金屬(jīnshǔ)熱還原法制備高鈦鐵及其熔渣物理化學性質的研究XXXXXX上海大學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型渣系電導率測定B型渣系電導率測定C型渣系電導率測定3.結論共二十三頁1.1研究(yánjiū)背景制約鈦回收率的主要(zhǔyào)因素：研究內容是由于鋁熱法反應劇烈，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的時間，使金屬熔體與熔渣充分分離。為了延長渣熔融狀態的時間，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間，而不需要再加入能量，達到提高回收率，降低成本的目的。研究冶煉過程中CaO．A1203．CaF2系的物理化學性能，探討其對冶煉過程的影響，對確定冶煉工藝參數，優化冶煉高鈦鐵技術經濟指標，具有指導意義。共二十三頁1.2

實驗(shíyàn)原料及裝置實驗(shíyàn)試劑實驗設備共二十三頁1.3高鈦鐵熔渣初晶溫度(wēndù)測定初晶溫度(wēndù)：是指固態完全轉變為均一液態時的溫度，即液相線溫度。初晶溫度的測量方法及原理（步冷曲線法）：純物質有固定的熔化點，對應的冷卻曲線有一水平階段，表示結晶的臨界點。而熔渣不會出現明顯的折點，結晶開始時由于結晶潛熱，致使溫度的下降變慢，在冷卻曲線上出現了一個轉折點；結晶終了后，不再放出結晶潛熱，溫度下降變快，于是又出現一個轉折點。若結晶潛熱足夠大，足夠彌補冷卻降低的溫度，那么冷卻曲線會出現一個平臺，通常認為這個平臺或轉折點對應的溫度就是初晶溫度共二十三頁測定初晶溫度(wēndù)的實驗步驟渣樣制備(zhìbèi)，加熱保溫驗證熔渣是否熔化測量初晶溫度升溫，將坩堝內的熔渣倒出，盛下一個渣樣，繼續測量測溫裝置圖1.3高鈦鐵熔渣初晶溫度測定共二十三頁1.4實驗結果(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。有文獻表明氟化物的助熔機制為：在熔體中，F-離子可以打斷O和Al、Ca的結合鍵，代替氧離子與鈣鋁離子結合；F一離子進入由Al—O形成的網絡(wǎngluò)中，使原來的橋氧鍵變為非橋氧鍵，從而打斷了A1．O之間的連接，形成斷網，進而降低熔渣的初晶溫度。共二十三頁1.4實驗(shíyàn)結果與討論圖2.三組母渣物相分析(fēnxī)結果步冷曲線結果顯示熔渣存在一定的過冷度；渣中加入CaF2，物相為CaAl204、Ca2A1F7、Ca2A1306F等復雜化合物，這表明F．離子破壞了A1—O之間的連接，達到了助熔效果。圖1.步冷曲線共二十三頁1.5.1A型渣系熔渣初晶溫度(wēndù)實驗MgO加入(jiārù)量0-8％，A1203、CaO、CaF2三者之間的質量比以A1為基準保持不變。A型渣系組成共二十三頁1.5.1A型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實驗圖1.A型渣系的初晶溫度測定(cèdìng)結果圖2.A2渣的物相分析結果圖1：MgO含量為2％時（A2），初晶溫度最高為1435℃。MgO含量為8％時（A5），初晶溫度最低為1366℃。從得到的測試結果看，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測試結果，對比A1渣的測試結果，可知渣中鎂鋁尖晶石（MgAl2O4或MgO·Al2O3）相的出現可能導致了A2渣初晶溫度的升高。共二十三頁1.5.2B型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實驗在A型渣系的基礎上，進一步提高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)實驗圖1.B型渣系初晶溫度測試(cèshì)結果圖2.B2渣的物相分析結果圖1：MgO的含量為2％時，初晶溫度最高為1478℃；MgO的含量為8％時，初晶溫度最低為1414℃。圖2：為B2渣的XRD測試結果，對比B1渣的XRD測試結果，可知渣中鎂鋁尖晶石相的出現可能導致了B2渣初晶溫度的升高。共二十三頁1.5.3C型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實驗在B型渣系的基礎上，為進一步提高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果如圖所示，與前兩組渣系不同(bùtónɡ)的是，C2并沒有表現出最高溫度值；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在一定范圍內有改善渣初晶溫度的作用。C型渣的初晶溫度(wēndù)測量結果1.5.3C型渣系熔渣初晶溫度實驗共二十三頁1.5.3C型渣系熔渣(rónɡzhā)初晶溫度實驗圖1.C2渣的物相分析(fēnxī)結果圖2.C5渣的物相分析結果圖1，圖2分別為C2、C4渣的XRD測試結果。C2渣中氟化鎂相的出現可能使得初晶溫度下降，C4渣中大量鎂鋁尖晶石相的產生可能導致了其初晶溫度的升高。共二十三頁1.6結果(jiēguǒ)比較初晶溫度(wēndù)結果比較三組渣系中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型的鋁鈣質量比最低，C型的鋁鈣質量比最高；實驗結果和經濟角度考慮，建議以C型母渣為基準配渣。共二十三頁2電導率測定(cèdìng)在電弧爐冶煉過程中，熔渣的電導率是一項重要的性質，直接影響冶煉過程正常進行(jìnxíng)。電鋁熱法冶煉高鈦鐵是在電弧爐中完成，因此，高鈦鐵熔渣電導率的優劣將直接影響冶煉過程。若熔渣電導率不合適，將導致起弧的性質較差，進而影響爐內溫度，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率，交流四探針法測定熔鹽電導率的原理圖圖中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，外側兩根電極(即a、d)與精密電阻箱串接在交流電源上，構成閉合回路，內側兩根電極(b、c)接數字電壓表。由于Rs和Rx是串聯的，則Is=Ix，故Ux／Rx=Us／Rsl／S一電導池常數，cm-1；Rx一熔渣電阻，Q共二十三頁2.2AL2O3-CaO-CaF2系熔渣(rónɡzhā)電導率實驗實驗測定了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)溫度下的電導率值。A1，B1，C1電導率測定結果隨著CaF2在組成中所占比例的增加，電導率不斷增大。這是因為加入到渣中的CaF2不僅可使復雜陰離子解體，有利于離子的遷移，還能夠增加導電性很強的簡單離子(Ca2+、F-)的含量，因而導致熔渣的電導率顯著增大;隨著溫度升高，電導率不斷增大。這是因為高溫有利于離子遷移。共二十三頁2.3A,B,C型渣系熔渣電導率實驗(shíyàn)結果A型渣電導率測試(cèshì)結果實驗溫度點是各型渣的初晶溫度值B型渣電導率測試結果C型渣電導率測試結果結論：幾組渣系的電導率值均會隨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結論(jiélùn)綜上所述，實驗證明其它條件相同時.初晶溫度低的渣樣相同溫度下電導率比較高，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，同時可以提高熔渣的電導率。作者認為52.8%A1203-31.5%Ca0-7.7%CaF2-8%Mg0的熔渣性質較佳。共二十三頁4.未來(wèilái)計劃謝謝(xièxie)共二十三頁內容(nèiróng)總結金屬熱還原法制備高鈦鐵及其。圖1：MgO含量(