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2018-09-06 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《F2doc》,可适用于游戏领域

内蒙古科技大学毕业论文F、K、Na对烧结成矿过程的影响摘要通过对不同F含量和不同K、Na含量的矿物样本进行同化温度的测定找出F、K、Na含量对矿物同化温度的影响规律。采用差热分析(DTA)与X射线衍射(XRD)相结合的方法研究了高碱度烧结矿烧结固相反应过程中F、K、Na对铁酸钙生成的影响规律研究结果表明:不同的F含量的同化温度主要受到其同化反应产物枪晶石的影响枪晶石熔点较高影响了试样的液相流动性使同化反应温度升高不同K,Na含量试样同化反应生成低熔点化合物NaSiO(熔点为℃)和FeO·NaO(熔点为℃)和高熔点化合物钾霞石(KAlSiO)、钠霞石(NaAlSiO)和少量长石(KAlSiO)等改变了液相流动性从而影响了矿物的同化温度。FeOCaOCaF体系烧结固相反应中F的存在对铁酸钙的生成没有不良影响但有SiO、KSiO存在时烧结矿中CaF、SiO与FeO争夺CaO形成枪晶石(CaO·SiO·CaF)和硅酸盐(CaO·SiO)从而不利于铁酸钙的生成。烧结原料中K、Na硅酸盐的存在可参与与FeO争夺CaO的固相反应形成CaO·SiO和CaO·SiO从而对铁酸钙的生成产生不利影响。探明了F、K、Na在烧结固相反应过程中对铁酸钙生成的影响规律为提高含F、K、Na白云鄂博烧结矿的质量更有效地综合利用白云鄂博铁矿资源提供理论指导。关键词:固相温度F、K、Na影响规律白云矿AbstractFofdifferentcontentanddifferentK,Nacontentintheassimilationofmineralsamplesforthedeterminationofthetemperature,findtheF,K,Nacontentonthetemperatureoftheminerallawsofassimilationheuseofdifferentialthermalanalysis(DTA)andXraydiffraction(XRD)methodofcombiningthestudyofhighbasicitysinterbysolidstatereactionsinteringprocessofF,K,NaofirongeneratedbytheinfluenceofcalciumTestresultsshowthat:Fcontentofthed中即被还原FeO的分解压低只有在CO浓度高的气氛下才能被还原所以还原仅在燃烧层中燃料颗粒附近的温度和CO浓度都较高的区域进行。FeO只有在燃料配比很高(>%)的条件下才能被还原成部分金属铁。在燃料配比低的条件下FeO热分解和还原反应相对较少。在烧结矿层中由于无碳存在FeO和FeO可部分地被氧化成FeO。非铁元素在烧结过程中的行为MnO和MnO的分解压很高(分解压为.kPa时的温度分别为℃和℃)因此它们在预热层中就可分解和被还原生成的MnO与SiO形成低熔点的MnSiO。FeS在℃时开始热分解(FeS=FeSS)但在分解前即可进行氧化(FeSO=FeOSO)在~℃氧化和热分解同时进行温度更高时氧化产物是FeOFeS(FeS)也可被FeO氧化生成的SO可以被CaO吸收生成CaSO。缩小矿粉粒度配合合适的燃料量以保持充分的氧化气氛和较高的温度有利去脱提高碱度降低去硫率一般烧结过程可除去%以上的硫。硫酸盐(BaSO等)的分解温度较高去硫率在%~%。AsO易挥发去除但AsO却很稳定。PbS和ZnS可被氧化生成PbO和ZnO熔解在硅酸盐渣相中。故As、Pb、Zn在烧结过程中较难去除在高燃料配比的条件下可去除一部分。加少量氯化物(CaCl等)可生成易挥发的AsCl、PbCl和ZnCl可除去%的As%的Pb和%的Zn。KO、NaO和PO在烧结过程中较难去除。矿粉的熔融和凝固矿粉熔融前存在固相反应。它是在矿粉被加热到其熔点以下的一定温度时颗粒表面离子动能增加而引起的迁移、扩散和相互结合成新化合物的反应。固相反应产物CaO•SiO出现的温度为~℃CaO•FeO出现的温度为~℃CaO•FeO为℃FeO•SiO为℃。这些反应在预热层和燃烧层可以进行但由于时间短不会有很大发展。CaO•SiO在高温熔体中可以全部保存FeO•SiO则部分分解而CaO•FeO和CaO•FeO则全部分解。