贾娟鱼[1]2003年在《含钛炉渣中TiO_2作用浓度及炉渣粘度研究》文中研究说明我国四川攀西地区钒钛磁铁矿TiO_2含量较高,TiO_2对高炉冶炼过程具有重要的影响,主要是还原条件下,会有一系列钛的低价氧化物和TiC(熔点3 140℃)、TiN(熔点2 930℃)以及Ti(C、N)等高熔点物质生成,对炉渣的物理化学性质有很大改变。含钛高炉渣的特殊性与TiO_2的热力学性质-活度密切相关,因此有必要研究含钛高炉渣中TiO_2的活度,建立其计算模型并将计算值与实测值进行对比讨论,为深入研究含钛炉渣的各种物理化学性质提供重要支持。本文通过对以往研究活度的热力学模型的总结,归纳了目前较常用的一些热力学模型的特点及其适用范围。不同的热力学计算模型,活度有不同的计算方法,但对含TiO_2渣系的热力学计算模型方面的报道并不多,尤其是含TiO_2的多元渣系,针对此问题,依据共存理论有,作用浓度即服从质量作用定律的浓度和能较广泛地应用于多元渣系的特点,尝试建立含TiO_2渣系的作用浓度计算模型有较大的理论和实际意义。本文以FeO-MnO-TiO_2叁元系、CaO-SiO_2-TiO_2叁元系、CaO-Al2_O_3-SiO_2-TiO_2四元系及CaO-MgO-SiO_2-Al2_O_3-TiO_2五元系为研究对象,根据共存理论,确定渣系的结构单元,分别建立了各个渣系中组元作用浓度的计算模型。借助Matlab5.3程序设计语言编制相应的计算程序,求解非线性方程组,并得到计算结果。本文所做的主要研究和结果如下:(1)对于FeO-MnO-TiO_2叁元系,根据共存理论,首先确定了可能的结构单元,并计算组元的作用浓度,再根据计算结果,利用Visual Basic6.0 语言编制了具有可视化界面的应用程序,同时绘制了温度为1 748.15K及1 773.15K时,TiO_2的等作用浓度曲线。(2)对于CaO-SiO_2-TiO_2叁元系,分别建立了作用浓度计算模型和粘度计算模型,并利用Visual Basic6.0 语言编制了具有可视化界面的应用程序,分别绘制了温度为1 773.15K及1 673.15K时,TiO_2的等作用浓度曲线及渣系粘度曲线。(3)对于CaO-Al2_O_3-SiO_2-TiO_2四元系,建立了作用浓度计算模型和粘度计算模型,并绘制了温度为1 673.15K时,TiO_2的作用浓度随成分变化的曲线,随着渣中TiO_2含量的增加,其作用浓度增加。(4)对于CaO-MgO-SiO_2-Al2_O_3-TiO_2五元渣系,建立了渣系的作用浓度计算模型。根据熔渣中TiO_2作用浓度随组成的变化曲线,其作用浓度的理论计算结果左右与李道昭等人预测的比较吻合。总之,在对含TiO_2的叁元至五元典型渣系的基本结构单元进行分析的基础上,<WP=5>根据分子离子共存理论建立渣中组元作用浓度计算模型,并将计算结果与文献中的实测值进行了对比,表明共存理论应用于含钛炉渣的组元作用浓度是可行的。
白晨光[2]2003年在《含钛高炉渣的若干物理化学问题研究》文中研究表明攀枝花-西昌地区蕴藏的丰富钒钛磁铁矿资源是我国着名的叁大复合共生矿之一,也是世界闻名的钒钛磁铁矿资源。攀西地区的钒钛磁铁矿资源工业规模开发和综合利用是过去叁十年间中国冶金科技界的一项重要任务,经过多年的努力,攀钢已经建设成了我国大型的钢铁联合企业,铁、钒、钛资源的开发和利用均取得了一定成效。但是,攀枝花钒钛磁铁矿无论是在高炉冶炼过程,还是由此形成的高钛型高炉渣,都具有许多不同于普通铁矿石冶炼的物理化学问题,这些问题的深入研究有助于在理论上丰富复合矿分离科学的若干基本思想,为我国其它复合共生矿的综合利用提供有益的借鉴作用;在实践上可以进一步推进钒钛磁铁矿高炉冶炼工艺技术水平提高和含钛高炉渣的综合利用新工艺、新技术开发。