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钛铁渣加入量对钛基铝酸盐水泥性能的影响

耐火与石灰 2024年第2期49卷 10-11,17页

作者：张康康马淑龙苏玉柱杨晨刘磊李燕京罗华明北京金隅通达耐火技术有限公司北京100085

为了研究冶金固废钛铁渣制备钛基铝酸盐水泥的可行性,试验以钛铁渣和氧化钙为原料,以0.7、0.8和0.9这3个铝酸盐碱度系数确定3组不同水泥生料的配比,通过电炉1350℃保温30 min烧成制备了相应的钛基铝酸盐水泥试样,并对试样的微观结构、... 详细信息

为了研究冶金固废钛铁渣制备钛基铝酸盐水泥的可行性,试验以钛铁渣和氧化钙为原料,以0.7、0.8和0.9这3个铝酸盐碱度系数确定3组不同水泥生料的配比,通过电炉1350℃保温30 min烧成制备了相应的钛基铝酸盐水泥试样,并对试样的微观结构、物相组成、凝结时间和结合强度进行了检测分析。结果表明,随着钛铁渣加入比例的降低,配料中Al_(2)O_(3)含量逐渐减少,CaO含量逐渐增加,合成的钛基铝酸盐水泥的CA相逐渐增加,CA_(2)相逐渐减少,相应地凝结时间逐渐缩短,1天与3天的抗折强度及耐压强度逐渐提高。

关键词：钛铁渣钛基铝酸盐水泥微观结构抗折强度耐压强度

钛铁渣制备含TiCN复合材料及其反应动力学

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耐火材料 2022年第2期56卷 131-136页

作者：郭梦真梁永和聂建华蔡曼菲冯立鞠茂奇刘艳丽姜广森刘梦玄武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 锦州国泰实业有限公司辽宁锦州121000

为了实现钛铁渣的有效利用,以钛铁渣、焦炭和SiO_(2)为原料通过碳热还原氮化法制备了含TiCN的复合材料,研究了工艺条件对反应产物的影响。TiCN的最佳合成条件为在流动氮气下经1400℃保温4 h,且焦炭加入量的增加可促进TiCN的生成。采用Ki... 详细信息

为了实现钛铁渣的有效利用,以钛铁渣、焦炭和SiO_(2)为原料通过碳热还原氮化法制备了含TiCN的复合材料,研究了工艺条件对反应产物的影响。TiCN的最佳合成条件为在流动氮气下经1400℃保温4 h,且焦炭加入量的增加可促进TiCN的生成。采用Kissinger法、Ozawa法和Coats-Redfern法研究了以钛铁渣为原料制备TiCN的反应非等温动力学。反应的最概然机制函数为G(α)=[-ln(1-α)]^(3),反应机制为随机成核和随后生长,反应级数n=3。反应的活化能E=115.34 kJ·moL^(-1),指前因子A=6.76×10^(47) min^(-1)。

关键词： TiCN 钛铁渣碳热还原氮化法反应动力学

钛铁渣加入量对Al_(2)O_(3)-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

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耐火材料 2023年第4期57卷 351-355页

作者：龙图顾华志张美杰黄奥邱文冬武汉科技大学、省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 上海宝钢工业技术服务有限公司上海201900

为合理利用钛铁渣进而缓解资源紧张,以矾土熟料、致密刚玉、SiC、α-Al_(2)O_(3)微粉、SiO_(2)微粉、Si粉为主要原料,添加质量分数分别为0、11.2%、22.4%、33.6%、44.8%和56.0%的钛铁渣等量替代矾土熟料,于1450℃保温3 h热处理后制备了A... 详细信息

