《複雜原料燒結過程中鐵酸鈣熔體生成與結晶行為的研究》是依託重慶大學，由呂學偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜原料燒結過程中鐵酸鈣熔體生成與結晶行為的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂學偉
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著全球優質鐵礦資源枯竭和鐵礦石價格上漲，鋼鐵企業被迫擴大原料來源以降低生產成本，導致混合料的物理性能和化學成分複雜多變。由於缺乏對複雜原料條件下混合料燒結行為的系統認識，給燒結生產組織和產品質量控制帶來困難。為此，本項目擬通過對複雜原料條件下鐵酸鈣相熔體的產生行為、多元熔體高溫物理性質的研究，建立原料特性、燒結工藝、多元熔體性質之間的相互關係，豐富對多元熔體高溫物理性質的認識；通過多元鐵酸鈣熔體的結晶行為、結晶產物冶金性能研究，建立熔體特性、冷卻工藝、結晶產物性質之間的相互關係，系統掌握多元熔體結晶產物的高溫特性。綜合以上研究，獲得複雜原料條件下燒結過程中合理的液相控制、適宜的燒結速度和冷卻速度的控制範圍，充實鐵礦石的燒結理論，深化複雜原料條件下燒結行為的認識，為我國鋼鐵企業最佳化鐵礦粉燒結工藝提供理論支撐。
結題摘要
SiO2-Fe2O3-CaO體系， SiO2未固溶進入CaFe2O4，與CaO反應生成Ca2SiO4；Al2O3-Fe2O3-CaO體系， Al3+完全固溶進入CaFe2O4並置換出Fe3+；MgO-Fe2O3-CaO體系， MgO與Fe2O3反應生成MgFe2O4；TiO2-Fe2O3-CaO體系，TiO2與CaO生成CaTiO3；SiO2-Al2O3-MgO-Fe2O3-CaO體系，主要物相有CaFe2O4、Ca2(Fe,Mg,Si)2O5、Ca2(Fe,Al)2O5； SiO2-Al2O3-MgO-Fe2O3-TiO2-CaO體系，主要物相有CaFe2O4、MgFe2O4、Ca2SiO4、CaTiO3。採用Ca(OH)2時，分解反應發生時間較早， CaO與Fe2O3的結合可以在更低的溫度下發生。以CaCO3為原料時，CaFe2O4的生成速率在高溫下明顯較以以Ca(OH)2為原料更快。在鐵酸鈣中，增加SiO2、Al2O3、MgO在熱力學上都有利於燒結過程液相的產生，其中SiO2對促進液相產生的效果最明顯，添加TiO2則不利於燒結液相的產生。鐵酸鈣系熔體氧化鋁溶解的溶解度較大，但溶解過程較慢。Mg2+在Si4+存在時才進入複合鐵酸鈣晶格形成Ca2FewAlxMgySizO5（w+x+y+z=2），剩餘的Mg2+在Fe2O3/CaO摩爾比較高時（＞0.5）與Fe3+及O2-結合生成MgFe2O4。鐵酸鈣熔體體系氧化鋁擴散係數DAl2O3在1.86×10-7~2.45×10-6 cm2•s-1範圍內。SiO2在鐵酸鈣中的溶解相對容易，熔體中不含Si4+時，只有Al3+能夠取代Fe3+進入晶格形成Ca2FexAlyO5（x+y =2）固溶體；當熔體中含有較低含量（1-2wt%）的Si4+時，Mg2+得以同Si4+一起進入鐵酸鈣晶格形成含鎂複合鐵酸鈣Ca2FewAlxMgySizO5（w+x+y+z=2）；當熔體中的Si4+含量進一步增加時，Mg2+同Si4+不再進入鐵酸鈣晶格，而是單獨結合生成MgSiO3。SiO2溶解速率隨Fe2O3/CaO質量比的增加呈現減小的趨勢。初渣中MgO含量增加有利於SiO2的溶解。複合鐵酸鈣在Al2O3和MgO上的潤濕性都非常好。在Al2O3基片上，大約200s表觀接觸角接近平衡接觸角;氧化鎂基片上，約500秒後，鐵酸鈣的鋪展才接近平衡。