本文在对国内外关于含钛高炉渣物理化学性质研究状况进行了较为深入细致分析的基础上,在实验室分别就含钛高炉渣的粘度、熔化性温度、表面张力、表面粘度、TiO2在炉渣中的活度等进行了测定;并在理论上利用共存理论模型对CaO-SiO2-TiO2-Al2O3-MgO五元渣系TiO2的活度进行了研究;利用非牛顿流体的理论对含钛高炉渣的泡沫化机理及其与各种物理化学性质之间的关系进行了分析;最后对微波与高钛高炉渣之间的作用效果进行了研究,并初步探讨了作用机理。本论文具体的研究工作和结论如下:对于含钛高炉渣的粘度问题,在实验室采用旋转粘度计测定了不同炉渣二元碱度、TiO2含量、还原程度以及TiC、TiN等高熔点物相对炉渣的粘度和熔化性温度的影响;应用流体力学的基本理论建立了采用旋转法测定熔渣粘度时,测头转速对熔体的作用范围以及应用在非牛顿熔体测试中的基本原则;对不同TiC、TiN浓度时粘度测定的结果进行了深入分析,根据胶体化学中的Einstein公式讨论了含钛高炉渣中,固相颗粒对粘度的作用,发现本研究中,固相粒子与熔渣粘度之间的关系,并不完全遵从Einstein公式,提出了此类熔渣是“类胶体”的概念。并由此探讨了TiC、TiN的分散形态对炉渣变稠的影响。通过实验研究和理论计算及分析表明:① 含钛高炉渣如果在中性或氧化性气氛下,炉渣的粘度并不会发生变稠的现象。炉渣变稠的问题主要与TiO2的还原程度有关,深度的还原产生的TiC、TiN固相颗粒较多,炉渣的表观粘度就会增大,TiC、TiN的重量百分含量超过6%时,炉渣粘度急剧增大;TiC、TiN在炉渣中的分散形态对粘度也有很大影响,相同的含量下,分散程度越高,炉渣粘度越大,反之亦然。反应动力学条件和扩散条件对TiC、TiN的分散形态有重要的影响。<WP=6>② 含钛炉渣的熔化性温度普遍较高,大约比普通高炉渣高80~100℃。其原因主要是渣中存在着TiC、TiN等高熔点物相。容易在炉渣结晶过程中提供非均质形核的异相质点,降低形核所需的过热度。研究了炉渣的表面性质问题。在深入分析了低温溶液表面粘度测定方法的基础上,提出了采用激光束测定高温熔体表面粘度的思路,并据此设计了激光表面粘度测定仪,实际测定了各种不同炉渣组分时炉渣的表面粘度,分析了炉渣组分对表面粘度的影响以及表面粘度和炉渣涨泡性能之间的关系,研究结果充分表明:① 含钛高炉渣泡沫化现象的内在原因是,由于含钛氧化物以及在还原条件下产生的TiC、TiN等高熔点质点,改变了炉渣的表面性质,使之有利于气泡在渣中稳定存在;即炉渣中的固相质点不仅改变了体相性质,也改变了炉渣的表面性质。② 在炉渣的表面性质中,表面张力和表面粘度对泡沫化都具有重要的作用,但表面张力在起泡阶段起着重要作用,表面粘度在稳定泡沫阶段起着重要作用。炉渣中表面活性物质降低其表面张力,有利于泡沫的形成,但不一定会提高炉渣的表面粘度,对炉渣泡沫化的影响取决于两者之间的强弱。③ 采用激光法测定熔渣的表面粘度是可行的。特别是对高温熔体的表面性质的测定具有参考价值。但是还需要进一步改进,提高测定的精确性。今后研究的重点是物质的表面结构与表面粘度之间的关系。④ CaF2、MnO等表面活性物质不利于炉渣的泡沫化。对TiO2在炉渣中的活度进行了尝试性测定,并在理论上利用共存理论模型对CaO-SiO2-TiO2-Al2O3-MgO五元渣系中TiO2的作用浓度进行了计算。实验研究和理论分析说明:① 可以采用电动势法测定含钛炉渣中TiO2的活度,但是有很大的难度。分子离子共存模型可以用于计算含钛炉渣中组元的活度。与实验结果相比较,误差是可以接受的。③ 含钛炉渣中TiO2的活度或作用浓度是随着其含量的增加而增加的。因此要抑制含钛炉渣的性能恶化,关键是降低其活度。含钛炉渣非牛顿流体性质的研究。按照非牛顿流体的测定方法,对含钛炉渣进行测定,并将测定结果与以前视为牛顿流体测定的结果进行对比,进行系统分析,并深入研究其内在的联系,以揭示含钛炉渣特殊性能的核心问题。通过研究表明:① 含钛炉渣具有非牛顿流体的特性。② 含钛炉渣的非牛顿流体特性与炉渣的其它物理化学性质之间有一定的关<WP=7>系,但准确的数学关系,需要进一步深入的研究,才能获得明确的结果。含钛高炉渣的微波处理研究。这是一个有意义的探索,通过微波处理含钛高炉渣,有?