为合理利用钛铁渣进而缓解资源紧张,以矾土熟料、致密刚玉、SiC、α-Al_(2)O_(3)微粉、SiO_(2)微粉、Si粉为主要原料,添加质量分数分别为0、11.2%、22.4%、33.6%、44.8%和56.0%的钛铁渣等量替代矾土熟料,于1450℃保温3 h热处理后制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C浇注料,研究钛铁渣的加入量对浇注料性能的影响。结果表明:1)随着钛铁渣加入量的增多,浇注料的体积密度降低,显气孔率增加,常温强度总体呈下降趋势,但同时会在一定程度上提高浇注料的高温抗折强度和抗热震性;2)钛铁渣的引入带来过多的气孔为氧气的扩散提供了更多通道,且经氧化处理后由钛铁渣引入的杂质会生成较多液相,使得浇注料结构疏松,显著降低抗氧化性能;3)钛铁渣与熔渣反应会生成镁铝尖晶石,能够阻止熔渣的进一步侵蚀,提高其抗渣侵蚀性。综合考虑,钛铁渣的最佳加入量为56.0%(w)。

关键词：钛铁渣矾土熟料 Al_(2)O_(3)-SiC-C浇注料抗氧化性抗热震性

钛铁渣加入量对高铝矾土浇注料抗渣性能的影响

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陶瓷学报 2017年第2期38卷 163-167页

作者：李雪松谈凯强魏崇阳周佳昌邹宜名赵惠忠张寒武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

以钛铁渣部分替代高铝矾土,研究了钛铁渣加入量对浇注料烧结及抗渣侵蚀性能的影响。采用ICP和SEM等分析测试技术对浇注料试样进行了表征。结果表明:随着钛铁渣加入量的增大,浇注料试样的致密度增强,冷态强度增大,钛铁渣中的低熔相可促... 详细信息

以钛铁渣部分替代高铝矾土,研究了钛铁渣加入量对浇注料烧结及抗渣侵蚀性能的影响。采用ICP和SEM等分析测试技术对浇注料试样进行了表征。结果表明:随着钛铁渣加入量的增大,浇注料试样的致密度增强,冷态强度增大,钛铁渣中的低熔相可促进试样的烧结;钛铁渣易与熔渣反应,增大熔渣的粘度,进而和原质层形成分界,阻止熔渣的进一步侵蚀与渗透;结合浇注料试样的荷重软化点温度与静态抗渣试样的微观形貌分析,钛铁渣加入量以40wt.%为宜。

关键词：钛铁渣高铝矾土浇注料抗渣侵蚀

钛铁渣、钒铁渣和还原铝铬渣的基本性能及回收循环利用的研究

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钛铁渣、钒铁渣和还原铝铬渣的基本性能及回收循环利用的研究

作者：李晨晨武汉科技大学

学位级别：硕士

炉渣作为工业生产中的固体废物,具有产量大、组成复杂、性质多变、危害环境等特征,对其妥善安置和处理一直是科研工作者的研究重点。而随着高炉大型化、长寿化的发展,对洁净钢的要求越来越高,对高性能耐火材料的需求量增加。当前优质耐... 详细信息

炉渣作为工业生产中的固体废物,具有产量大、组成复杂、性质多变、危害环境等特征,对其妥善安置和处理一直是科研工作者的研究重点。而随着高炉大型化、长寿化的发展,对洁净钢的要求越来越高,对高性能耐火材料的需求量增加。当前优质耐火原材料的产量逐年下降,价格不断攀升,寻求性能相当、价格低廉、来源广泛的替代品迫在眉睫。因此,本文旨在对钛铁渣、钒铁渣和还原铝铬渣的性能进行深入研究,根据渣的特性以期取代相应的耐火原料,实现资源的二次利用,且缓解耐火原料紧缺的局势。实验首先对三种渣的基本性能进行了研究,之后对其在高炉出铁沟浇注料中的使用情况进行了分析,最后研制出了转炉出铜沟用新型浇注料,研究工作如下:(1)通过对三种渣各项性能的研究,得出以下结论:钛铁渣中主要物相为铝酸钙、金红石和刚玉;钒铁渣中主要物相为铝酸钙和富铝尖晶石;还原铝铬渣主要物相为刚玉相;三种渣氧化铝含量高,体积密度和颗粒强度大,吸水率、导热系数相对较低,耐火度高,抗渣侵蚀性好,完全可以作为耐火原料使用。(2)分别将三种渣以颗粒形式引入到高炉出铁沟Al2O3-SiC-C浇注料后,研究了粒度和加入量对试样性能的影响,结果表明:a、随着钛铁渣加入量的增加,浇注料的流动性变好,气孔率降低,体积密度升高,抗折强度和耐压强度变化不大,对高温抗折强度和热震稳定性的影响不大,抗侵蚀性能良好;加入量为12wt%时性能最佳,粒度对试样的影响不大;b、随着钒铁渣的加入,浇注料的气孔率降低、体积密度升高,常温抗折强度、耐压强度、高温抗折和热震稳定性均有下降;加入钒铁渣的粒度越小,试样的性能越差,粒度为8mm和5mm时最佳加入量分别为16wt%和8wt%。c、还原铝铬渣加入粒度为3mm时,浇注料的显气孔率变化较小,体积密度、常温强度和高温抗折强度略有升高,线变化率变化不大,对热震稳定性影响不大,抗渣侵蚀和渗透能力较好;加入粒度为1mm时,浇注料的显气孔率和高温抗折强度降低,线变化率影响较小,体积密度和抗折强度增大,耐压强度基本无变化,热震稳定性略微下降,抗渣侵蚀和渗透较好;复合粒度引入时,浇注料的体积密度和抗折强度升高,线变化率、体积密度、耐压强度及对浇注料中的物相影响不大。(3)以钛铁渣和还原铝铬渣为主要原料,通过对颗粒级配、体积稳定性和分散剂的研究,研制出了一种新型转炉出铜沟用耐火浇注料。

