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西安建筑科技大学:氧化镁/铝对含氯高钛渣粘度和热力学性质的影响

论论资讯 | 2023-03-01 3热度

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Effect of MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> on Viscosity and Thermodynamic Properties of High-Titanium Slag Containing Chlorine

Cheng Q.; Zhang Z.; Xing X.; Zheng J.; She Y.

Published:2023-03-01
DOI:10.3390/min13030444

研究背景

高中生们是否听说过“高炉炼钢”这个词?这是钢铁生产中的一个重要环节,但是在这个过程中会产生大量的废渣,如何处理这些废渣是一个热门话题。本研究就是针对高炉废渣中含氯高钛渣的处理进行的,研究人员发现,通过改变渣中MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的比例,能够有效地改善渣的流动性和热稳定性。

研究内容

本次研究选取了含氯高钛渣作为研究对象,通过旋转圆柱法研究了渣的粘度变化规律,计算了渣的极限放热速率(EHRS),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对渣进行了定性和定量分析。研究发现,当固定渣的碱度(R<sub>2</sub>)为1.15时,当MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>在0.40-0.66范围内时,含氯高钛渣的粘度随着MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的逐渐增加呈显著下降趋势,渣的粘滞流活化能从98.75kJ·mol<sup>-1</sup>降至95.21kJ·mol<sup>-1</sup>。同时,渣的热容和焓变随着MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的增加而降低,但渣的极限放热变化规律与热容和焓变的变化规律相反。当MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>增加时,渣的极限放热从13.413kJ增加到15.172kJ。研究还发现,MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的增加破坏了渣中的复杂硅酸盐四面体结构,降低了渣硅酸盐网络的聚合度。此外,渣中的[SiO<sub>4</sub>]<sup>4-</sup>四面体、[AlO<sub>4</sub>]<sup>4-</sup>四面体和T-O-T键的弯曲振动带的透过率呈下降趋势。总之,本研究表明,在实验范围内,增加MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>能够有效提高含氯高炉渣的流动性和热稳定性。

研究意义

本研究通过对高炉废渣中含氯高钛渣的处理进行了深入研究,发现了MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>比例对渣的流动性和热稳定性的影响,为高炉废渣的处理提供了新思路。此外,本研究还揭示了MgO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>对渣中硅酸盐四面体结构的影响机制,为相关领域的研究提供了参考。

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