高艳宏[3]2012年在《含硼高炉钛渣粘性特征与结构的研究》文中认为高炉渣对高炉冶炼的顺利进行具有决定性的作用,尤其是对于钒钛磁铁矿高炉冶炼过程。含钛高炉渣由于含有一定量的TiO_2,导致炉渣的性能与普通炉渣相比,有明显的变化,如炉渣粘度变大、稳定性变差、脱硫性能变坏等等。为了有效改善含钛高炉渣的性能,有效手段之一是调整炉渣的成分。攀钢曾经在冶炼高钛渣时加入一定量的CaF_2,大大改善了流动性能,但是氟化物的加入,会腐蚀高炉炉衬和设备,氟的挥发和酸化又会污染环境、危害人的身体健康,因此,在大力提倡绿色清洁冶金的时代,寻找具有良好粘性特征的中、高钛渣成分成为钒钛磁铁矿成功冶炼的关键之一。研究表明,B_2O_3在渣中具有显着的助熔功效,可以作为氟的替代品,因此如何充分利用硼对中、高钛炉渣的各种功能和作用,使其能够有效改善炉渣的流动性能、满足高炉生产的需要,成为冶金工作者关注的重要问题。本论文以西南地区钢铁厂实际高炉渣为基础,结合企业炉料结构现状,重点考察了含硼不同成分炉渣的粘度、熔化性温度等特性和矿相结构,在实验研究含硼高炉钛渣粘性特征与矿物组成和利用热力学计算模型理论分析炉渣结构的基础上,探讨了硼、钛等组分对高炉钛渣性能和微结构的影响,得到了不同成分下钛渣的流动特性与矿相组成的关系,建立了炉渣粘度的预测模型。研究结果对于加大高炉冶炼过程中钒钛矿配入比例,提高攀西地区钒钛矿资源的有效利用、改善中、高钛高炉渣的性能以及丰富钒钛磁铁矿理论具有一定的理论和现实意义。论文首先对无硼含钛高炉渣的粘性特征进行了实验研究和理论分析。研究结果发现:①当渣中TiO_2在18.65%~26.45%之间变动时,其粘度—温度曲线均表现出“短渣”特性。高温下TiO_2含量和温度对渣的粘度影响不明显。随着温度的降低,炉渣的粘度呈现快速增大趋势,尤其是低于转折点温度后,粘度急剧增加,很快增到4.0Pa.s以上。且渣中TiO_2含量越高,该渣样转折点对应的温度越高,粘度增加的越快。各渣样的粘度与温度之间的关系符合Arrhenius方程。②当渣中CaO/SiO_2比值在1.06~1.20之间变化时,粘度—温度曲线也表现出“短渣”特性。随着渣中CaO/SiO_2比的增加,粘度变化很小,说明高温下钛渣的粘度与炉渣碱度的关系不大。但是,当温度低于1360℃时,温度和CaO/SiO_2比对炉渣粘度的影响非常明显。且渣中CaO/SiO_2比值越高,该渣样转折点对应的温度越高。③当渣中MgO在8.65%~11.62%范围内变动时,钛渣的粘度和熔化性温度随MgO的含量增加而增大。但是含量超过9.64%后,增加的幅度迅速变缓。通过对含硼钛渣的粘性特征进行实验研究,并与无硼钛渣的性能进行比较,发现:①含硼高钛渣同样具有短渣特性,渣中TiO_2在23.48%~27.28%范围内,B_2O_3在1%~4%范围内变化时,高温下(高于转折点温度),无硼高炉钛渣和含硼高炉钛渣的粘度差别很小,但是在其他成分相同的情况下,含硼钛渣的转折点温度大大低于无硼高炉钛渣。这说明渣中增加B_2O_3含量可以有效降低炉渣的转折点温度,添加量越多,作用越明显,对于渣铁的顺利分离、化学反应动力学条件的改善,高炉冶炼周期的缩短起到至关重要的作用,为实现高炉稳定、顺行、高产、优质、低耗奠定良好基础。②当B_2O_3含量较低时,TiO_2含量增加会增大炉渣的粘度,且越来越明显,说明越来越多的TiO_2对炉渣性能的影响与B_2O_3的影响相比较,逐渐占据主导地位;而当TiO_2含量较高时,随B_2O_3含量的增加,粘度迅速降低,说明B_2O_3的助熔作用明显。此外,随TiO_2含量的增加,炉渣的转折点温度升高,且TiO_2含量越高,提升的幅度越大。TiO_2含量相同时,渣中添加的B_2O_3越多,熔化性温度降低得越快。③碱度的增加会使炉渣的粘度逐渐增大,且粘度曲线越来越密,说明高碱度增大粘度的作用显着,B_2O_3的加入,使炉渣粘度越来越低,有效地改善了炉渣的流动性,尤其是对于低碱度的炉渣。④高炉钒钛矿冶炼过程中添加适量B_2O_3替代CaF_2,改善钛渣的流动性能完全可行,有利于延长高炉的寿命、改善外界环境。