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。     

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。     

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。     

BaO和MgO含量对CaO–Al2O3系保护渣与钢基底之间润湿行为的影响

结晶器内的界面现象对连铸过程的顺行和铸件的质量有很大的影响,虽然钢–渣之间的界面特性已经被许多研究者研究过,但是这些研究大多是已钢或铁为研究对象。传统的CaO–SiO₂系保护渣在参与高铝钢连铸时会与钢中的Al发生化学反应,导致保护渣的成分和性能发生变化,从而影响连铸顺行。因此,性能稳定的非反应型CaO–Al₂O₃系保护渣,成为高铝钢连铸过程的一种潜在功能材料。本文采用卧滴法,研究了BaO和MgO含量对非反应型CaO–Al₂O₃系保护渣润湿行为的影响,测量了渣-钢之间的接触角,并计算了界面张力。此外,还利用XPS测定了钢-渣界面处的氧种类,以证明保护渣成分和界面之间的内在联系。研究结果表明:BaO和MgO对保护渣的润湿行为有着不同的影响,具体而言,当BaO含量从3wt%增加到7wt%时,渣与IF钢的接触角从62.4°增加到74.5°,界面张力也从1630.3 mN/m增加到1740.8 mN/m。 XPS的结果表明,随着BaO的加入,钢–渣界面处的熔体结构发生聚合,O?(非桥氧)和O2?（游离氧）的比例降低,而O0(桥氧)的比例增加,这说明BaO的加入会降低熔剂对IF钢的润湿性。而当MgO含量从3wt%增加到7wt%时,渣与IF钢基体的接触角从62.4°减少到51.3°,界面张力也从1630.3 mN/m降低到1539.7 mN/m。加入MgO时,钢–渣界面处的熔体结构发生解聚,由于部分O0分解为O?和O2?,导致O0的比例减少,这说明MgO提高了IF钢的润湿性,使熔剂更容易在IF钢表面浸润。引起这一结果的主要原因是,Mg2+离子半径小于Ba2+离子,Mg2+的静电势也高于Ba2+,较高的静电势导致O2?和Mg2+之间产生较强的极化效应,导致熔体中Mg–O键由离子键向共价键转变,从而使得Mg2+的电荷补偿效应远远小于Ba2+。     

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.     

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.     

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.     

高炉炼铁工艺中超高TiO2炉渣:密度和表面张力

针对高炉冶炼超高（>80%）甚至全钒钛磁铁矿工艺流程，为了优化高炉造渣制度，进行了一系列关于高钛型炉渣（BFS）物理化学性质方面的研究。本工作分别利用阿基米德原理和最大气泡压力法研究了高钛型炉渣的密度和表面张力。系统探究了TiO₂含量和MgO/CaO质量比对CaO–SiO₂–TiO₂–MgO–Al₂O₃炉渣密度和表面张力的影响规律。结果发现，随着TiO₂含量从20wt%增加到30wt%，炉渣密度逐渐降低，但随着MgO/CaO质量比从0.32增加到0.73，熔渣密度略有增加。从硅酸盐网络结构角度来看，炉渣密度与结构聚合度（DOP）具有一致的变化规律。TiO₂的加入会降低炉渣体系中(Q3)2/(Q2)比值（其中，Q2和Q3分别代表桥氧数为2和3的网络结构单元），进而降低炉渣结构聚合度，导致炉渣密度降低。随着TiO₂含量从20wt%增加到30wt%，CaO–SiO₂–TiO₂–MgO–Al₂O₃炉渣的表面张力显著降低。相反，随着MgO/CaO质量比从0.32增加到0.73，表面张力增加。此外，利用基于Butler公式的Tanaka模型获得了1723 K下含钛炉渣等表面张力图，为高炉冶炼超高比例（>80%）甚至全钒钛磁铁矿工艺中造渣制度的优化提供了数据支撑。     