关键词：钛铁渣钒铁渣还原铝铬渣性能研究循环利用

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钛铁渣与氧化铝共烧制备高性能结构陶瓷

钛铁渣与氧化铝共烧制备高性能结构陶瓷

作者：王颖武汉理工大学

学位级别：硕士

随着钛铁合金产业的快速发展,铝热法生产钛铁合金所带来的固体废弃物-钛铁渣的数量迅速增加。钛铁渣经过2000℃高温淬火过程使其物相成分复杂,给实际应用增加了难度因而被大量堆存,造成了严重的环境负担。而传统的陶瓷生产工业一直是消... 详细信息

随着钛铁合金产业的快速发展,铝热法生产钛铁合金所带来的固体废弃物-钛铁渣的数量迅速增加。钛铁渣经过2000℃高温淬火过程使其物相成分复杂,给实际应用增加了难度因而被大量堆存,造成了严重的环境负担。而传统的陶瓷生产工业一直是消耗这类大宗固废的一种极佳手段,其中氧化铝陶瓷是目前应用最为广泛的陶瓷材料之一,但由于构成其微观结构中的主晶相α-AlO是强离子键化合物,高温下质点扩散速度缓慢,在生产制备过程中的烧结温度往往大于1500℃,难以致密化;同时氧化铝陶瓷还存在脆性大,断裂韧性差等问题限制了其更加广阔的应用。而钛铁渣中存在的Ca O、Ti O、Si O等氧化物是常见的氧化铝陶瓷的烧结助剂,对陶瓷的烧结致密化有良好的促进作用;钛铁渣中的主晶相六铝酸钙常被作为陶瓷的增韧相使用,且六铝酸钙与氧化铝有良好的化学相容性,因此钛铁渣在氧化铝陶瓷的烧结领域有着良好的应用前景。为了实现对钛铁渣的资源化利用和对氧化铝陶瓷烧结工艺及性能的优化提高。本研究首先以钛铁渣作为烧结助剂,在不高于1420℃的烧结温度下制备出了性能优良的高铝陶瓷,通过测试表征探究了钛铁渣对陶瓷材料的烧结致密化机理;再通过提高陶瓷配方中钛铁渣的含量,在1300°C烧结制备出以AlO-Ca O(AlO)(CA)为主晶相的复相陶瓷,通过对陶瓷的微观结构的观察分析探究了CA晶体对陶瓷材料机械性能的影响。具体研究成果如下:(1)在对钛铁渣进行化学成分、相组成和微观结构分析的基础上,将钛铁渣作为陶瓷的烧结助剂,通过常压烧结制备了高性能的高铝陶瓷样品。在1320℃烧结温度下制备的95A样品的性能最佳,其抗弯强度和硬度分别为416.47(±6.79)MPa和15.44(±0.20)GPa。通过表征测试分析可知,钛铁渣的引入会使得Ti与陶瓷系统中的AlO、CA基体发生固溶反应;同时AlO、Ca O、Si O等物质会形成低温共熔相,在两种烧结机理的协同作用下,促进高铝陶瓷的烧结温度显著降低。(2)通过提高陶瓷配方中钛铁渣的含量,成功在1300℃烧结制备出了以AlO、CA为主晶相的复相陶瓷,该陶瓷的抗弯强度均>300 MPa、断裂韧性均超过4.5 MPa·m,其中性能最佳样品的抗弯强度和断裂韧性分别为385.01(±21.67)MPa、5.33(±0.21)MPa·m;复相陶瓷中高纵横比长板状的CA晶相,在裂纹偏转和裂纹桥接等机制体协同作用下最终提高了陶瓷材料的断裂韧性。其中80A样品中钛铁渣的含量大于75%,实现了对钛铁渣的高值利用。