利用NBO/T和Q参数分析了硼对炉渣结构的影响,并根据实验结果对NBO/T参数的计算公式进行了修正。结合对无硼钛渣和含硼钛渣的流动性和熔化性的测试分析,通过XRD、SEM等方法对这两类钛渣的矿物组成进行了研究。①随着B_2O_3含量的增加,熔渣结构单元的类别和数量发生变化,网络化程度降低,从而粘度减小。②无硼高炉钛渣析出的主要是CaO·SiO_2·TiO_2或CaO·TiO_2等矿相,低钛渣以黄长石类矿物为主,中、高钛渣以钙钛矿类矿物居多。而含硼高炉钛渣析出的矿相中会含有一定量的CaO·B_2O_3,MgO·B_2O_3等硼酸盐矿相,使钙钛矿的析出数量减少,且B_2O_3添加量越多,效果越明显。本研究中因为加入的B_2O_3数量较少,所以生成的含硼矿相不多。③生成的钙钛矿等高熔点矿物的数量越多,炉渣的粘度和熔化性温度越高。渣中B_2O_3含量的增多,析晶率降低,钙钛矿等矿物数量减少,因而炉渣的粘度和熔化性温度降低。添加的数量的越多,作用越显着。在分子-离子共存理论的基础上建立了CaO-SiO_2-TiO_2-Al_2O_3-MgO-B_2O_3六元渣系的热力学计算模型,对含硼炉渣结构进行了理论分析。认为:在此六元渣系中,CaO和SiO_2主要可能形式存在是Ca_2SiO_4,MgO的主要可能存在形式为CaMgSiO_4,CaO和TiO_2主要可能形式存在是CaTiO_3、Ca_3Ti_2O_7,而CaO和B_2O_3主要可能形式存在为Ca_2B_2O_5和Ca_3B_2O_6。这与对炉渣进行矿相分析得出的结论相符。此外,进一步计算了熔渣混合自由焓和自由能随渣系组成的变化规律,随着渣中B_2O_3组分含量的增大,熔渣的混合自由焓和自由能同样呈降低趋势,但渣中TiO_2含量同时增加时二者的降低速度小于渣中碱度同时增大时引起的混合自由焓和自由能的变化速度,这说明渣中CaO、B_2O_3组分增多后,更容易发生反应,生成更多的硼酸钙等盐类。在本研究的实验数据和阿累尼乌斯公式的基础上,对粘度预测模型中参数A和B进行了修正。通过比较本研究中粘度的实测值与计算值,效果尚可,但仍需进一步优化完善。本论文的主要创新性研究成果:①进行了含硼高炉钛渣流动性能和熔化性能研究,研究结果对于高炉进行高配比钒钛磁铁矿冶炼具有较好的指导意义;②对NBO/T参数的计算公式进行了修正,充分考虑了各种酸性、碱性氧化物(如CaO、MgO和Al_2O_3等)对熔渣聚合程度的不同影响,从而能很好地反应熔渣粘度值的变化趋势;③采用SEM、XRD等手段分析了无硼和含硼炉渣的矿相组成,明确了炉渣性能与矿相组成的关系,并通过在分子离子理论基础上建立的熔渣热力学计算模型对炉渣结构进行探讨分析,对调控高炉特殊矿冶炼过程具有较好的理论指导作用。
王华[4]2013年在《高钛高炉渣变稠规律的实验研究》文中进行了进一步梳理攀枝花-西昌地区具有丰富的钒钛磁铁矿资源,其中的铁资源的主要提取利用方式为高炉冶炼。从钒钛磁铁矿的资源综合利用与市场经济竞争力的提高来看,提高高炉原料中钒钛磁铁精矿的比例势在必行。这将必然提高炉渣中的TiO2含量,而从攀钢的高炉冶炼经验看这又会带来炉渣性能,特别是流动性的恶化。但随着现在冶炼技术和操作条件的发展变化,重新审视过去的研究成果,并在此基础上开展高钛高炉渣流动性的研究是十分有益的。本文在对国内外关于含钛炉渣流变性研究现状总结分析的基础上,在实验室对高钛高炉渣的粘度进行了低温模拟研究及高温测试,具体的研究工作和结论如下:(1)关于高钛高炉渣流动性的低温模拟研究,以甘油-聚苯硫醚悬浮液模拟Ti(C,N)-高钛高炉熔渣固液体系,采用Brookfield流变仪测定了悬浮液的流变性,考察固体颗粒对悬浮液流变性的影响。结果表明:甘油-聚苯硫醚悬浮液属于Binham流体流型;悬浮液的表观粘度随着固相颗粒体积分数的增加而增大,随着固相颗粒粒度的减小而增大;指数模型能最好的描述悬浮液表观粘度随固相体积分数变化的函数关系;方差分析表明固体颗粒粒度与体积分数对悬浮液表观粘度的影响都比较明显,但体积分数的影响程度更大。(2)关于高钛高炉渣的粘度,实验采用旋转粘度计测定了含钛高炉渣在高温还原过程中的粘度演变。