CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3脱磷渣系中组元活度的计算

2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体的生成可提高转炉液相渣的脱磷能力,减少渣量.但目前CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3渣系中各组元活度的变化规律尚不明确,无法为分析含磷固溶体的形成机理提供理论依据.为此,本文依据分子离子共存理论建立了熔渣组元的活度模型,分析了不同条件下组元活度的变化规律.结果表明:随渣中Al_2O_3含量的增加,2CaO·SiO_2、3CaO·P_2O_5、3FeO·P_2O_5的活度逐渐降低;随着碱度的增大,3CaO·P_2O_5的活度升高,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5的活度则呈先升高后降低的趋势;随着渣中FeO含量的增加,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5及CaO·Al_2O_3的活度逐渐增大,并在w(FeO)为15%时达到最大值,之后逐渐降低;升高温度会导致CaO、3CaO·SiO_2的活度增大,2CaO·SiO_2的活度降低.     

CaO-SiO_2-FeO-MgO-P_2O_5脱磷渣系中组元活度的计算

以促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体生成为目的的转炉非均相渣脱磷技术已被视为减少石灰使用量及提高脱磷效率的重要手段,而目前有关MgO对该含磷固溶体生成影响的研究较少,尤其对CaO-SiO_2-FeO-MgO-P_2O_5渣系中组元活度的变化规律还缺乏深入的认识。为此,本文基于炉渣的分子离子共存理论,建立了各组元的活度计算模型,并重点分析了不同因素对2CaO·SiO_2及3CaO·P_2O_5等组元活度的影响。结果表明:添加MgO易导致渣中2CaO·SiO_2活度的降低,不利于2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体的生成;随着FeO含量的增大,渣中2CaO·SiO_2及3CaO·P_2O_5的活度均降低,易导致2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体的生成量减少;当炉渣碱度增大时,3CaO·P_2O_5的活度逐渐降低,而2CaO·SiO_2的活度则呈先升高后降低的趋势;温度对炉渣中各组元活度的影响不显著。     

固体CaO在3CaO·P_2O_5-2CaO·SiO_2饱和熔渣中的溶解及反应机理

为了深入了解非均相脱磷剂中固体CaO在3CaO·P_2O_5-2CaO·SiO_2(C_2S-C_3P)饱和熔渣中的溶解及反应机理,采用静态浸入法和旋转圆柱法研究固体CaO在C_2S-C_3P饱和CaO-SiO_2-Fe_tO-P_2O_5(10%)渣中的溶解行为,运用FESEM/BSED-EDS对固体CaO和熔渣界面进行了观察,分析了固体CaO与C_2S-C_3P饱和熔渣间的反应机理。结果表明,加强对熔池的搅拌,能够加快固体CaO在熔渣中的侵蚀速度和溶解速度;发现了固体CaO在饱和熔渣中的溶解数量受熔渣中FeO通过边界层向固体内部渗透深度的影响,FeO渗透深度越深,溶解越多;固体CaO先与熔渣中的硅和磷反应生成磷含量低的C_2S-C_3P固溶体,待一段时间后,最终生成磷含量高的Ca_5(PO_4)_2SiO_4。     

固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2饱和熔渣中的溶解及反应机理

摘要：为了深入了解非均相脱磷剂中固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2（C2S-C3P）饱和熔渣中的溶解及反应机理，采用静态浸入法和旋转圆柱法研究固体CaO在C2S-C3P饱和CaO-SiO2-FetO-P2O5（10%）渣中的溶解行为，运用FESEM/BSED EDS对固体CaO和熔渣界面进行了观察，分析了固体CaO与C2S-C3P饱和熔渣间的反应机理。结果表明，加强对熔池的搅拌，能够加快固体CaO在熔渣中的侵蚀速度和溶解速度；发现了固体CaO在饱和熔渣中的溶解数量受熔渣中FeO通过边界层向固体内部渗透深度的影响，FeO渗透深度越深，溶解越多；固体CaO先与熔渣中的硅和磷反应生成磷含量低的C2S-C3P固溶体，待一段时间后，最终生成磷含量高的Ca5(PO4)2SiO4。     

