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。