结果表明:还原时间、TiO2含量和二元碱度(CaO/SiO2)是影响高温还原条件下高钛渣粘度的主要因素;含钛高炉渣粘度随TiO2含量的增加以及反应时间的增长而增大;经过90min和120min还原后,高钛渣(TiO2%≥23.5)的粘度随着碱度的增加先增大后减小,且在(CaO/SiO2)=1.11时达到极大值。(3)关于高钛高炉渣高温还原过程中碳氮化钛生成的实验,采用管式气氛电炉控制还原的气氛与温度,以考察这两个因素对碳氮化钛生成的影响。结果表明:气氛与温度对渣中碳氮化钛的生成状态的影响比较大;在氩气气氛下,只发现有TiC生成,其生成温度为1400℃,在氮气气氛下主要生成氮化钛,氮化钛的生成温度是1350℃,碳化钛的生成温度是1500℃;氮化钛、碳化钛主要生成于熔渣与石墨坩埚交界处,随着温度的升高,其生成量增多并向熔渣内部扩散。
魏航宇[5]2009年在《宣钢含钛高炉炉渣冶炼性能研究》文中提出随着钢铁产量的增加,资源的匮乏,引进外矿将大大提高成本。因此增加本地矿的配加量有利于降低生产成本。宣化本地精粉储量较为丰富,大部分本地精粉含有一定量的TiO2,当烧结或球团配入量较高时,将会对高炉冶炼产生不利影响,如炉渣变稠、高炉难行等,这些问题主要是由炉渣的性能变化带来的。分别对含钛量在3%及3%~9%炉渣的粘度、熔化性温度、脱硫性能进行了研究,最后进行了炉料结构的研究。并结合现场情况得出以下结论:1)一定条件下随碱度提高,炉渣的粘度降低,熔化性温度升高;随TiO2含量的增加,粘度降低,熔化性温度升高,TiO2含量增加到一定值后,粘度和熔化性温度保持不变;随MgO含量的增加,粘度和熔化性温度变化不大,而熔化性温度在低碱度下是降低的,高碱度下则升高。2)炉渣硫的分配系数Ls在11~30,一定条件下,随碱度的升高,Ls增大;随TiO2含量增大,Ls减小,随MgO含量的增加,Ls增大。3)通过对炉渣性能的研究,并结合宣钢高炉实际情况,炉渣的碱度应控制在1.15~1.20为宜;TiO2含量应控制在7%以下;MgO控制在10%~11%。4)炉料结构中配加块矿、锰矿,有利于降低炉渣的难熔性和粘度,还有利于降低TiC、TiN和Ti(C,N)固溶体的生成量;配加萤石,有利于粘度降低、脱硫反应的进行,但配加量不要超过1%~3%;建议配加5%左右的块矿和3%左右的锰矿。
甄玉兰[6]2016年在《攀枝花含钛高炉渣资源化利用新途径》文中研究表明我国钛资源丰富,占世界第一位,但是我国钛资源的利用率却很低。自20世纪60年代开始,我国投入了大量的人力物力财力研究攀枝花含钛高炉渣的综合利用,尽管取得了一些科研成果,但是仍然难以实现攀枝花含钛高炉渣的大规模综合利用。同时,目前的大量研究主要集中于应用研究,基础理论研究缺乏。因此,本论文选择碳化还原法提取攀枝花含钛高炉渣中的TiC,设计工艺流程,完成攀枝花含钛高炉渣中有价元素的综合回收利用。同时,通过粘度测定和拉曼光谱分析法从性质和结构两方面解释了铝还原过程中渣-金分离困难的原因:通过改变碳颗粒粒度以及使用气体分析仪进行了碳化还原过程中TiC的形成过程的研究以及碳化过程中的动力学分析:通过粘度测定研究了碳化还原过程中TiC固体颗粒的形成对高炉渣粘度的影响。取得的研究成果如下:1、在原有的研究基础上,提出新的工艺流程并加以验证。主要步骤包括:预处理、配料、碳化还原、水冷、酸浸、碱浸。利用扫描电镜,X射线衍射等技术手段研究碳化还原过程,研究发现:当还原温度高于1773K后,还原产物中的MgAl2O4相消失,主相为TiC;含钛高炉渣的还原速率随着温度的升高而增大,随着碳比的增大而增大(碳比不大于1.0);TiC有可能是在Fe表面形核,与Fe紧密结合在一起。进行酸浸和碱浸实验,研究发现:在同一浓度下,酸浸失重率随着温度的增加而增大;在同一温度下,酸浸失重率随着HCI浓度的增大而增大,但是高于25%以后失重率增大幅度变小:酸浸反应的控速环节是界面化学反应,得到反应的表观活化能为23~32 kJ/mol;碱浸浓度越高,温度越高,浸出时间越短。碱浸反应的控速环节是界面化学反应,得到反应的表观活化能为40~51 kJ/mol。