CaO-SiO2-FeO-P2O5-MnO脱磷渣系中组元活度的计算

依据分子离子共存理论建立了CaO-SiO2-FeO-P2O5-MnO脱磷渣系组元的活度计算模型,并对影响2CaO·SiO2-3CaO·P2O5含磷固溶体生成的组元活度变化规律进行了分析.结果表明:在渣中添加MnO会降低2CaO·SiO2和3FeO·P2O5等组元的活度,从而抑制含磷固溶体的生成;随着熔渣碱度的增大、w(FeO)的增加及温度的提高,2CaO·SiO2的活度均呈先升高后降低的趋势,因此,过高的碱度、w(FeO)及温度均不利于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的生成.     

炉渣物相变化对“双渣+留渣”冶炼工艺脱磷的影响

通过扫描电镜等对"双渣+留渣"工艺冶炼时脱磷渣的微观结构和物相组成进行了观察与分析,并对部分炉渣进行了热处理,研究了炉渣物相变化对脱磷的影响。研究结果表明:脱磷率较高的A1~A3脱磷渣中物相主要由铁酸钙及复杂的硅酸盐液相(Ca_3TiFeSi_3O_(12)、Ca_(54)MgAl_2Si_(16)O_9)与固溶有磷酸钙的硅酸二钙固相(2Ca_2SiO_4·Ca_3(PO_4)_2、Ca_7(PO)_4(SiO_4)_2)组成,而脱磷率较低的A4脱磷渣的物相主要为液相,A5脱磷渣物相主要为MnFe_2O_4、MnV_2O_4、Ca_(12)Al_(14)O_(33)等,两者几乎没有发现富含磷的硅酸二钙固相;热处理前后A3脱磷渣物相变化不大,A4脱磷渣变化较大,热处理后物相变为灰色液相和白色树枝状RO相;"双渣+留渣"冶炼工艺脱磷期炉渣中含有较多未溶解的CaO,而脱碳期炉渣中未溶解的CaO含量较少,脱磷炉渣物相中形成固相硅酸二钙颗粒对加快脱磷反应起重要作用。     

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5渣系脱磷影响因素的研究

为了提高转炉渣中CaO的利用率,降低转炉渣的碱度,通过试验研究了CaO粒度、粒状CaO的加入比例、温度和保温时间对含磷富集相的影响。结果表明,适当增大CaO的粒度有利于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的形成;当渣中粒状CaO的含量较低时,增加粒状CaO的加入比例,可促进渣中大颗粒固溶体的形成并减少渣中磷的含量,但当粒状CaO的含量较高时,2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体生成量减少;适当提高温度有利于脱磷反应的进行;随反应时间的延长,2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的粒径增大,而且固溶体中磷的含量也不断增加。     

CaO-SiO_2-Al_2O_3-TiO_2渣系活度计算模型的建立及应用

在钒钛磁铁矿高炉冶炼工艺中产生了大量的含钛高炉渣,然而由于缺少相对应的活度等热力学数据,导致了钛资源的回收利用不够充分。因此,依据分子离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-Al_2O_3-TiO_2渣系活度计算模型并采用Matlab计算软件进行求解,通过活度计算值以及选择性析出和富集技术的方法,选择CaO·TiO_2相作为钛组分的富集相,通过调整成分或者温度等,使CaO·TiO_2相活度增大,同时将SiO_2和Al_2O_3等物质富集到非富钛相中,并最终实现钛组分的选择性分离。结合Factsage热力学软件计算了含钛渣系相图和不同温度下的液相区分布,分析了钙钛矿CaO·TiO_2相、硅酸二钙2CaO·SiO_2相和黄长石2CaO·Al_2O_3·SiO_2相等物相在1600℃下的等活度图。结果表明,在典型钛渣成分的基础上适当增加碱度可以有效的实现钛组分在CaO·TiO_2相中的富集,而使其它非钛成分富集于2CaO·SiO_2相和2CaO·Al_2O_3·SiO_2相中,从而实现CaO·TiO_2富钛相的有效分离。     