固相反应都是放热反应其反应程度除受温度影响外还受相互间的接触条件和化学亲和力的影响。在还原、氧化和固相反应的过程中烧结料中会出现一些低熔点的物质如FeO•SiO(熔点为℃)及其共晶混合物(~℃)CaO•FeO(℃)FeOCaO•SiO系共晶混合物(℃)CaO•FeOCaO•FeO系共晶混合物(℃)和CaO•FeOCaO•FeOFeO系共晶混合物(℃)。这些物质首先熔化并不断熔解其余的物料改变自身的成分形成新的熔体。熔体的成分受烧结料组成和还原氧化反应程度等因素的影响但熔体基本上可以分成硅酸盐体系和铁酸盐体系两大类。烧结矿品位高(即含SiO低)、碱度高和氧化程度高有助于铁酸盐熔体的生成反之则有助于硅酸盐熔体的形成。熔体冷却凝固后形成不同结构的烧结矿。在冷却凝固过程中根据熔体成分的不同可以结晶出赤铁矿(FeO)、磁铁矿(FeO)、铁酸钙(CaO•FeO和CaO•FeO)、硅酸钙(CaO•SiO和CaO•SiO等)和钙铁橄榄石(CaO•FeO•SiO)等矿物。在含TiO和CaF的烧结矿中则可形成钙钛矿(CaO•TiO)和枪晶石(CaO•SiO•CaF)。最后凝固的是低熔点的玻璃体其组成主要是成分复杂的硅酸盐。不同的矿物组成对烧结矿的性能有很大影响。例如铁酸钙的还原性比钙铁橄榄石好比铁橄榄石(FeO•SiO)更好CaO•SiO在冷却过程中产生晶变(βCaO•SiO→γCaO•SiO)发生约%的体积膨胀引起烧结矿粉化非晶态的玻璃体强度较晶态矿物差。凝固过程中由于体积收缩而产生大小和数量不同的气孔小而多的气孔有利于提高强度和还原性大气孔结构不利于改善强度和还原性。影响烧结的因素烧结相的性质烧结相的晶格能是衡量烧结能力的主要指标之一。晶格能愈高质点移动愈困难烧结愈难进行。晶格的结构类型也起着重要作用。凡是有碍烧结颗粒直接接触的因素都会使烧结变得困难。烧结相处于多相转变过程中如脱水、分解等过程都会使晶格活化处于不稳定状态有利于烧结。在多组分烧结中组分的改变可能导致液相出现。如果液相符合烧结要求那么液相的产生必能促进烧结。颗粒度的影响颗粒度包括颗粒大小、配比和形状其中颗粒大小对烧结的影响最为明显。颗粒越细晶格缺陷越严重结构基元活性增加因此越易烧结。科学实验已充分证明气孔的消失与晶界有密切的关系沿晶界的气孔比远离晶界的气孔优先消失、颗粒越细晶界越多为气孔的消失创造了条件。所谓颗粒级配是指大、中、小颗粒的比例。大、中、小颗粒的适当配合可使坯体形成紧密结构颗粒间接触面积大有利于质点的扩散。颗粒形状复杂表面粗糙有利于烧结。添加物的影响)添加物和烧结相形成固溶体。添加物和烧结相形成连续固溶体或有限固溶体时可以导致烧结相晶格发生畸变缺陷增加因而质点易于移动而促进烧结。)添加物和烧结相形成化合物。若形成的化合物不能与烧结相形成固溶体且耐火度又高则烧结相会被高耐火度的化合物包裹而彼此分开使之难于烧结。)添加物本身能在较低温度下形成液相但这种液相应是黏度低表面张力大且能对固相能润湿为前提此时有利于烧结。添加物还可以改变烧结体内液相性质使之利于烧结。)添加物的数量。烧结温度和保温时间烧结温度必须根据烧结相本身的特性及烧结条件所限定的温度范围内选择。合理的烧结温度对工业生产来说是十分重要。从提高生产率的角度出发应尽量选择较高的烧结温度因为这样可以适当缩短保温时间若温度偏低保温时间就要长。实际生产中要根据生产率和对产品质量的要求和坯体大小、厚薄、形状等全面考虑来选择合理的烧结温度确定保温时间。总之温度不能过高也不能过低过高容易使产品变形过低质点排列过程太慢烧结难于进行。烧结气氛的影响一般陶瓷产品都是在天然气氛中烧成。根据燃烧产物中游离氧的含量不同烧成气氛可分为氧化、还原和中性三种情况。当氧含量为~%时称为氧化气氛小于%时还原气氛在~%时为中性气氛。还原气氛:由于氧的分压在燃烧产物中是很低的晶体中的氧便直接从表面逸出与气氛中的氢或一氧化碳作用这样在晶体中留下氧空位O加速了O在晶格中的扩散而促进烧结。在氧化气氛中由于燃烧产物中氧分压较高在氧化物晶体表面上氧的吸附量增加使晶体表面阳离子空位增多加速了晶体内部阳离子的扩散而促进烧结。对于阴离子的迁移控制传质作用的烧结采用还原气氛有利对于由阳离子的迁移控制的烧结采用氧化气氛有利。如何选择气氛必须考虑材料的组成和性能及添加物等因素而定还要考虑产品的具体要求。压力的影响压力对烧结的影响一是粉料成形时的压力二是烧过程中外加压力。一般而言成形压力越大越利于烧结。因为压力大可使粉料颗粒间接触紧密。但是压力过大粉料会发生脆性断裂反而对烧结不利。