CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FetO渣系热力学性能的研究

论文摘要

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,A1203活度略有上升；随着FetO含量的增加,FeO活度和CaO活度升高,Si02活度降低,A1203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,A1203活度略有升高。当二元碱度低于1.3时,Si02活度随二元碱度的增加而降低,之后Si02活度受碱度的影响不大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• tO活度的研究现状'>1.5.3 Fe_tO活度的研究现状
• 1.6 课题的提出及主要研究内容
• 2-MgO-Al₂O₃-Fe_tO五元渣系Fe_tO活度的研究'>第2章 CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-Fe_tO五元渣系Fe_tO活度的研究
• 2.1 试验原理
• 2固体电解质'>2.1.1 ZrO₂固体电解质
• tO活度的测定与计算'>2.1.2 渣系Fe_tO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
• tO含量对氧化铁活度的影响'>2.5.2 Fe_tO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
• 2-MgO-Al₂O₃-Fe_tO五元渣系硫容量的研究'>第3章 CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-Fe_tO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
• 3.2.3 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
• tO含量对硫容量的影响'>3.3.2 Fe_tO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
• 2-MgO-Al₂O₃-Fe_tO五元渣系磷容量的研究'>第4章 CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-Fe_tO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
• tO含量的关系'>4.3.2 磷容量与Fe_tO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
• 2-MgO-Al₂O₃-FeO五元渣系组元活度的模拟计算'>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
• 2O₃含量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