CaO-SiO2-FeOx及CaO-SiO2-P2O5-FeOx渣系热力学性质的研究

CaO-SiO2-FeOx三元渣系和CaO-SiO2-P2O5-FeOx四元渣系是转炉脱磷用渣的主要子渣系,研究这两种渣系的热力学性质可为脱磷渣的高效利用提供理论依据。利于相图软件FactSage分别绘制了这两种渣系的相图,并分析了温度和氧分压对体系相平衡关系和液相线的影响规律。分析结果表明:升高温度会使这两种渣系的液相区扩大,初晶相稳定区域显著减小;降低氧分压会导致尖晶石固溶体相的初晶区消失,磷石英(SiO2)、伪硅灰石(CaSiO3)、α’-Ca2SiO4固溶体相减小。     

二元碱度和Al_2O_3对CaO-SiO_2-FeO-Fe_2O_3-P_2O_5-Al_2O_3-MgO-MnO钢渣中磷酸盐富集的影响

以八元CaO-SiO_2-FeO-Fe_2O_3-P_2O_5-Al_2O_3-MgO-MnO钢渣体系为研究对象,结合热力学计算和实验检测,分析了二元碱度B和Al_2O_3含量对八元钢渣系中磷酸盐富集行为的影响。结果表明:钢渣二元碱度和Al_2O_3含量直接影响钢渣中f-C2S的生成量,进而影响磷酸盐富集相nC_2S-C_3P内P_2O_5的含量。随着二元碱度从1.3提高至2.5,磷酸盐富集率增大,磷酸盐富集相nC2S-C3P中的P_2O_5含量呈现先迅速增大(B从1.3至1.7),然后逐渐减小(B从1.8至2.5)的趋势。当二元碱度和Al_2O_3质量分数分别控制在1.7和12%时,即当满足四元碱度R为1.23时,此八元钢渣体系有较好的磷酸盐富集效果,磷酸盐富集相nC_2S-C_3P内的P_2O_5的质量分数可以达到24.23%。     

MgO和MnO对CaO-SiO2-Fe2O3-P2O5渣的物相影响

转炉渣中的磷主要存在于n2CaO·SiO2-3CaO·P2O5（以下简记为nC2S-C3P）固溶体的富磷相中。为了深入理解转炉渣的物相,便于有效富集钢渣中的磷,研究MgO和MnO含量的变化对CaO-SiO2-Fe2O3-P2O5渣中nC2S-C3P固溶体的磷含量及渣结晶物相的影响,并对其进行热力学分析。结果表明：在CaO-SiO2-Fe2O3-P2O5四元渣系中加入少量MgO或MnO,可以在一定程度上提高nC2S-C3P固溶体中的磷含量;继续提高MgO或MnO含量,固溶体中的磷含量不再发生变化。随着MgO或MnO的加入,富铁相增多,有利于钢渣的磁选分离。     

Al2O3质量分数对高碱度烧结矿软熔滴落性能影响

 对Al2O3质量分数不同的高碱度烧结矿进行了荷重软化熔滴试验,并通过对不同温度下烧结矿微观结构和矿物组成的分析,进行了Al2O3质量分数对烧结矿软熔滴落性能影响机制的探讨。试验结果表明：Al2O3质量分数增加促进了还原过程中钙铝黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)和浮士体共晶相(2CaO·SiO2-2CaO·Al2O3·SiO2-FeO)等低熔点富铝相的生成,导致高Al2O3烧结矿在较低温度下出现开气孔孔隙封闭,从而降低了压差陡升温度。在熔融滴落阶段,高Al2O3烧结矿中渣相的Al2O3质量分数较高。存在于金属铁颗粒之间渣相的液相线和黏度随Al2O3质量分数增加而提高,在一定程度上降低金属铁颗粒的聚合,使得烧结矿的滴落温度提高。同时,高Al2O3烧结矿具有较宽的熔滴区间,使得熔融滴落区间的透气性较差。     

