高鈦鐵物化性質(zhì)

金屬(jīnshǔ)熱還原法制備高鈦鐵及其熔渣物理化學(xué)性質(zhì)的研究XXXXXX上海大學(xué)1共二十三頁框架(kuànɡjià)1.高鈦鐵熔渣的初晶溫度(wēndù)測定2.高鈦鐵熔渣電導(dǎo)率測定A型渣系初晶溫度測定B型渣系初晶溫度測定C型渣系初晶溫度測定A型渣系電導(dǎo)率測定B型渣系電導(dǎo)率測定C型渣系電導(dǎo)率測定3.結(jié)論共二十三頁1.1研究(yánjiū)背景制約鈦回收率的主要(zhǔyào)因素：研究內(nèi)容是由于鋁熱法反應(yīng)劇烈，熔渣中夾雜金屬熔滴，使熔渣中含鈦較高，為了提高回收率就必須延長熔渣熔融狀態(tài)的時(shí)間，使金屬熔體與熔渣充分分離。為了延長渣熔融狀態(tài)的時(shí)間，決定從降低熔渣的初晶溫度入手，這樣可以延長熔渣熔融的時(shí)間，而不需要再加入能量，達(dá)到提高回收率，降低成本的目的。研究冶煉過程中CaO．A1203．CaF2系的物理化學(xué)性能，探討其對冶煉過程的影響，對確定冶煉工藝參數(shù)，優(yōu)化冶煉高鈦鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，具有指導(dǎo)意義。共二十三頁1.2

實(shí)驗(yàn)(shíyàn)原料及裝置實(shí)驗(yàn)(shíyàn)試劑實(shí)驗(yàn)設(shè)備共二十三頁1.3高鈦鐵熔渣初晶溫度(wēndù)測定初晶溫度(wēndù)：是指固態(tài)完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫灰簯B(tài)時(shí)的溫度，即液相線溫度。初晶溫度的測量方法及原理（步冷曲線法）：純物質(zhì)有固定的熔化點(diǎn)，對應(yīng)的冷卻曲線有一水平階段，表示結(jié)晶的臨界點(diǎn)。而熔渣不會(huì)出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)，結(jié)晶開始時(shí)由于結(jié)晶潛熱，致使溫度的下降變慢，在冷卻曲線上出現(xiàn)了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；結(jié)晶終了后，不再放出結(jié)晶潛熱，溫度下降變快，于是又出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。若結(jié)晶潛熱足夠大，足夠彌補(bǔ)冷卻降低的溫度，那么冷卻曲線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)平臺，通常認(rèn)為這個(gè)平臺或轉(zhuǎn)折點(diǎn)對應(yīng)的溫度就是初晶溫度共二十三頁測定初晶溫度(wēndù)的實(shí)驗(yàn)步驟渣樣制備(zhìbèi)，加熱保溫驗(yàn)證熔渣是否熔化測量初晶溫度升溫，將坩堝內(nèi)的熔渣倒出，盛下一個(gè)渣樣，繼續(xù)測量測溫裝置圖1.3高鈦鐵熔渣初晶溫度測定共二十三頁1.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果(jiēguǒ)與討論在A1203一CaO．CaF2渣系中，A1渣CaF2含量最高，其初晶溫度最低，這表明CaF2具有助熔作用。有文獻(xiàn)表明氟化物的助熔機(jī)制為：在熔體中，F(xiàn)-離子可以打斷O和Al、Ca的結(jié)合鍵，代替氧離子與鈣鋁離子結(jié)合；F一離子進(jìn)入由Al—O形成的網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)中，使原來的橋氧鍵變?yōu)榉菢蜓蹑I，從而打斷了A1．O之間的連接，形成斷網(wǎng)，進(jìn)而降低熔渣的初晶溫度。共二十三頁1.4實(shí)驗(yàn)(shíyàn)結(jié)果與討論圖2.三組母渣物相分析(fēnxī)結(jié)果步冷曲線結(jié)果顯示熔渣存在一定的過冷度；渣中加入CaF2，物相為CaAl204、Ca2A1F7、Ca2A1306F等復(fù)雜化合物，這表明F．離子破壞了A1—O之間的連接，達(dá)到了助熔效果。圖1.步冷曲線共二十三頁1.5.1A型渣系熔渣初晶溫度(wēndù)實(shí)驗(yàn)MgO加入(jiārù)量0-8％，A1203、CaO、CaF2三者之間的質(zhì)量比以A1為基準(zhǔn)保持不變。A型渣系組成共二十三頁1.5.1A型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實(shí)驗(yàn)圖1.A型渣系的初晶溫度測定(cèdìng)結(jié)果圖2.A2渣的物相分析結(jié)果圖1：MgO含量為2％時(shí)（A2），初晶溫度最高為1435℃。MgO含量為8％時(shí)（A5），初晶溫度最低為1366℃。從得到的測試結(jié)果看，渣中添加一定量得MgO可以起到助熔的作用。圖2：為A2渣的XRD測試結(jié)果，對比A1渣的測試結(jié)果，可知渣中鎂鋁尖晶石（MgAl2O4或MgO·Al2O3）相的出現(xiàn)可能導(dǎo)致了A2渣初晶溫度的升高。共二十三頁1.5.2B型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實(shí)驗(yàn)在A型渣系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高A1203的含量，降低CaF2的含量。B型渣系的組成如下(rúxià)表所示，配料時(shí)原則同上。