铁酸钙的生成机理铁酸钙的生成反应时从固相反应开始的固相反应的发生是固相反应的离子或原子团在获得外界一定能量时才可以向固体表面进行扩散。这种扩散过程是复杂的多相反应他从固相反应开始。而固相反应的产物则是粘结相形成的基础。在磁铁精矿烧结中生成的铁酸钙首先是FeO必须氧化为FeO。在预热带的废气中氧含量很少烧结料基本保持原始混合料松散状态。在燃烧带碳激烈燃烧夺氧燃料基本消失自由CaO固态脉石消失铁氧化物仍主要以磁铁矿存在铁酸钙少量一部分CaO固溶进入磁铁矿中一部分生成硅酸二钙一部分生成铁酸钙另一部分进入玻璃相中。燃烧带过后进入冷却带。高碱度烧结矿主要的粘结相的铁酸钙在燃烧带后的高温冷却带(高温氧化带)形成的。从实验表明铁酸钙明显逐层增加。并普遍为针状。铁磁矿与硅酸二钙则明显减少同时再氧化赤铁矿逐渐发展铁酸钙与磁铁矿广泛形成交织熔蚀结构烧结矿基本固结成矿。铁矿与氧化钙生成铁酸钙的含量随着燃料、焙烧温度、烧结时间的改变先增大后减少。铁酸钙易于在整体氧化局部弱还原气氛中形成。铁矿的SiO含量对铁酸钙生成量的影响较大铁矿粒度较粗时若铁矿SiO含量越高则铁酸钙的含量就越多铁矿粒度较细时SiO含量越高则铁酸钙的含量就越少。在化学成分相同的条件下铁矿与CaO生成铁酸钙的量随铁矿的粒度的增大而增多粒度范围越宽的铁矿铁酸钙的含量越大。固相反应固相反应的发生。是固相反应物的离子或原子定向扩散的结果但是固体质点间的结合力较大在一般情况下反应时难于进行。只有获得外界的一定能量时才可以向附近的固体表面进行扩散这种扩散过程就导致了固相反应的发生。固相反应是热扰动使几种金属离子相互扩散而引起的。在室温时晶体中各点阵位置上的金属离子围绕某些节点作微小的震动但温度升高时这些原先做微弱运动的金属离子由于热运动提供给热能这种热能供给金属离子越多则金属离子在节点上的震动得越厉害这时金属阳离子震动的幅度也越大最后可使金属离子发生位移即离开节点扩散到邻近位置上去。烧结温度是质点位移开始的温度熔化温度是晶格内点结合强度的标志所以固相反应时由于固体内组成部分的扩散所形成的。固相反应的进行经X射线机构分析证明随着温度的升高可以分文一下几个阶段:)表面接触期:以各种不同性质的颗粒表面在混合、压制过程中已经存在表面接触现在由于温度升高之后则这种接触更加紧密。)表面孪晶期:两种或两种以上不同性质分子形成特殊的结合一表面膜称为孪晶(假分子)。孪晶的发生在接触表面温度升高孪晶增多。)孪晶的发展和巩固期:这时表面膜的结合强度增大反应混合物的活性下降可以认为这些假分子是未来颗粒的晶核但不是新相。)全面扩散期:这时一种成分颗粒的金属离子已能在晶格内发生位移而扩散到另一种成分的颗粒晶格中去。但此时仍无新相。扩散过去的离子浓度在熔体润需溶解度之内不能导致晶格转变。)反应结晶产物形成期:温度继续增加扩散过去的金属离子的浓度已经超过该晶格稳定所能允许的溶解度则就发生晶格转变分离出新化合物晶型。)形成化合物的晶格缺陷校正期:起初所形成的新化合物相得晶格尚有缺陷伴随着温度的增加或在此温度保温而增加时间晶格缺陷很快消失。从上可以看出固相反应是由扩散而形成随着温度升高固相反应进行的越激烈。根据近代扩散理论晶格点阵中离子或原子的扩散是由于离子或原子连续置换空位的结果。烧结过程中的固相反应烧结过程是复杂的多相反应它从固相反应开始。而固相反应的产物则是粘结相形成的基础。因而研究固相反应的产物则是粘结相形成的基础。因而研究固相反应具有重大的意义。在固相反应中铁酸钙的生成对烧结矿的质量有利而硅酸钙、铁橄榄石、钙铁橄榄石等物质的生成对烧结矿的质量无益它们的固相反应的发生使铁酸钙难于生成或生成后不稳定难于保留在最终产品中我们可以利用上述机理使有利的固相反应达到最佳程度使无益的固相反应限制在最小范围。表烧结矿主要矿物的熔点物质CaOFeOSiO熔点温度℃从表中看出:FeO熔点最低CaO熔点最高。SiO居中。所以从热力学角度来说FeO、SiO两者熔点相近故它们的浓度梯度极小因而不发生反应。而SiO与CaO的浓度梯度虽然不及FeO与CaO的浓度梯度大但其数量也不容忽视。在一定条件下也有发生反应的可能。所以我们应设法抑制这一部希望的反应发生。表烧结主要固相反应及其出现的温度反应物固相产物产物出现的温度CaOSiOCaO·SiO、、CaOFeOCaO·FeO、、、MgOSiOMgO·SiOMgOFeOMgO·FeOCaCOFeOCaO·FeOFeOSiOFeO·SiOSiOFeOFeO在SiO中的固溶体MgOFeO含Mg富氏体从表看出虽然铁酸钙与硅酸盐开始生成的温度很近但是反应速度前者大于后者。