=9%,w(CaF2)=8%~10%,w(FeO...     

CaO—MnO—SiO2渣系作用浓度的计算模型

基于炉渣结构的共存理论,建立了CaO—MnO—SiO2三元渣系组元作用浓度的计算模型,考察了碱度、温度对组元MnO作用浓度NMnO的影响.结果表明:模型计算值NMnO与文献实测活度值aMnO非常吻合,说明本模型能够较好地反映该渣系的结构本质;当B<2.0时,NMnO随着碱度的增加而增加;当碱度B=2.0时,NMnO达到最大值;当B>2.0时,NMnO随着碱度的增加而降低;在低碱度范围内,碱度对NMnO的影响更为明显;温度对NMnO的影响则不是很明显.     

碱性复杂炉渣中FexO活度的测定

应用固体电解质定氧探头测定了碱性复杂炉渣的 FexO活度,并对结果进行了误差分析。炉渣中的FexO活度对拉乌尔定律呈正偏差,且偏差的程度随CaF_2、FexO含量及碱度的增加而减小,随P_2O_5 含量的增加而增大。当炉渣的碱度大于2.1时,FexO 活度随温度的上升而减小。根据实验结果,绘制了1450℃时FexO-(SiO_2+P_2O_5+Al_2O_3)-(CaO+MgO+MnO+CaF_2)准三元系的等FexO活度图。     

含碱高炉渣排碱、脱硫能力的实验研究

为探讨高炉渣排碱、脱硫能力间的关系,根据广钢实际高炉渣成分,通过实验研究了w(CaO)/w(SiO2),w(MgO),w(Al2O3)对炉渣排碱、脱硫的影响.结果表明:w(CaO)/w(SiO2)对炉渣的排碱、脱硫能力影响较大,二者相互矛盾;w(MgO)升高,炉渣排碱能力降低,含碱炉渣最佳脱硫对应的w(MgO)比普通炉渣低3%.w(Al2O3)升高,炉渣的排碱能力变化不大,而脱硫能力迅速降低.广钢高炉适宜的炉渣成分为:w(CaO)/w(SiO2)保持在1.0,w(MgO)保持在12%,w(Al2O3)保持在15%.     

含碱高炉渣的氧化铁活度

为了研究高炉渣化学成分与FetO活度、钾容量、硫容量间的规律,采用氧化锆固体电解质电池测定了气-渣-金平衡时的含碱高炉渣中FetO活度.结果表明:二元碱度增加,FetO活度增加,钾容量减小,硫容量增大;MgO,Al2O3含量增加,FetO活度降低,钾容量增大,硫容量先增大后减小;当高炉的碱负荷较高时,控制炉渣的化学成分,使FetO活度保持在0074~0078之间,可以使炉渣具有适宜的脱硫能力和较大的排碱能力,有助于降低碱金属的危害.     

CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O渣系作用浓度计算模型

基于炉渣结构共存理论,建立1 523～1 733 K时的CaO-FeO-Fe2O3-SiO2-Cu2O五元渣系作用浓度计算模型,对成分(质量分数)波动范围为CaO 5%～20%,FeO 5%～50%,Cu2O 5%～25%,SiO2 5%～45%,Fe2O3 5%～70%的炉渣,计算1 523和1 573 K时的各组元作用浓度,考察碱度和温度对活度系数和的影响,并对所得数据进行非线性回归分析.研究结果表明,理论计算值与文献实测值之间的相对误差小于10%,且随渣含铜增加呈直线上升的趋势一致,说明模型能较好地反映本渣系的结构本质;CaO能降低炉渣的溶铜能力,增强炉渣的溶铁能力.该模型的建立为采用铁酸钙渣系的炼铜新工艺热力学研究提供了理论依据.     

锐钛矿型氧化钛在高钙体系下的反应行为

对锐钛矿型Ti O2在高钙体系下的反应进行了热力学和动力学分析,确定了理论上能发生的反应,计算了活化能和反应级数并判断出反应控制类型.通过实验研究了锐钛矿型Ti O2在Ti O2-Ca O-Na Al O2体系下的反应行为.结果表明,在Ti O2与Ca O物质量的比为1,反应1 h,铝酸钠溶液中Na2O的质量浓度为220 g/L,Na2O与Al2O3物质量的比为3.1的条件下,随着温度的升高,首先Ti O2与Na OH反应生成Na2Ti O3,Ca(OH)2和Na Al(OH)4反应生成3Ca O·Al2O3·6H2O,反应产物3Ca O·Al2O3·6H2O与Na2Ti O3反应最终可以得到稳定的Ca Ti O3.锐钛矿型Ti O2可在220℃以上完全转型为Ca Ti O3,升高温度能促进钛向最终物相Ca Ti O3的转型.     

