CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2炼钢渣系磷分配比的热力学模型

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比预报模型,即IMCT-LP模型.比较了该渣系在1823~1873 K时实测的磷分配比、IMCT-LP模型预报的磷分配比及其他6种磷分配比模型的计算结果.与实测值和其他磷分配比模型预报结果相比,由IMCT-LP模型预报的CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比更精确.本文建立的IMCT-LP模型不仅可计算该渣系的磷分配比,而且可计算该渣系中碱性离子对(Ca2++O2-)、(Mg2++O2-)和(Fe2++O2-)各自的磷分配比.     

BaO-CaO-CaF2-Cr2O3渣系熔化特性实验研究

对BaO-CaO-CaF2-Cr2O3渣系的熔点特性进行了测试.当BaO/CaO＞1时,随着BaO/CaO比值、CaF2含量的增加其半球点温度下降.该渣系的半球点温度和BaO/CaO、?F2之间的关系可用方程描述.     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系硫化物容量的热力学模型

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系的硫化物容量预报模型,即IMCT-CS2-模型,比较了该渣系1773 K时实测的硫化物容量、IMCT-CS2-模型预报的硫化物容量及其他五种硫化物容量模型的计算结果.结果表明,由IMCT-CS2-模型预报的1773K时CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系的硫化物容量更精确.本文建立的IMCT-CS2-模型不仅可计算该渣系的总硫化物容量,而且可计算该渣系中自由CaO和MgO各自的硫化物容量.1 773 K时CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系中Al2O3质量分数由10%增加到17%,CaO质量分数由38%增加到44%,MgO质量分数由12%降低到4%可使自由CaO对该渣系的总硫化物容量贡献率由97%提高到99%,同时使自由MgO的贡献率由3%降低到1%.     

FeO含量对SiO2-CaO-Al2O3-MgO(-FeO)酸性渣熔化温度的影响

基于熔渣离子理论,利用导电法在高纯氩气保护下测定SiO2-CaO-Al2O3-MgO(-FeO)酸性渣(二元碱度R=0.6)的熔化温度,考察FeO含量对酸性渣熔化温度的影响。结果表明,FeO的加入可以降低酸性母渣SiO2-CaO-Al2O3-MgO的熔化温度,且渣中FeO含量越大,渣样熔化温度越低;当渣中FeO含量低于20%时,随着FeO含量的增加,渣样熔化温度降低幅度较大;当渣中FeO含量高于20%时,随着FeO含量的增加,酸性渣熔化温度降低趋势变缓。     

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。     

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。     

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。     

富硼渣粘度及熔化性温度的研究

用化学试剂氧化物配制合成富硼渣，利用ＺＣ－１６００型高温综合测试仪，用内柱体旋转法测定其熔体粘度及熔化性温度。实验过程中，对氧化物原料采取细磨、混匀、快速熔制、搅拌成均相渣、钼片衬里坩埚等措施，有效防止碳化物生成。研究了Ｂ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＳｉＯ２，ＣａＦ２含量对熔渣的粘度及熔化性温度的影响。Ｂ２Ｏ３，ＣａＦ２在熔渣中起到助熔剂及降低熔体粘度的作用。     

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。     

CaO-Al2O3-SiO2-TiO2渣系熔化性能实验

含钛炉渣的研究往往关注于其对炼铁的影响,较少涉及精炼渣应用.为完善前人研究,确定TiO2对精炼渣系熔点的影响和促进合钛废渣的资源化再利用,通过实验和Factsage理论计算对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2渣系的熔化性能进行了研究.实验以炉渣熔点为指标,考察了二元碱度、Al2O3和TiO2含量对渣系熔点的影响.3个因素的变化范围分别为:二元碱度4～7.9,Al2O3含量30％～45％和TiO2含量1％～7％.研究结果表明:二元碱度对渣系熔点的影响显著,其他因素的影响不显著;试验条件下该渣系最低熔点炉渣的二元碱度为6.6,Al2O3为35％和TiO2为5％,对应熔点为1 354℃;TiO2含量低于3％时,渣系液相区面积变化很小可以忽略,TiO2含量在3％～10％的范围,TiO2含量越高液相区面积越大.实验条件下该渣系的熔化性能能够满足炼钢精炼渣要求.     

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.     

CaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷流延工艺优化及性能研究

为优化CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂(CABS)玻璃/Al₂O₃系低温共烧陶瓷(LTCC)流延工艺,提高CABS玻璃/Al₂O₃系LTCC材料性能,采用偶联剂对CABS玻璃/Al₂O₃复合粉体进行表面改性并对黏结剂的种类和用量进行优化,借助扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、X线衍射仪(XRD)等分析流延工艺优化对LTCC材料性能的影响。结果表明：偶联剂能有效提高CABS玻璃/Al₂O₃复合粉体在有机溶剂中的润湿性,提升浆料固含量和生瓷带密度,当硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)质量分数为1.5%时,浆料固含量为66.58%,生瓷带的密度为1.90 g/cm³,均达到最大值;通过探究3种不同分子量的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)对生瓷带性能的...     

MnO-SiO2，MgO-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2熔渣粘度的计算模型

根据炉结构的共存理论与不同温度和成分下MnO-SiO,MgO-SiO和CaO-Al     

CaO-Al2O3-SiO2系烧结微晶玻璃的结晶过程

To control the quatity, grain size and morphology of crystals in glass-ceramics, relative crystallinity of CaO-Al₂O₃-SiO₂ sintered glass-ceramics was determined using XRD method. The crystallization at different temperature range was studied by SEM. The results indicate that sintering at low temperature (below 900　℃), crystals originate at the interface of glass particles and grow toward the inside of particles. There was no crystallization taken place within particles and the crystallinity was relatively low. Higher crystallinity can be obtained at mid temperature range (900～1　050　℃) when crystallization takes place both at and within the interface of glass particles. The crystallinity tends to decrease at high temperature range (1　050～1　100　℃) due to the rapid sintering and drop of driving force for phase transformation.     

CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃陶瓷的制备及化学稳定性研究

玻璃陶瓷是固化处理中、高放废物和α废物较为理想的候选材料之一。研究了特定条件下制备的CaO-ZrO2-TiO2-Al2O3-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷在水淬和空气中自然冷却的两种冷却制度对其结晶行为和显微结构的影响,用粉末浸泡实验方法测试了其化学稳定性。结果表明:自然冷却形成的玻璃陶瓷晶相主要是ZrSiO4和ZrTiO4;在25～70℃范围内,温度对玻璃陶瓷浸出率无明显影响,90℃下浸出率比25℃,40℃,70℃的浸出率高一个数量级;7 d元素总的归一化浸出为1.87 g/m2。     

TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3绝缘结构的真空沿面闪络特性

基于变插入层介电常数的多层绝缘结构能改善电场分布、提高真空沿面闪络特性.通过真空热压烧结制备了TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3(A-B-A)3层绝缘结构,A层w(TiO2)为0.5%到20%.测量了该绝缘结构的真空沿面闪络特性,发现闪络特性随w(TiO2)的增加而提高,当w(TiO2)为20%时,其脉冲初次闪络电压较同等厚度的Al2O3陶瓷提高了63%.研究发现:A层的介电常数可由w(TiO2)调控,介电常数的增大能有效降低真空-绝缘子-阴极三结合点处的电场强度;A层表面存在的TiO2颗粒可以减小二次电子发射系数并改善表面电荷分布;TiO2的电导率虽比Al2O3高,但其仍为绝缘体,即使TiO2含量较高时也不会形成贯穿的导电通道.     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2钢渣体系熔化性能

采用热力学计算软件FactSage的PhaseDiagram模块和Equilib模块对含钛钢渣熔点进行理论研究,并通过熔点实验对研究结果进行验证.研究发现:对于碱度R<1.5的渣系,当TiO2质量分数小于13%时,TiO2对熔点影响较小;当TiO2质量分数大于13%时,TiO2提高熔点.对于R>1.5的渣系,Al2O3质量分数为25%～35%时,TiO2的质量分数超过1%可显著提高渣系熔点.     

CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-MgO系模铸保护渣微观结构解析

为明晰化学成分变化对模铸保护渣物性的影响机制,采用Raman光谱对CaO-SiO₂-Al₂O₃-Na₂O-MgO系熔融模铸保护渣的微观结构进行了解析.熔体结构解析结果表明,熔渣中存在Q_Si⁰,Q_Si¹,Q_Si²,Q_Si³,Q_Si⁴五种硅氧四面体结构和Q_Al²,Q_Al³,Q_Al⁴三种铝氧四面体结构,随着碱度升高和Al₂O₃质量分数减小,高聚合度四面体结构向低聚合度转变,熔渣非桥氧数增多,聚合程度降低.物理性质测试结果表明,黏度随Al₂O₃质量分数增大而升高,随碱度的升高...