所以在用高碱度烧结时在含碳量不高的情况下较早的生成CaO·FeO。而在碱度低含碳高的条件下情况就有所不同了。FeO在高温水平时还原成FeO与SiO发生固相反应生成难还原的FeO·SiO,而CaO不与FeO发生反应而与SiO生成有害的CaO·SiO。CaO与FeO反应速度比CaO与SiO快这是由于前者与后者相比离子或原子的扩散量大。然而。一旦生成CaO·SiO则成为有害的物质。硅酸钙在冷却过程中发生晶形转变即在摄氏度发生β型向γ型转变。这时体积增加造成低温粉碎。所以我们应设法抑制硅酸二钙的生成一旦生成应使其不发生相变。采取措施是:)提高精矿品位使二氧化硅含量减少。我厂生产的精矿中二氧化硅含量一般在一下。)高品位精矿与高品位澳矿并用。)提高烧结矿中氧化镁含量。氧化镁可以阻碍硅酸盐的生成稳定硅酸二钙使其不发生相变而且还能抑制铁橄榄石、钙橄榄石的形成。)严格控制燃料用量以减少硅酸盐的生成温度条件。)降低熔剂粒度使铁酸钙体系优先生成。)生产高碱度烧结矿高氧化钙含量有助于铁酸钙的生成而铁酸钙的存在可以稳定硅酸二钙使之不发生反应。铁酸钙是一种低熔点、强度高、还原性好的粘结相。这个体系的化合物有:铁酸二钙熔点温度℃铁酸一钙熔点温度℃二铁酸钙熔点温度℃铁酸一钙不仅熔点低而且生成速度快在~℃时即可由固相反应生成。当体系温度达℃时生成的铁酸钙将被二氧化硅分解三氧化二铁被析出还原成氧化亚铁。只有当氧化钙含量大含碳量低时才会出现较多的铁酸钙晶体。氟含量对铁酸钙生成特性的影响铁酸钙生成特性是指铁矿粉在烧结过程中生成复合铁酸钙SFCA的能力,以“铁酸钙生成数量”。在烧结粘结相中复合铁酸钙粘结相的性能是最优的,增加复合铁酸钙含量有利于提高烧结矿的强度和还原性。生产高碱度烧结矿过程中,在较低温度时CaO和FeO先发生固相反应,生成少量铁酸钙,作为低熔点化合物,构成了粘结相形成的起点,然后这少量铁酸钙与CaO及FeO发生扩散和间接反应,随着各铁酸钙层的生成与长大,最终形成烧结矿中的复合铁酸钙。白云鄂博铁精矿的含铁矿物是磁精矿,它的铁酸钙的生成是建立在磁铁矿被氧化生成赤铁矿的基础之上,故生成铁酸钙要相对困难。此外白云鄂博铁精矿中含有CaF,在烧结过程中,CaF可吸收CaO,SiO生成枪晶石(CaO·SiO·CaF),减少了形成铁酸钙的有效CaO数量,显著降低了铁酸钙的生成量。F的质量分数为时,主要含铁矿物为磁铁矿,粘结相主要为铁酸钙和硅酸二钙,枪晶石和玻璃体数量极少。矿物结构以磁铁矿连晶为主,局部可见磁铁矿和铁酸钙构成的熔蚀结构,孔洞大小不一,小孔洞多呈圆形,大孔洞多为不规则形。随着F含量的增加,枪晶石粘结相含量显著增多,消耗了较多的CaO、SiO,抑制了铁酸钙和硅酸二钙的生成,铁酸钙和硅酸二钙粘结相含量逐渐减少。当F的质量分数达到时,硅酸二钙粘结相几乎消失,F的质量分数达到时,烧结矿开始以枪晶石为主要粘结相,F的质量分数达到时,铁酸钙粘结相几乎消失,玻璃体含量则较少且相对稳定F含量较低时,由于Ca可溶入FeO晶格结构中,形成含钙磁铁矿,增加了FeO晶格结构的稳定性,阻碍了FeO氧化生成FeO,使烧结矿含铁矿物中赤铁矿含量较少。随着F含量的增加,枪晶石粘结相增多,抑制CaO在FeO中溶解,磁铁矿稳定性下降。当F的质量分数达到时,烧结矿中枪晶石含量几乎达到最大值,且保持相对稳定,磁铁矿由于稳定性下降而大量氧化生成赤铁矿,烧结矿开始以赤铁矿为主要含铁矿物。F的质量分数小于时,烧结矿结构主要以磁铁矿连晶为主,渣相连接为辅,孔隙含量随F含量的增加而减少F的质量分数达到后,枪晶石粘结相含量几乎达到最大值,烧结液相粘度和表面张力显著降低,孔隙含量显著增大且保持稳定,烧结矿结构以赤铁矿连晶为主,渣相连接为辅,孔洞随F含量的增加而缩小。白云鄂博铁精矿的铁酸钙生成能力低随氟含量的增加,烧结矿矿相中磁铁矿减少,赤铁矿增多铁酸钙和硅酸二钙的数量减少,枪晶石的数量增多烧结矿宏观上呈现薄壁多孔结构,微观上形成以枪晶石为主粘结相,多种矿物共存结构。钾钠对铁矿粉烧结基础特性影响K、Na含量对烧结过程中的影响K、Na含量在~的范围内其粘结相自身强度随K、Na含量的增加而升高并在时达最高值K、Na含量在~的范围内其粘结相自身强度随K、Na含量的增加而迅速降低K、Na含量高于K、Na含量的增加对粘结相自身强度的影响较小。K、Na含量为时以赤铁矿和磁铁矿为主连晶较明显。硅酸二钙、硅酸钙填充在赤铁矿连晶之间钙铁橄榄石、铁橄榄石和铁酸钙分布在孔洞边缘。粘结相总量较少矿相结构不均匀。孔隙基本呈圆形大小不一分布均匀最大孔径可达mm。