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.     

含铝钛合金电渣重熔中的渣系设计及脱氧热力学

以炉渣离子、分子共存理论为基础,1Cr21Ni5Ti钢为研究对象,Al为脱氧剂,根据熔渣-金属中各个组元的平衡反应和质量守恒,建立了脱氧热力学模型,并在脱氧基础上设计了渣系.在脱氧剂Al不同的加入量条件下对1Cr21Ni5Ti钢中的Si,Al,Mn的平衡质量分数和渣中Ti O2的需求量进行了计算,Ti O2的加入保证了钢中Ti的含量.结果表明:随脱氧剂Al的增加,Si,Al,Mn,Al2O3的平衡质量分数呈上升的趋势,Si O2,Fe O,Mn O以及渣系中Ti O2的设计量呈下降的趋势;当Al加入量达到0.2%后,渣中不稳定氧化物含量很低,大部分Al进入到钢液中,造成钢液增[Al].根据1Cr21Ni5Ti的Si,Al,Mn的成分要求,得到Al的最大加入量为0.15%/吨钢,此时渣系中Ti O2的设计量为4%,达到保钛的目的.     

镁铝比对高炉渣脱硫能力的影响

利用双层石墨坩埚,模拟铁液滴下穿过炉渣的过程,主要研究渣中Mg O,Al2O3质量分数对炉渣硫质量分数的影响,探索镁铝比与高炉渣硫质量分数的关系.结果表明渣中Mg O质量分数由6%提高到12%时,炉渣脱硫能力逐渐提高,由12%提高到14%,脱硫能力逐渐降低;渣中Al2O3质量分数由9%提高到15%时,炉渣脱硫能力逐渐降低,但降低幅度较小,当Al2O3质量分数由15%提高到17%时,炉渣脱硫能力大大降低;Mg O质量分数小于12%,Al2O3质量分数小于15%,提高炉渣镁铝比可以显著提高炉渣脱硫能力.     

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.     

二元碱度对印尼钒钛矿烧结过程及烧结矿质量的影响

以典型钢铁企业矿石资源为基础,进行不同碱度条件下配加印尼钒钛矿的烧结试验,考察了二元碱度(R=m(Ca O)/m(Si O2))对该矿烧结过程及烧结矿质量的影响.研究表明:当碱度R由1.4逐渐增至2.3时,烧结有效利用系数由1.63 t/(m2·h)降至1.44 t/(m2·h),烧结矿成品率由78.5%降至75.3%;同时,垂直烧结速度有所上升;烧结矿中w(Fe O)不断下降;转鼓指数先下降而后逐渐回升,并在R=1.7时出现最小值.随着碱度的逐渐增加,低温还原粉化性能和还原性逐渐改善,这有利于高炉上部透气性的改善和间接还原的发展.     

氧化钙对高铁铝土矿烧结-分选效果的影响

采用还原烧结-磁选法处理高铁铝土矿,考察了氧化钙对烧结及烧结产品铝铁分离效果的影响,借助于X射线衍射仪、扫描电子显微镜,研究了不同氧化钙用量下还原烧结产品的物相组成及微观特性.结果表明,当氧化钙的质量分数为70%时,烧结物料的金属化率达到了93.95%,磁选精矿中铁的质量分数为83.10%,富铝渣的Al2O3浸出率为61.14%,Ca O分别与Al2O3和Si O2全部生成了12Ca O·7Al2O3和Ca2Si O2,铁元素得到较好的还原,同时非铁物质能够与铁颗粒分离.     

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.     

纳米TiO_2对土壤中自生固氮菌活性的影响

利用盆栽实验方法,考察砂土、黑土和泥炭土中纳米TiO_2对自生固氮菌活性的影响.结果表明:在不同类型土壤中纳米TiO_2对自生固氮菌活性均产生抑制作用,作用大小为砂土黑土泥炭土;在砂土和泥炭土中掺杂不同剂量(0.5,1.0,2.0g/kg)的纳米TiO_2,自生固氮菌的抑制率随添加剂量的增加而增大;砂土和泥炭土中添加2.0g/kg纳米TiO_2在第15天抑制率达到最大值,分别为25.73%和12.76%;3种土壤中种植紫花苜蓿后其根际作用和根系分泌物均可间接减少纳米TiO_2对自生固氮菌的抑制作用,且在黑土和泥炭土中种植组和未种植组差异极显著(P0.01),在砂土中种植组和未种植组差异显著(P0.05).