2、通过改变碳颗粒粒度以及使用气体分析仪进行了碳化还原过程中TiC的形成过程的研究以及碳化过程中的动力学分析,研究发现:采用两种不同粒度的碳颗粒(0.05~0.055mm和0.15~,0.166mm,在相同的条件下对含钛高炉渣进行还原,得到的TiC的粒度大致相同。也就是说,碳颗粒的形貌对TiC并没有遗传性。碳热还原反应的控速环节是界面化学反应,得到反应的表观活化能为69.16kJ/mol。3、通过粘度测定和拉曼光谱分析法从性质和结构两方面解释了铝还原过程中渣-金分离困难的原因,研究发现:在铝热还原过程中,CaO-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2体系的粘度随着Al2O3/TiO2的增大而增大;拉曼光谱分析表明,TiO2含量在3~17 mol%范围内,TiO2主要以[TiO4]的形式存在于体系中,含有少量的[TiO6]八面体结构单元;随着Al2O3不断替代TiO2,一方面,体系中[TiO4]单体结构不断减少,另一方面,由于碱性氧化物CaO进行电荷补偿,使更多的Al2O3进入SiO2网络结构,从而导致体系聚合度的增大。因此,随着铝还原反应的进行,Al2O3/TiO2比率不断增加,体系的粘度会增加。因此,渣-金分离变得困难。4、研究非均相熔体的性质—碳化物TiC对熔渣粘度的影响规律,研究发现:对于相同体积分数的TiC添加,TiC的粒径越小,粘度越大;无论有无TiC固体颗粒的熔体,粘度与温度的关系总是遵循Arrhenius定律;熔体粘度随着TiC含量的增加而增加,随着转速的增加而减少,表现为剪切变薄熔体。同时,温度对于含TiC的非均相熔体的相对粘度几乎没有影响。通过与模型计算粘度的比较,TiC固体颗粒对粘度的影响远远大于根据描述非均相熔体粘度的Einstein-Roscoe方程计算的粘度。如果使Einstein-Roscoe方程的参数随转速和TiC的粒径变化,可以取得不错的计算结果。
姜喜远[7]2016年在《高碱度CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-TiO_2-Na_2O六元渣系脱硫性能的研究》文中研究指明广西平果铝厂的拜耳法赤泥因含有Fe、Si、Al、Ca以及贵重的Ti、V、Sc(钪)、稀土元素、Ta等稀有金属而独具特色,是一种珍贵而丰富的二次资源,具有非常高的综合利用价值。平果赤泥的综合利用可通过以下叁个环节得以实现,首先,利用COREX熔融还原炼铁工艺处理高铁赤泥,赤泥中Fe被还原得到生铁,而Al,Sc等元素进入还原炉渣;然后,还原炉渣经碳酸钠溶液湿磨溶出,回收其中的Al_2O_3;最后,富集浸出渣中的贵重金属Sc,通过萃取法萃取回收Sc。在还原、浸出、萃取叁大冶金过程中,熔融还原过程是首要环节,还原炉渣的冶金性能对冶炼具有非常重要的影响,其中炉渣脱硫性能如何将直接影响还原生铁的质量。因此,本文拟对六元CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-TiO_2-Na_2O还原炉渣的脱硫性能进行研究,研究结果为赤泥及其他相似冶金资源回收利用提供理论依据。本文首先通过单因素脱硫实验研究,考察了各组分对渣系脱硫性能的影响规律;建立基于分子离子共存理论与硫容量理论的热力学模型,考察理论热力学模型对本渣系的应用情况;最后通过均匀设计实验,建立了炉渣组元与硫分配比之间的数学回归模型。本文主要研究内容及结论如下:1)进行了高碱度高氧化铝CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-TiO_2-Na_2O六元渣系的单因素脱硫实验。结果表明,在实验研究范围内,渣铁间硫分配比随炉渣碱度的增加而提高,当炉渣碱度大于2.9时,炉渣硫分配比均在140以上,表明该渣系具有较强的脱硫能力。当碱度一定时,MgO对硫分配比的影响不大,TiO_2、Al_2O_3均使硫分配比降低,其中Al_2O_3降低硫分配比较为明显。硫分配比随Na_2O增加而增加,少量的Na_2O即可明显提高炉渣的脱硫能力。