矿相种类较多分布不均匀烧结过程中液相量不足液相流动性差粘结相数量很少有效固结能力较差这些因素造成烧结矿粘结相自身强度较低。K、Na含量为时主晶相为赤铁矿连晶发达。极少量硅酸盐玻璃质填充在赤铁矿晶桥间。矿相结构较均匀微观形貌呈现为空间交织网状结构。随K、Na含量的升高液相量增多液相流动性提高烧结矿的固结强度增强矿相单一且结构均匀避免了不同种类矿物在冷却过程中由于膨胀系数的不同造成应力集中产生显微裂纹孔隙分布均匀孔洞的深度较浅、微观形貌呈现为空间交织网状结构限制了裂纹的扩展。故烧结矿粘结相的强度最高。K、Na含量由增加到液相流动性进一步增强液相粘度继续降低孔洞壁变薄、有些孔洞由个或多个孔洞合并而成孔隙呈薄壁大孔状最大孔径可达mm。粘结相自身强度又迅速降低。K、Na含量为液相流动性指数达到峰值粘结相主要为枪晶石和硅酸盐玻璃质微观形貌和K、Na含量为的类似孔隙呈薄壁大孔状。粘结相自身强度继续降低。K、Na含量为到时粘结相中枪晶石的成分较多液相流动性指数有所降低薄壁大孔结构有所改善局部出现交织结构部分区域孔洞连接成片。K、Na含量的增加对粘结相自身强度的影响不大。钾钠含量对液相流动性的影响液相流动特性是指烧结过程中生成液相的流动能力以“流动性指数”表示它反映了烧结液相的有效粘结范围对烧结强度有一定影响。适宜的液相流动性是确保烧结矿有效固结的基础。实验结束后取出烧结小饼然后根据试样流动后的面积来确定其流动性。K、Na含量在~的范围内其液相流动性指数随K、Na含量的增加而增大但增长速率较小K、Na含量在~的范围内其液相流动性指数随K、Na含量的增加而迅速升高并在左右达最高值K、Na含量~的范围内其液相流动性指数随K、Na含量的增加而迅速降低K、Na含量高于其液相流动性指数随K、Na含量的增加又缓慢升高。KO、NaO和SiO反应生成低熔点的硅酸钾和硅酸钠的共熔体显著降低液相的粘度。随K、Na含量的提高有利于低熔点液相的生成使液相的整体粘度降低液相流动性增大。另一方面K和Na是硅酸盐网络的抑制物能使复杂的硅氧离子团解体也可降低液相的粘度使液相流动性增大并且在有F存在的情况会加剧这种影响。当K、Na含量较高时容易形成K、Na的硅铝酸盐类物质如钾霞石(KAlSiO)、钠霞石(NaAlSiO)和少量长石(KAlSiO)等。这些物质熔点较高它们从液相中析出形成弥散的固相质点使液相的粘度增加。第二章试验原理及内容铁矿粉同化性的测定原理高碱度烧结矿在烧结过程中的主要矿物组成复合铁酸钙(SFCA)的形成始于CaO和FeO的物理化学反应。烧结过程的液相生成也是始于CaO与铁矿粉的固相反应生成的低熔点化合物。因此铁矿粉与CaO的反应能力同化性能成为考察铁矿粉的烧结基础特性的一项非常重要的指标。铁矿粉与CaO的反应能力过弱则一方面意味着不易生成低熔点的液相从而不利于铁矿粉的液相粘结导致烧结矿强度下降另一方面也因为复合铁酸钙的形成能力过低影响烧结矿还原性的改善。试验通过测定铁矿粉与CaO接触面上发生反应而开始熔化的“最低同化温度”来评价铁矿粉与CaO的反应能力。由于实际烧结过程的温度是一定的铁矿粉的“最低同化温度”越低表明这种铁矿粉的液相生成越容易。差热分析的原理与技术分析是认识客观世界的手段之一。客观世界是物质的。而运用的又是物质的属性故人类认识客观世界必须从物质的运动来认识。物质的运动必然伴随着能量的变化所以说能量变化是物质运动的形态之一我们可以追迹能量变化从而来考察物质的运动。能量有许多种。而其中最普遍的形式是热能。故分析转变过程的热量变化就可以对所研究的对象进行考察。这就是热分析成为分析化学中一个独立的部门的基础。将试样与参比物质(在所研究的温度范围内不发生热效应的物质)考察这两个物质间的温度差别将温度△T对时间t作图(因为采用等速升温故时间t正比于温度T亦就是作△T~T图)。如果试样和参比物质的热性质(比热导热系数等)基本相同则试样不变化时两者之间的温差△T=图中的曲线为水平线如果试样在某温度下发生具有吸热反应效应的过程时△T≠为负值。曲线将从基线移动直到反应完毕再经历一个试样与参比物质间的热平衡过程而逐渐恢复到△T=所以反应过程中的热效应将使曲线上出现一个吸热峰同理如果试样发生放热效应△T≠为正直则出现一个反方向的峰。由于该方法是建立在测量温差的基础上故称为差热分析(简称DTA)由差热分析曲线可反映出几个重要的情况:图差热曲线)峰的位置:由差热曲线上峰的位置可以确定转变的温度。)峰的面积:面积大小反应了转变中热效应的大小。)峰的形状:反映了有关过程的速度问题。由于从差热曲线可求出反映的热效应有些情况还可以求出过程的活化能。