18wt%Cr–8wt%Ni不锈钢中增塑性MnO–Al2O3–SiO2基非金属夹杂物的演变及其浸泡性能

The properties of MnO–Al₂O₃–SiO₂-based plasticized inclusion are likely to change during soaking  process due to its low melting point. In this study, the evolution of the MnO–Al₂O₃–SiO₂-based inclusion of 18wt%Cr?8wt%Ni stainless steel under isothermal soaking process at 1250°C for different times was investigated by laboratory-scale experiments and thermodynamic analysis. The results showed that the inclusion population density increased at the first stage and then decreased while their average size first decreased and then increased. In addition, almost no Cr₂O₃-concentrated regions existed within the inclusion before soaking, but more and more Cr₂O₃ precipitates were formed during soaking. Furthermore, the plasticity of the inclusion deteriorated due to a decrease in the amount of liquid phase and an increase in the high-melting-point-phase MnO–Cr₂O₃ spinel after the soaking process. In-situ observations by high-temperature confocal laser scanning microscopy (CLSM) confirmed that liquid phases were produced in the inclusions and the inclusions grew rather quickly during the soaking process. Both the experimental results and thermodynamic analysis conclude that there are three routes for inclusion evolution during the soaking process. In particular, Ostwald ripening plays an important role in the inclusion evolution, i.e., MnO–Al₂O₃–SiO₂-based inclusions grow by absorbing the newly precipitated smaller-size MnO–Cr₂O₃ inclusions.     

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.     

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...     

NaCl?CaCl2熔盐回收废旧锰酸锂电池中金属锰的电化学方法

750°C条件下NaCl?CaCl₂熔融盐中直接电解还原LiMn₂O₄回收金属锰为废旧锂离子电池的回收提供了新的思路。采用电化学手段研究LiMn₂O₄在涂覆电极表面的还原过程，结果显示，锰酸锂的还原过程是分步进行的，还原过程为Mn(IV) → Mn(III) → Mn(II) → Mn；在电脱氧12 h条件下，0.5?3 V的产物为CaMn₂O₄、MnO、(MnO)_x(CaO)_1?x、Mn，电解电压达到电压在2.6 V时单质锰出现，增加电压可促进锰的脱氧进程。电脱氧随着三相界面的推进由外向芯部逐渐进行，当电压较大时会加快还原反应的动力学过程，并产生两个阶段的三相界面。     

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.     

钛磁铁矿和钛铁矿冶炼渣的相平衡研究

高炉冶炼含钛铁矿时,因强还原条件和高温会形成高熔点Ti(C,N),导致炉渣和铁水粘度增加,使高炉操作难以顺利进行。必须掺杂高品位铁矿稀释原料中的氧化钛,使高炉渣所含的20wt%~30 wt% TiO₂难以回收,造成资源浪费。HIsmelt是近年来开发的绿色炼铁新工艺,不需要焦炭和烧结矿。HIsmelt工艺中炉内的氧分压高于高炉中的分压,温度显著低于高炉风口,因此避免了Ti(C,N)的形成。HIsmelt炉的水冷内壁会造成大量热损失,增加能耗,而且有炉衬烧穿的潜在风险。在HIsmelt工艺中以CaO为助剂熔炼富含TiO₂的铁矿会产生Al₂O₃–MgO–SiO₂–CaO–TiO₂渣。利用高温平衡、冷淬和电子探针显微分析技术研究了该渣系的相平衡,探讨了处理钛磁铁矿以及钛磁铁矿和钛铁矿混合矿的过程中渣液相温度与助剂添加量的关系。在所研究的组成范围内观察到的初晶相有板钛矿M₃O₅（MgO·2TiO₂–Al₂O₃·TiO₂）、尖晶石（MgO·Al₂O₃）、钙钛矿CaTiO₃和金红石TiO₂。结果表明,在TiO₂和M₃O₅相区中,渣液相温度随着CaO含量的增加而降低,而在尖晶石和CaTiO₃初晶相区的液相温度则随CaO含量的增加而升高。通过控制渣液相温度可以在炉子内壁上形成保护渣层,减少热损失,降低内衬耐火材料消耗。此外,讨论了炉渣碱度对炉渣液相线温度的影响,发现冶炼钛磁铁矿和钛铁矿的混合矿可以获得低硫铁水和高TiO₂炉渣,具有显著的成本和资源优势。最后,将实验测定的液相温度和固溶体成分与FactSage计算结果进行了比较,指出目前含钛热力学数据库的局限性和改进方向。     

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...     

