CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO渣系热力学性能的研究

摘要

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的热力学性能对于熔融还原铁水的质量具有重要影响。系统研究了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系FetO活度、硫容量、磷容量等热力学参数，并对该渣系的各组元活度进行了模拟计算，研究结果可为提高熔融还原铁水质量提供理论基础。
　　利用Mo| Mo+MoO2|ZrO2(MgO)| Fe+(FeO)+Ag|Fe固体电解质电池技术测定了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的FetO活度，研究了炉渣成分、反应温度和气氛条件对FetO活度的影响。结果表明:五元渣系的FetO活度受炉渣成分、温度和氧分压的影响显著。当温度和三元碱度不变时，MgO含量在5％～10％范围内增加，炉渣的FetO活度减小;MgO含量继续增加，FetO活度随之增加。当二元碱度不变时，FetO活度随FetO含量的增加而增大。FetO活度随二元碱度的升高而增大;温度对FetO活度的影响与体系的气氛有关。在纯Ar气氛条件下，温度对FetO活度的影响不明显。当温度一定时，FetO活度随体系氧分压的升高而增大;当CO、CO2和Ar配比一定时，FetO活度随温度的升高而增加。
　　采用气—渣平衡法测定了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的硫容量，研究了炉渣成分、反应温度和气氛对该渣系硫容量的影响。结果表明:当温度和体系气氛一定时，五元渣系的硫容量随着MgO含量的升高而降低，随FetO含量或碱度的升高而增大;在炉渣成分和CO、CO2、SO2、Ar配比一定的条件下，硫容量随着温度的升高而降低;在一定的温度下，硫容量随体系氧分压的升高而增加。
　　采用气—渣—金平衡法测定了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的磷容量，研究了炉渣成分、反应温度和气氛等因素对磷容量的影响。结果表明:在反应温度、三元碱度、Al2O3和FetO含量一定时，炉渣的磷容量随MgO含量升高而减小。当反应温度一定时，磷容量随二元碱度或FetO含量的增加而增大;在一定的炉渣成分和体系氧分压条件下，磷容量随反应温度的升高而降低;当反应温度和炉渣成分不变时，磷容量随体系氧分压的增加而增大。
　　利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO五元渣系的组元活度计算模型，分析了炉渣成分与各组元活度间的关系。结果表明:当二元碱度一定时，随着MgO含量的增加，炉渣的MgO、CaO和FetO活度均增大，SiO2活度显著降低，Al2O3活度略有上升;随着FetO含量的增加，FeO活度和CaO活度升高，SiO2活度降低，Al2O3活度略有增加，MgO活度先升高后降低;炉渣的二元碱度增加，MgO活度先升高后降低，FetO活度和CaO活度明显升高，Al2O3活度略有升高。当二元碱度低于1.3时，SiO2活度随二元碱度的增加而降低，之后SiO2活度受碱度的影响不大。

目录

声明

摘要

引言

第1章 绪论

1．1 炉渣的组成和作用

1．1．1 炉渣的组成

1．1．2 炉渣在冶炼过程中的作用

1．2 炉渣的结构和性能

1．2．1 炉渣的结构

1．2．2 炉渣的主要物理化学性能

1．3 炉渣硫容量的研究现状

1．3．1 气—渣—金平衡法测定硫容量

1．3．2 渣—金平衡法测定硫容量

1．3．3 硫容量预测模型的应用

1．4 炉渣磷容量的研究现状

1．5 炉渣组元活度的研究现状

1．5．1 组元活度试验测定研究

1．5．2 组元活度计算模型研究

1．5．3 FetO活度的研究现状

1．6 课题的提出及主要研究内容

第2章 CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FetO五元渣系FetO活度的研究

2．1 试验原理

2．1．1 ZrO2固体电解质

2．1．2 渣系FetO活度的测定与计算

2．2 试验设备

2．3 试验方法

2．3．1 原料的准备

2．3．2 操作步骤

2．3．3 试验误差分析

2．3．4 平衡时间的确定

2．4 试验方案

2．5 试验结果与分析

2．5．1 MgO含量对氧化铁活度的影响

2．5．2 FetO含量对氧化铁活度的影响

2．5．3 碱度对氧化铁活度的影响

2．5．4 温度对氧化铁活度的影响

2．5．5 气氛对氧化铁活度的影响

2．6 小结

第3章 CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FetO五元渣系硫容量的研究

3．1 试验原理

3．2 试验方法

3．2．1 原料的准备

3．2．2 试验设备及步骤

3．3．3 试验方案

3．3 试验结果分析

3．3．1 MgO含量对硫容量的影响

3．3．2 FetO含量对硫容量的影响

3．3．3 碱度对硫容量的影响

3．3．4 温度对硫容量的影响

3．3．5 气氛对硫容量的影响

3．4 小结

第4章 CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FetO五元渣系磷容量的研究

4．1 试验原理

4．2 试验方法

4．2．1 原料的准备

4．2．2 试验步骤

4．2．3 试验方案

4．3 结果分析与讨论

4．3．1 磷容量与MgO含量的关系

4．3．2 磷容量与FetO含量的关系

4．3．3 磷容量与碱度的关系

4．3．4 磷容量与温度的关系

4．3．5 磷容量与气氛的关系

4．4 小结

第5章 CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO五元渣系组元活度的模拟计算

5．1 炉渣组元活度计算模型的建立

5．1．1 结构单元的确立

5．1．2 计算模型

5．2 计算结果及讨论

5．2．1 MgO含量对各组元活度的影响

5．2．2 FeO含量对各组元活度的影响

5．2．3 二元碱度对各组元活度的影响

5．2．4 Al2O3含量对各组元活度的影响

5．3 小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读博士学位期间的研究成果、发表的论文

作者简介