因此我们说差热分析是测量过程中的能量变化。它可以应用于分析化学:)由转变温度的数据来鉴定物质。)由热效应的大小进行半定量或定量分析。动力学方面:研究固相反应、气固相反应等的动力学从这些物化数据可进一步的推论有关结构变化的情况。如能与其他分析仪器如红外光谱、X射线衍射等连用进行综合考察则对结构化学课提供极为丰富的资料。图为差热分析仪的方块图。用热电偶测了样品的温度将讯号输入温度记录仪温差则用温差热电偶测量经过放大将讯号输入温度记录仪。温差热电偶的构成为:将两付热电偶极向相反的方向串连、将两个端点分别插入样品与参与物种在升温过程中若Tr=Ts由于热电势抵消不发生温差讯号当过程发生反应时这时热电势不能抵消既有讯号输出表现为差热曲线自基线偏离。将上述两种讯号输入只是仪表则绘出△TT曲线。图差热分析仪器图差热数据的处理从差热曲线可求得数据包括峰的位置与数目、峰面积的大小、峰的形状如何从这些数据求出分析结果必须研究处理处理数据的方法。在这方面理论虽然很多但都是建立在这样一个观点上认为温差讯号是由下述因素造成的。首先试样是一个热源(例如在脱水反应时吸收正、反向相变时的吸热和放热)其次是对热流的阻力。由于具有阻力所以在吸热过程中热来不及供应从而发生温差(同样在放热过程中热来不及释放)。所以在发生差热峰的过程中传热过程不是出于稳定状态的。X射线衍射(XRD)原理即XraydiffractionX射线衍射通关对材料进行X射线衍射分析其衍射图谱获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。X射线荧光衍射:利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。按激发、色散和探测方法的不同分为X射线光谱法(波长色散)和X射线能谱法(能量色散)。当原子受到X射线光子(原级X射线)或其他微观粒子的激发使原子内层电子电离而出现空位原子内层电子重新配位较外层的电子跃迁到内层电子空位并同时放射出次级X射线光子此即X射线荧光。较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差因此X射线荧光的波长对不同元素是特征的。根据色散方式不同X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色散)和X射线荧光能谱仪(能量色散)。X射线荧光光谱仪主要由激发、色散、探测、记录及数据处理等单元组成。激发单元的作用是产生初级X射线。它由高压发生器和X光管组成。后者功率较大用水和油同时冷却。色散单元的作用是分出想要波长的X射线。它由样品室、狭缝、测角仪、分析晶体等部分组成。通过测角器以∶速度转动分析晶体和探测器可在不同的布拉格角位置上测得不同波长的X射线而作元素的定性分析。探测器的作用是将X射线光子能量转化为电能常用的有盖格计数管、正比计数管、闪烁计数管、半导体探测器等。记录单元由放大器、脉冲幅度分析器、显示部分组成。通过定标器的脉冲分析信号可以直接输入计算机进行联机处理而得到被测元素的含量。X射线荧光能谱仪没有复杂的分光系统结构简单。X射线激发源可用X射线发生器也可用放射性同位素。能量色散用脉冲幅度分析器。探测器和记录等与X射线荧光光谱仪相同。X射线荧光光谱仪和X射线荧光能谱仪各有优缺点。前者分辨率高对轻、重元素测定的适应性广。对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求。后者的X射线探测的几何效率可提高~数量级灵敏度高。可以对能量范围很宽的X射线同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。对于能量小于万电子伏特左右的能谱的分辨率差。X射线荧光分析法用于物质成分分析检出限一般可达~克/克(g/g)对许多元素可测到~g/g用质子激发时检出可达g/g强度测量的再现性好便于进行无损分析分析速度快应用范围广分析范围包括原子序数Z≥的所有元素。除用于物质成分分析外还可用于原子的基本性质如氧化数、离子电荷、电负性和化学键等的研究。试验设备简介STAC型综合热分析仪简介型号:NETZSCH(德国公司)主要功能:TGDTADSC及Cp主要技术参数:温度测量范围℃(不同炉型)比热测量温度范围室温℃比热测量精确度≈比热测量范围JgK基线重复性≈μV(±mW)噪声影响(最大)≈μW(和温度有关)基线线性漂移μV温度精度<K热焓精度±真空度帕吹扫气分氧化性气体,还原性气体,惰性气体,带走产生的毒性、可燃气体热重精度-g操作注意事项:)保持样品坩锅的清洁应使用镊子夹取避免用手触摸。)