2)首次基于分子离子共存理论,建立了CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-TiO_2-Na_2O渣系中结构单元或离子对的作用浓度控制方程及CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-TiO_2-Na_2O渣系与碳饱和铁液间的硫分配比热力学模型。研究表明,理论计算各因素对硫分配比的影响规律与实验值相似,但具体数值存在一定差距,主要原因为实验值未达到理论模型所要求的理论热力学意义上的平衡,故分子离子共存理论模型不能满足预报实际冶炼硫分配比的要求。3)基于Young硫容量理论模型,建立了炉渣与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型。利用热力学模型计算渣系的硫分配比,并与实验值进行对比,计算结果表明,该热力学模型也不能满足预报实际冶炼硫分配比的要求。4)通过均匀设计实验,利用偏最小二乘法进行回归,首次建立了各组元与渣铁间硫分配比之间关系的数学回归模型。通过计算值与实测硫分配比对比,表明该数学回归模型能很好地预测组元对CaO-Al_2O_3-Si O_2-MgO-TiO_2-Na_2O渣系与铁液间的硫分配比的影响规律,为赤泥熔融还原工艺提供了可靠的理论依据。
张志霞, 胡长庆, 魏航宇[8]2011年在《宣钢含钛高炉渣脱硫性能的实验研究》文中研究说明研究了宣钢含钛炉渣的多种成分对脱硫的影响,并在炉渣粘度试验的基础上分析了影响原因,最终确定了最合适的炉渣碱度和成分。其中碱度确定在1.15~1.2,TiO2控制在7%以下,MgO含量控制在10%~11%为宜,MnO2含量在0.5%左右比较合适,Al2O3含量小于11%比较合适。
李霞[9]2011年在《高铝高碱度中钛型高炉渣脱硫性能研究》文中指出本文为研究高铝高碱度中钛型高炉渣脱硫性能,进行了炉渣粘度实验和脱硫实验。基于炉渣分子与离子共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣与铁液硫分配系数热力学模型。运用建立的模型对高铝高碱度中钛型炉渣脱硫分配系数,高钛型炉渣脱硫分配系数,工厂高炉渣脱硫分配系数进行模拟。粘度实验表明,炉渣在碱度1.35,A1203含量为18%,Ti02含量为13%时,在实验温度下粘度比较大,熔化性温度比较高。脱硫实验表明,炉渣碱度从1.15变化到1.30时,渣铁硫分配系数随着炉渣碱度的提高而增大,但碱度继续提高时,渣、铁硫分配系数随着碱度的提高而降低;炉渣中A1203含量从14%变化到18%时,渣、铁硫分配系数随A1203含量的提高而降低;炉渣中MgO含量从9%变化到13%时,渣、铁硫分配系数随着MgO含量的提高而增大;炉渣中Ti02含量从9%变化到13%时,渣、铁硫分配系数随着Ti02含量的提高而降低。基于炉渣分子与离子理论,通过计算CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣系中的结构单元,建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣与铁液平衡时硫分配系数的通用热力学模型,运用matlab7.0软件可以解模型中的作用浓度控制方程。建立的热力学模型不仅可以计算CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣、铁硫分配系数,而且还可以计算渣中CaO和MgO各自对炉渣脱硫的贡献程度。在运用建立的热力学模型对高铝高碱度中钛型炉渣、铁硫分配系数模拟时,碱度从1.15变化到1.30,A1203含量从14%变化到17%,MgO含量从9%变化到13%,Ti02含量从9%变化到11%时,渣、铁硫分配系数的模型计算值和实验实测结果吻合较好;高钛型炉渣、铁硫分配系数的模型计算值和实测结果相差较大;工厂高炉渣、铁硫分配系数的实测结果和模型计算结果吻合不好。