B2O3对无氟CaO-Al2O3-BaO基保护渣性能的影响

借助高温物性测试仪、黏度仪、原位热分析仪及傅里叶变换红外光谱仪等,研究了B₂O₃含量对无氟CaO-Al₂O₃-BaO基保护渣熔化温度、黏度和结晶性能的影响。结果表明,当B₂O₃含量为7%时,无氟CaO-Al₂O₃-BaO基保护渣熔化温度、黏度和结晶性能最佳。     

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.     

助烧剂对微晶Al2O3刚玉磨料结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶技术合成Al₂O₃刚玉前驱体,以SiO₂-MgO-CaO为烧结助剂,利用无压烧结技术制备微晶陶瓷刚玉磨料。研究了助烧剂成分、掺杂量对磨料微观结构和力学性能的影响。结果表明：MgO有助于片状晶的生成,CaO有助于等轴晶的生成,助烧剂成分的最佳物质的量比为n(SiO₂)∶n(MgO)∶n(CaO)=2∶1∶2。晶粒尺寸随助烧剂掺杂量的增多而增大,单颗粒抗压强度和密度则先增大后减小,在掺杂量(质量分数)为2.0%时分别达到最大值43.6 N和3.92 g/cm³。     

四川盆地富有机质页岩硅质生物成因及对页岩气开发的意义

通过岩石学、有机碳含量、主量元素和力学性质分析, 对四川盆地长宁双河剖面上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组页岩进行硅质成因研究。长宁双河剖面底部页岩过量硅含量为40%~62.7%, 具有高SiO₂, P₂O₅和Fe₂O₃, 低Al₂O₃, TiO₂, FeO和MgO的特征。Al/(Fe+Al+Mn)比值为0.67~0.71, Si/(Si+Al+Fe)比值为0.89~0.93, 在Al?Fe?Mn图解上落在生物成因区。五峰组有机碳含量(TOC)为2%~7.55%, 平均3.73%。龙马溪组页岩有机碳含量为0.23%~8.36%, 平均1.16%, TOC>2%段集中在剖面底部21 m, TOC与硅质含量具有正相关关系。页岩中发现大量放射虫、海绵骨针等微体化石, 证实硅质为生物成因, 指示页岩沉积环境为深水陆棚, 有利于形成自然裂缝和后期压裂改造, 对页岩气勘探开发具有重要意义。     

Thermodynamic analysis of the compositional control of inclusions in cutting-wire steel

Data from a thermodynamic database and the calculation software FactSage were used to investigate the phase diagrams of the MnO-CaO-SiO₂-Al₂O₃ system in cutting-wire steel and the effects of oxide components on the low-melting-point (LMP) zone in the corresponding phase diagrams. Furthermore, the activities of oxide components in the quaternary system at an Al₂O₃ content of 25wt% were calculated. The contents of dissolved [Al] and [O] in liquid steel in equilibrium with LMP inclusions in the MnO-CaO-SiO₂-Al₂O₃ system were optimized. The results show that the MnO-CaO-SiO₂-Al₂O₃ system possesses the largest LMP zone (below 1400°C) at an Al₂O₃ content of 25wt% and that the CaO content should be simultaneously controlled in the range of 40wt% to 45wt%. The activities of the oxide components CaO, MnO, and SiO₂ should be restricted in the ranges of 0 to 0.05, 0.01 to 0.6, and 0.001 to 0.8, respectively. To obtain LMP inclusions, the [Al] and [O] contents in cutting-wire steel must be controlled within the ranges of 0.5×10-6 to 1.0×10-5 and 3.0×10-6 to 5.0×10-5, respectively.