本文介紹了高爐渣的存在形式、研究方法、形成原理及高爐渣在制備微晶玻璃、處理水污染、農(nóng)業(yè)上、生產(chǎn)建筑材料、高溫相變材料、稀土直接合金化等領域的應用。以包鋼含稀土高爐渣作為研究對象,采用直接合金化冶煉稀土鋼,使稀土元素進入鋼中達到直接合金化的目的。利用共存理論模型建立CaO-SiO _2-Al _2O _3-MgO-CaF _2-Ce _2O _3六元渣系。利用Matlab編程并采用Newton下山法迭代計算出各結構單元的活度。通過研究溫度范圍為1370℃-1620℃時不同堿度的熔渣中Ce_2 O_3的活度變化情況得出。堿度為1.0時,溫度為1370℃時高爐渣中Ce _2 O_3的活度最大,最大為0.0081。將錫粒5g,R為1.0、1.4、1.7、2.0、2.3包鋼新配高爐渣5克和高純鋁克依次放入高溫管式爐中升溫到1550℃,得出隨著堿度的升高錫金屬中Ce的含量從4.51ppm逐漸降低為1.85ppm,與利用共存理論模型建立六元渣系活度理論計算的規(guī)律一致。鋁熱還原包鋼稀土高爐渣中稀土元素的微觀過程為:SiO_2?Al _9Si?Si。其次是被Al還原出來的硅元素繼續(xù)進行脫氧還原反應得到CaSi_2。在30Kg中頻感應爐中進行了直接合金化實驗,加入10Kg純鐵、100g高爐渣和40g鋁粉,10min時進入鋼液中Ce的含量為3.5ppm,Ce的還原率8.05%。加入10g還原劑鋁,鋼液中的夾雜物由于鋁脫氧形成的Al _2 O_3夾雜以及含有MgO的復合夾雜物。加入20g還原劑鋁,鋼液中形成了MnS夾雜和MnO夾雜。M氧化為MnO,沉淀在Al_2 O_3-MgO類夾雜物的表面,最終形成Al_2 O_3-MgO-MnO的復合夾雜。加入30g還原劑鋁,鋼液中內(nèi)部球形夾雜物中Al、Ce、和O含量很高,同時還出現(xiàn)較多內(nèi)部為C e_2 O_3-A l O_3,外圍包裹著Al _2 O_3或者CaO的復合夾雜物。鋼液中還原出來的稀土與氧的結合能大,可能形成稀土鋁酸鹽CeAlO_3。
【學位單位】：內(nèi)蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TF845;X758
【部分圖文】：

圖 3.1 1370℃-1620℃時不同堿度的熔渣中2 3Ce O 的活度變化情況圖（a）為 1370℃下不同堿度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當高爐渣的堿度為 1.0 時高爐渣中的 的活度最大為 0.0081，堿度為 2.3 時高爐渣中的 的活度最小為 0.0047，隨著堿度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（b）為 1420℃下不同堿度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當高爐渣的堿度為 1.0 時高爐渣中的 的活度最大為 0.0080，堿度為 2.3 時高爐渣中的的活度最小為 0.0047，隨著堿度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（c）為 1470℃下不同堿度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當高爐渣的堿度為 1.0 時高爐渣中的 的活度最大為 0.008，堿度為 2.3 時高爐渣中的 的活度最小為 0.0046.隨著堿度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（d）為 1520℃下不同堿度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當高爐渣的堿度為 1.0 時高爐渣中的的活度最大為 0.0079，堿度為 2.3 時高爐渣中的 的活度最小為 0.0046 隨著堿度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（e）為 1570℃下不同堿度對高爐渣中

圖 3.2 溫度對不同堿度的高爐渣中組元 活度的影響圖（a）為堿度為 1.0 時不同溫度對高爐渣中2 3Ce O 活度的影響，從圖中可以看出當溫度為 1370℃時高爐渣中 的的活度最大為 0.0081，溫度為 1620℃時高爐渣中的 的活度最小為 0.0077，隨著溫度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（b）為堿度為 1.4 時不同溫度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當溫度為 1370℃時高爐渣中的 的活度最大為 0.0073，溫度為 1620℃時高爐渣中的的活度最小為 0.0059，隨著溫度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（c）為堿度為 1.7 時不同溫度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當溫度為1370℃時高爐渣中的 的活度最大為 0.0062，溫度為 1620℃時高爐渣中的的活度最小為 0.0059，隨著溫度的提高高爐渣的活度逐漸降低。圖（d）為堿度為 2.0 時不同溫度對高爐渣中 活度的影響，從圖中可以看出當溫度為1370℃時高爐渣中的 的活度最大為 0.0053，溫度為 1620℃時高爐渣中的的活度最小為 0.0051，隨著溫度的提高高爐渣的活度下降趨勢不太明顯呈下

放入定制的小坩堝里。升溫到 1550℃，保溫 3 小時后隨爐冷卻取樣并用鋸條取 1 克樣品，采用液-液萃取王水酸溶液將樣品進行化學消解成液體樣品后定容，再利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀檢測錫金屬中鈰的含量，如下圖 3.3 所示：圖 3.3 1550℃下不同堿度稀土鈰的含量從圖 3.3 中可以看出：在同一溫度下。隨著堿度的升高錫金屬中稀土鈰含量從4.51ppm 逐 漸 降 低 為 1.85ppm ， 與 利 用 共 存 理 論 模 型 建 立2 2 3 2 2 3CaO-SiO -Al O -MgO-CaF -Ce O 六元渣系活度理論計算的規(guī)律一致。3.6 鋁熱還原行為過程本研究采用鋁熱法在熔融狀態(tài)下對含稀土高爐渣進行還原�？蛇�原出高爐渣稀土元素鑭和鈰并進入鋼液中起到合金化的作用。圖 1 為含鋁高爐渣壓塊后經(jīng)過高溫處理后進行 XRD 物相檢測，由 XRD 圖譜分析得出含鋁高爐渣經(jīng)過鋁還原反應后，還原產(chǎn)物主要含有硅、9Al Si 、2CaSi 、2 7CaAl SiO 和2 4MgAl O 等。由于高爐渣中自身稀土元素含量比較少，在 XRD 物相檢測上不能直觀的反應出還原產(chǎn)物，需要進一

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本文編號：2808842