B型渣配料組成共二十三頁1.5.2B型渣系熔渣初晶溫度(wēndù)實(shí)驗(yàn)圖1.B型渣系初晶溫度測試(cèshì)結(jié)果圖2.B2渣的物相分析結(jié)果圖1：MgO的含量為2％時(shí)，初晶溫度最高為1478℃；MgO的含量為8％時(shí)，初晶溫度最低為1414℃。圖2：為B2渣的XRD測試結(jié)果，對比B1渣的XRD測試結(jié)果，可知渣中鎂鋁尖晶石相的出現(xiàn)可能導(dǎo)致了B2渣初晶溫度的升高。共二十三頁1.5.3C型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實(shí)驗(yàn)在B型渣系的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高A1203的含量，并保證(bǎozhèng)CaF2的含量在8％左右，故所選C型渣系的組成如下表所示，配料時(shí)原則同上。選C型渣系的組成共二十三頁C型渣系的初晶溫度測定結(jié)果如圖所示，與前兩組渣系不同(bùtónɡ)的是，C2并沒有表現(xiàn)出最高溫度值；與前兩組渣系相同的是，C5依然是最低初晶溫度渣型，表明MgO在一定范圍內(nèi)有改善渣初晶溫度的作用。C型渣的初晶溫度(wēndù)測量結(jié)果1.5.3C型渣系熔渣初晶溫度實(shí)驗(yàn)共二十三頁1.5.3C型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實(shí)驗(yàn)圖1.C2渣的物相分析(fēnxī)結(jié)果圖2.C5渣的物相分析結(jié)果圖1，圖2分別為C2、C4渣的XRD測試結(jié)果。C2渣中氟化鎂相的出現(xiàn)可能使得初晶溫度下降，C4渣中大量鎂鋁尖晶石相的產(chǎn)生可能導(dǎo)致了其初晶溫度的升高。共二十三頁1.6結(jié)果(jiēguǒ)比較初晶溫度(wēndù)結(jié)果比較三組渣系中A5型初晶溫度最低，B2型初晶溫度最高，C型居中；三種母渣中A型的鋁鈣質(zhì)量比最低，C型的鋁鈣質(zhì)量比最高；實(shí)驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)濟(jì)角度考慮，建議以C型母渣為基準(zhǔn)配渣。共二十三頁2電導(dǎo)率測定(cèdìng)在電弧爐冶煉過程中，熔渣的電導(dǎo)率是一項(xiàng)重要的性質(zhì)，直接影響冶煉過程正常進(jìn)行(jìnxíng)。電鋁熱法冶煉高鈦鐵是在電弧爐中完成，因此，高鈦鐵熔渣電導(dǎo)率的優(yōu)劣將直接影響冶煉過程。若熔渣電導(dǎo)率不合適，將導(dǎo)致起弧的性質(zhì)較差，進(jìn)而影響爐內(nèi)溫度，最終影響高鈦鐵冶煉的回收率。研究背景：共二十三頁2.1測量(cèliáng)電導(dǎo)率的方法與原理本研究采用交流四探針(tànzhēn)法測定高溫熔體的電導(dǎo)率，交流四探針法測定熔鹽電導(dǎo)率的原理圖圖中a、b、C、d為四根互相平行的鉑絲制成的電極，插入熔體3中，電流由交流電源l供給，外側(cè)兩根電極(即a、d)與精密電阻箱串接在交流電源上，構(gòu)成閉合回路，內(nèi)側(cè)兩根電極(b、c)接數(shù)字電壓表。由于Rs和Rx是串聯(lián)的，則Is=Ix，故Ux／Rx=Us／Rsl／S一電導(dǎo)池常數(shù)，cm-1；Rx一熔渣電阻，Q共二十三頁2.2AL2O3-CaO-CaF2系熔渣(rónɡzhā)電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)測定了A1(49．9%A1203、35．8%CaO、14．30%CaF2)，B1(55．3%A1203、38．4％CaO、6．3％CaF2)，C1(57．4％A1203、34．2％CaO、8．4％CaF2)三組母渣不同(bùtónɡ)溫度下的電導(dǎo)率值。A1，B1，C1電導(dǎo)率測定結(jié)果隨著CaF2在組成中所占比例的增加，電導(dǎo)率不斷增大。這是因?yàn)榧尤氲皆械腃aF2不僅可使復(fù)雜陰離子解體，有利于離子的遷移，還能夠增加導(dǎo)電性很強(qiáng)的簡單離子(Ca2+、F-)的含量，因而導(dǎo)致熔渣的電導(dǎo)率顯著增大;隨著溫度升高，電導(dǎo)率不斷增大。這是因?yàn)楦邷赜欣陔x子遷移。共二十三頁2.3A,B,C型渣系熔渣電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)(shíyàn)結(jié)果A型渣電導(dǎo)率測試(cèshì)結(jié)果實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)是各型渣的初晶溫度值B型渣電導(dǎo)率測試結(jié)果C型渣電導(dǎo)率測試結(jié)果結(jié)論：幾組渣系的電導(dǎo)率值均會(huì)隨Mg0含量的增加而增大;同系列渣系中，初晶溫度相對一較低的渣型，其電導(dǎo)率值相對較大;溫度對三組不同渣系均存在較大影響。共二十三頁3結(jié)論(jiélùn)綜上所述，實(shí)驗(yàn)證明其它條件相同時(shí).初晶溫度低的渣樣相同溫度下電導(dǎo)率比較高，所以，熔渣中添加少量的CaF2和Mg0不僅有利于降低(jiàngdī)熔渣初晶溫度，同時(shí)可以提高熔渣的電導(dǎo)率。作者認(rèn)為52.8%A1203-31.5%Ca0-7.7%CaF2-8%Mg0的熔渣性質(zhì)較佳。共二十三頁4.未來(wèilái)計(jì)劃謝謝(xièxie)共二十三頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)金屬熱還原法制備高鈦鐵及其。圖1：MgO含量(