关键词：钛铁渣氧化铝陶瓷致密化复相陶瓷

钛铁渣原位合成碳氮化钛及其对炮泥性能的影响

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钛铁渣原位合成碳氮化钛及其对炮泥性能的影响

作者：郭梦真武汉科技大学

学位级别：硕士

炮泥是封堵出铁口的重要耐火材料,其性能的稳定对高炉的安全生产有很大的影响。TiCN是TiN与TiC形成的固溶体,具有高熔点、高强度、良好的耐磨性以及化学稳定性等优点。TiCN加入耐火材料中可提高其强度、抗氧化性能和抗渣性能。钛铁渣是... 详细信息

炮泥是封堵出铁口的重要耐火材料,其性能的稳定对高炉的安全生产有很大的影响。TiCN是TiN与TiC形成的固溶体,具有高熔点、高强度、良好的耐磨性以及化学稳定性等优点。TiCN加入耐火材料中可提高其强度、抗氧化性能和抗渣性能。钛铁渣是冶炼钛铁合金产生的废渣,年产量巨大。其主要化学成分是AlO、CaO和TiO,与耐火材料原料的主成分相似。若能将钛铁渣应用于耐火材料领域,可创造巨大的经济价值。因此,本文首先探究了以钛铁渣等为原料合成TiCN的可行性,并计算了反应动力学参数;随后以纯TiCN加入到炮泥中,研究了TiCN对炮泥物理性能、常温强度、抗氧化性能和抗渣性能的影响;最后将钛铁渣加入到炮泥中,研究了钛铁渣的加入量对炮泥物理性能、常温和高温强度、抗氧化性能和抗渣性能的影响。得到如下相关结论:(1)钛铁渣中的CaTiO可通过与C、N反应或与C、SiN反应生成TiCN。CaTiO的还原历程为CaTiO→TiO→TiO→TiCN,C或SiN含量的增加以及反应温度的升高可促进TiCN的生成。(2)当以钛铁渣和焦炭为原料制备TiCN时,反应活化能E=115.34 k J/mol,指前因子A=6.76×10min,反应体系的最概然机理函数为G(α)=[-ln(1-α)],反应机理为随机成核和随后生长。当以钛铁渣、焦炭和SiN为原料制备TiCN时,反应活化能E=68.97 k J/mol,指前因子A=8.72×10min,反应体系的最概然机理函数为G(α)=[(1-α)-1)],反应机理为三维扩散。(3)以纯TiCN为炮泥原料时,随着TiCN的加入量增大,炮泥的抗氧化性能和抗渣性能明显提升。TiCN在侵蚀界面连续分布形成保护层从而阻止了渣的侵蚀;且TiCN加入炮泥后TiCN分布在渣侵蚀部位,增大了渣的粘度从而阻止了渣的渗透。(4)以钛铁渣为炮泥原料时,炮泥中生成钙长石和TiCN,从而使炮泥的常温抗折强度、高温抗折强度、抗氧化性能和抗渣性能均有所提升。当以15 wt%的3～1mm、7 wt%的1～0 mm、2 wt%的200目的钛铁渣为原料时,炮泥的物理性能和抗氧化能、抗渣性能均较好。

关键词：钛铁渣炮泥碳氮化钛原位反应抗渣性能