应尽量避免在仪器极限温度(℃)附近进行恒温操作。)使用铝坩锅进行测试时测试终止温度不能超过℃。)仪器的最大升温速率为Kmin最小升温速率为Kmin。推荐使用的升温速率为Kmin到Kmin。)在温度较低的测试区如果相继出现加热方向相反(升温和降温)的两个操作温度段时这两个温度段之间应加一个恒温段。恒温时间应在分钟或以上当然如果是升温并且到℃以上后再降温则不必增加恒温段。)测试过程中如果被测样品有腐蚀性气体产生仪器所使用的保护气体及吹扫气的比重应大于所生成的腐蚀性气体或加大吹扫气的流速以利于将腐蚀性气体带出去。)试验完成后必须等炉温降到℃以下后才能打开炉体。)试验完成后必须等炉温降到室温时才能进行下一个试验。)在测量过程中可以按控制仪上的Heater键停止炉子加热但按Heater键停止炉子加热后绝对不能再按该键重新加热否则会损坏仪器。因此应尽量避免或不使用控制仪上的Heater键来控制炉子加热。)开机过程无先后顺序为保证仪器稳定精确的测试STAC的天平主机应一直处于带电开机状态除长期不使用外应避免频繁开机关机。恒温水浴及其它仪器应至少提前小时打开。开机后首先调整保护气及吹扫气体输出压力及流速并待其稳定。)测试前必须保证样品温度达到室温及天平稳定然后才能开始升温速度除特殊要求外一般为Kmin到Kmin。工作原理图:图TGDSCDTA及CP支架示意图微型红外烧结炉图微型烧结实验装置示意图石英管热电偶升降装置温控仪电流表温控仪温度表温控仪设置按钮温度表气体流量表及调节旋钮升降装置速率表及调节旋钮气体转换开关电源开关升降装置开关红外线加热炉试验方法F、K、Na含量对矿物的同化温度影响采用微型烧结法,对包钢混合铁精矿烧结的同化特性进行研究实验用主要设备包括微型红外烧结炉、自动退模制样器。将试验所需铁矿粉在℃的烘箱内干燥h,冷却后研磨成小于目的粉状,用精确到万分之一的电子天平称重,采用“干粉压制法”压制成小饼,放入红外烧结炉中根据设定升温曲线和实验气氛进行焙烧来测定同化温度。以在空气气氛下的焙烧过程模拟高温氧化带升温及气氛控制制度如表,图所示表试样烧制温度及烧结气氛温度室温→℃℃→℃℃→℃℃→实验温度时间分钟分钟分钟分钟气氛空气(Lmin)空气(Lmin)温度实验温度(恒温)实验温度→℃℃→℃℃→室温时间分钟分钟分钟断电自然降温气氛空气(Lmin)空气(Lmin)图试验过程温度及气氛控制制度配置F含量为:、、、、、、、的个样品其中F含量为、、、、通过调整白云鄂博综合铁精矿的配比(弱磁精矿与磁精矿)调整F的含量。F含量为、、三个矿样通过在弱磁精矿中添加纯无谁CaF试剂配置而成。试验用铁矿粉化学成分和样品配料用量分别见表表表试验用铁矿粉化学成分矿粉名称TFeFeOCaOSiOFMgOSKONaOPIg弱磁精矿磁精矿表不同F含量样品配料用量F弱磁精矿(g)磁精矿(g)CaF(g)合计配置NaOKO含量()为、、、、、个样品进行试验。试样的配成是在白云鄂博综合铁精矿中配加KCO,NaCO来代替NaO、KO从而提高其NaO、KO的含量。试验用原料成分和样品配料用量分别见表和表。表试验用原料化学成分矿粉名称TFeFeOCaOSiOFMgOKONaOSPAlO综合铁矿粉表不同K、Na含量样品配料比KONaO()综合铁精矿(g)KCO(g)NaCO(g)合计试样小饼要求gCaO小饼要求是gF、K、Na对烧结固相反应中铁酸钙生成的影响本试验主要研究以白云鄂博铁精矿为原料生产高碱度烧结矿烧结固相反应中F、K、Na对铁酸钙生成的影响规律。铁酸钙在烧结矿中一般以复合铁酸钙的形式存在但二元铁酸钙是复合铁酸钙形成的基础。故研究内容为个固相反应体系中F、K、Na对二元铁酸钙生成的影响规律这个固相反应体系分别为①FeOCaOCaF②FeOCaOKSiONaSiO③FeOCaOCaFSiO④CaOFeOCaFKSiO。由于白云鄂博矿矿物组成复杂为了突出重点排除干扰因素便于研究实验原料均采用纯化学试剂配制而成。各体系试样组成成分配比见表。表试样组成成分配比试样编号反应体系成分比例#FeOCaOCaF::#FeOCaOKSiONaSiO:::#FeOCaOCaFSiO:::#FeOCaOCaFKSiO:::由于K、Na在白云鄂博铁矿中以复合硅酸盐或硅铝酸盐形态存在故在实验室用纯化学试剂无水KCO和无水NaCO分别与SiO反应人工合成了最简单的硅酸盐KO·SiO和NaO·SiO并经X射线衍射证实了其合成的纯度和均匀性。