马世伟[10]2013年在《高钛型高炉渣泡沫化机理的研究》文中进行了进一步梳理攀钢冶炼钒钛磁铁矿经历了一个漫长的发展过程,虽然遇到了很多难题,但在国内广大冶金学者的共同努力下,通过采用配加部分普通矿取代钒钛磁铁矿进行高炉冶炼的办法,降低了渣中TiO_2的含量,使得高炉能够顺利生产,且各项指标良好,取得了丰硕的成果。但采用配加普通矿的办法,会导致生铁钒含量下降,同时由于普通矿来源困难会导致冶炼成本增加,这并不是一个长宜之计。因此,从钒钛矿资源的综合利用和提高经济效益两方面考虑,实行提高钒钛矿配比高炉冶炼甚至全钒钛磁铁矿冶炼势在必行。但实行钒钛矿配比提高冶炼或者全钒钛矿冶炼,渣中TiO_2含量就会增加,从而超过25%达到30%左右,产生泡沫渣等问题。因此,要实现提高钒钛矿配比高炉冶炼或者全钒钛矿冶炼,就必须解决这个首要问题。本文在对关于高钛型高炉泡沫渣研究状况进行了较为深入细致分析的基础上,在实验室采用冷态模拟与高温实验相结合的办法,针对高钛型高炉泡沫渣进行了研究。通过研究,得出以下结论:①炉渣的粘度、表面张力以及渣中气泡的大小均会影响熔渣的发泡能力,其中粘度具有双重性,适当提高粘度可促进泡沫渣的产生,但过高的粘度反而会导致泡沫高度的下降,增大炉渣表面张力和增大渣中气泡直径均可降低熔渣涨泡的高度,有利于抑制泡沫渣的产生。影响炉渣泡沫化的几个因素中,固体颗粒以及渣中气泡的大小占主导地位,而粘度以及表面张力的影响次之。②渣中固体颗粒的存在对熔渣发泡性能有着及其显着的影响。熔渣中固体颗粒的生成不仅增大了炉渣粘度,也使得炉渣从一般溶液向悬浮液甚至胶体溶液的转变;渣中固体颗粒含量越高,颗粒粒径越细,越有利于泡沫渣的产生。③高钛型高炉渣中生成的TiC、TiN以及Ti(C,N)弥散分布与渣中,使得炉渣粘度大大增加,增加了气泡液膜的强度;同时,这些个体颗粒的生成降低了炉渣表面张力,增大了钛渣对气泡的吸附而使得气泡稳定于渣中,从而加重了泡沫渣的形成。④TiC与TiN均与炉渣有着良好的润湿性,这种被炉渣良好润湿的固体颗粒会阻碍液膜排液和变薄,从而有利于气泡的稳定;同时,由于固体颗粒与熔渣润湿性好,使得渣焦由不润湿向润湿转化,使得CO气体在渣内形核较在渣-焦界面上容易,使得渣中孕育着大量气泡胚,构成了泡沫渣的潜在危险。⑤渣中TiO_2含量的增加,会导致炉渣表面张力的下降,同时会促进Ti(C,N)的生成,从而也会促进泡沫渣的产生,故要严格控制渣中TiO_2的含量;⑥炉内泡沫渣和炉外泡沫渣气泡来源不同,炉内泡沫渣的气泡来源于渣-铁及渣-焦间的交互反应而产生的,主要是TiO_2和FeO被C还原生成了CO气体。炉外泡沫渣的气泡主要来源于TiO_2与TiC反应产生的。⑦渣中高熔点异相质点的生成,使得炉渣性质发生改变,增加了气泡的稳定性以及使得气泡易于稳定于渣中,这是泡沫渣形成的根本原因。故要抑制泡沫渣的形成,关键在于控制渣中TiO_2的含量,防止TiO_2的过度还原,从而减少Ti(C,N)的生成。
参考文献:
[1]. 含钛炉渣中TiO_2作用浓度及炉渣粘度研究[D]. 贾娟鱼. 重庆大学. 2003
[2]. 含钛高炉渣的若干物理化学问题研究[D]. 白晨光. 重庆大学. 2003
[3]. 含硼高炉钛渣粘性特征与结构的研究[D]. 高艳宏. 重庆大学. 2012
[4]. 高钛高炉渣变稠规律的实验研究[D]. 王华. 重庆大学. 2013
[5]. 宣钢含钛高炉炉渣冶炼性能研究[D]. 魏航宇. 河北理工大学. 2009
[6]. 攀枝花含钛高炉渣资源化利用新途径[D]. 甄玉兰. 北京科技大学. 2016
[7]. 高碱度CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-TiO_2-Na_2O六元渣系脱硫性能的研究[D]. 姜喜远. 江西理工大学. 2016
[8]. 宣钢含钛高炉渣脱硫性能的实验研究[J]. 张志霞, 胡长庆, 魏航宇. 河北理工大学学报(自然科学版). 2011
[9]. 高铝高碱度中钛型高炉渣脱硫性能研究[D]. 李霞. 昆明理工大学. 2011
[10]. 高钛型高炉渣泡沫化机理的研究[D]. 马世伟. 重庆大学. 2013