Phosphorous Enrichment in Molten Adjusted Converter Slag：Part II Enrichment Behavior of Phosphorus in CaO-SiO_2-FeO_x-P_2O_5 Molten Slag

 The enrichment behavior of phosphorus in CaO-SiO2-FeOx-P2O5 slag was studied by making an investigation on the distribution of phosphorous content in the CaO-SiO2-FeOx-P2O5 molten slag. The research results showed that the 2CaO·SiO2 solid particles existing in molten slag were the condensation sites for the phosphorus enrichment. The enrichment process of phosphorus in the molten slag can be recognized as three substeps: mass transfer of phosphorus from bulk slag to the surface of 2CaO·SiO2 particle, superficial solid solution reaction of phosphorus around the 2CaO·SiO2 particle, and diffusion of phosphorus through the product layer of 2CaO·SiO2-3CaO·P2O5 solid solution to the inner of 2CaO·SiO2 particle. Moreover, higher temperature is favorable to the phosphorous enrichment from molten bulk slag to the 2CaO·SiO2 particles.     

Effect of change of slag phase on dephosphorization of ��double- slag+slag- remaining�� steelmaking technology

The microstructure and phase constituent of dephosphorization slag of ??double- slag+slag- remaining?? steelmaking technology were observed and analyzed by SEM, part of the slag were heat treatment, and the effect of the change of slag phase on dephosphorization was studied. The research results show that the phase of dephosphorization slag A1-A3 with high dephosphorization rate are composed of calcium ferrite, complex liquid silicate phase (Ca3TiFeSi3O12, Ca54MgAl2Si16O9) and 2CaO??SiO2(C2S) solid phase solution with calcium phosphate (2Ca2SiO4??Ca3(PO4)2, Ca7(PO)4(SiO4)2), the main phase of dephosphorization slag A4 with low dephosphorization rate is liquid phase, the main phases of dephosphorization slag A5 are MnFe2O4, MnV2O4, Ca12Al14O33, little phosphorus rich calcium silicate solid phase is found in both dephosphorization slag A4 and A5; the phase of dephosphorization slag A3 changes little before and after heat treatment, but the phase of dephosphorization slag A4 changes greatly after heat treatment, which changing to liquid phase and white branches like RO phase; the dephosphorization slag of ??double- slag+slag- remaining?? steelmaking technology contain many un- dissolved CaO, but little is found in decarburization slag, the formation of C2S solid phase in dephosphorization slag plays an important role to accelerate the dephosphorization reaction.     

CaO-SiO2-FeOx-MgO氧化物体系液相区及相关系计算

焚烧垃圾底灰的主要氧化物组分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、Na2O和MgO,该六元体系相关系和热力学性质对于焚烧底灰渣化处理中玻璃相形成以及重金属低浸出具有重要影响.本文运用计算热力学理论及相图计算方法,对CaO-SiO2-FeOx-MgO四元氧化物体系的热力学性质进行了研究,获得了描述该四元系液相吉布斯自由能的模型参数,并依此计算了不同温度及氧分压下SiO2-FeOx-MgO、CaO-SiO2-FeOx和CaO-SiO2-FeOx-MgO体系液相区和高铁区域的相关系.计算结果表明温度及氧分压对上述3个氧化物体系的液相区及高FeOx区域的相平衡关系具有较大影响     

钢渣成分变化对其矿物相及易磨性影响的研究

使用分析纯试剂配制CaO-SiO 2 -MgO-Fe 2 O 3 四元基础渣系,调节渣中各成分质量分数,分析矿物相变化规 律。将不同成分质量分数的渣样粉磨后进行粒度测试,结果表明:CaO和SiO 2 的加入使易磨的硅酸盐相所占比例 增大,且随着CaO质量分数的增加,2CaO·SiO 2 （C 2 S）相边缘整齐,易于破碎;Fe 2 O 3 的加入使铁钙相及难磨的 MgO· n FeO相增多,降低了钢渣的易磨性。