分别将各种纯化学试剂研磨至网目以下以便于充分混匀使固相反应顺利进行。采用差热分析(DSC和TG)与X射线衍射(XRD)相结合的方法确定烧结固相反应的温度及固相反应的产物。本实验采用STAC型综合热分析仪确定烧结固相反应的温度。将烧结原料充分混匀装入刚玉坩埚再压紧捣实然后以℃/min的升温速率升温至℃升温过程为N气氛。试样烧结最高温度、升温速率及烧结气氛见表。为了确定DSC曲线上峰值温度下相应的固相反应产物用“干压法”将相同成分的粉料压制成φ×mm的小饼放置在P型红外线加热炉内在同样条件下烧结具体烧结条件见表。然后将烧好的试样作X射线衍射分析以确定DSC曲线上峰值温度下固相反应的产物。表试样烧结最高温度、升温速率及烧结气氛试样编号#、#、#、###最高温度/℃升温速率/℃·min气氛氮气气氛(流量为L/min)第三章实验结果分析F、K、Na含量对矿物的同化温度影响实验结果分析关于不同F含量试样同化温度的实验结果分析图不同F含量样品的同化温度曲线表不同F含量的同化温度F同化温度℃同化温度从大到小依次为:>>>>>>=从到持续下降到温度开始升高到之后又开始降低F含量在和时的同化温度最低所以在和含量下的样品最容易发生同化反应CaF可吸收CaO,SiO生成枪晶石(CaO·SiO·CaF),减少了形成铁酸钙的有效CaO数量,显著降低了铁酸钙的生成量结果分析根据材料分析F的质量分数为时,同化产物中含有较多的钙铁橄榄石粘结相主要为铁酸钙和硅酸二钙,枪晶石和玻璃体数量极少。随着F含量的增加,钙铁橄榄石减少其他粘结相含量显著增多故温度随F含量的增加而降低。F的质量分数大于时,烧结矿开始以枪晶石为主要粘结相。此为温度变化的转折点枪晶石的熔点较高影响了试样的流动性。随着F含量的升高枪晶石的含量随之升高同化温度升高。F的质量分数达到时,由于添加的CaF的反应能力比矿样自身中的F强故随着CaF添加量的增多其同化反应温度也随之降低。不同(KONaO)含量试样的同化温度实验结果的分析图不同(KONaO)含量试样的同化温度曲线图表不同(KONaO)含量试样的同化温度KONaO同化温度同化温度从高到低依次为>>>>>KONaO含量小于。同化温度随含量的增加而降低KONaO含量大于温度随KONaO含量的升高而升高。结果分析KONaO含量为时根据材料推测此时矿物以赤铁矿和磁铁矿为主连晶较明显。硅酸二钙、硅酸钙填充在赤铁矿连晶之间钙铁橄榄石、铁橄榄石和铁酸钙分布在孔洞边缘矿相种类较多分布不均匀烧结过程中液相量不足液相流动性差故固相反应温度较高。随着KONaO含量的升高试样的同化温度明显降低原料中的SiO与NaO作用形成低熔点化合物NaSiO(熔点为℃)FeO与NaO作用形成NaO·FeO(熔点为℃)。液相流动性增强有利于反应发生同化温度随之降低。当K、Na含量高于时容易形成K、Na的硅铝酸盐类物质如钾霞石(KAlSiO)、钠霞石(NaAlSiO)和少量长石(KAlSiO)等。这些物质熔点较高它们从液相中析出形成弥散的固相质点使液相的粘度增加。液相流动性变差固相反应温度升高。KONaO含量在的同化温度最低故在KONaO含量为是最易发生同化反应F、K、Na含量对矿物的同化温度影响实验综合分析不同的F含量的同化温度主要受到其同化反应产物枪晶石的影响枪晶石熔点较高影响了试样的液相流动性使同化反应温度升高。不同K、Na含量试样的同化温度主要受低熔点产物NaSiO(熔点为℃)和FeO·NaO(熔点为℃)影响他们的熔点较低使液相流动性增强降低了矿物的同化温度高熔点化合物钾霞石(KAlSiO)、钠霞石(NaAlSiO)和少量长石(KAlSiO)等的影响使液相流动性增强既而同化温度降低。F、K、Na对烧结固相反应中铁酸钙生成的影响FeOCaOCaF体系固相反应分析FeOCaOCaF体系固相反应的差热曲线见图从室温升至℃过程中DSC曲线上共出现了℃、℃、℃和℃四个吸热峰其中℃、℃、℃吸热峰对应的TG曲线上伴有明显的失重现象说明在这三个温度下发生了吸热反应同时有挥发物逸出。图FeOCaOCaF体系固相反应的差热曲线图FeOCaOCaF体系℃烧制试样的XRD图为了确定℃峰值温度下固相反应的产物用“干压法”将烧结粉料压制成小饼并在P型红外线加热炉内将试样加热到℃将烧成的试样作XRD分析结果见图为CaO、CaF、FeO和Ca(OH)并未发现有新物质生成其中Ca(OH)为原料中CaO吸水潮解所致℃下的失重现象可能是部分Ca(OH)分解释放出HO蒸汽引起的。该体系在℃温度下烧制的试样经XRD分析发现有新物质FeO、CaO·FeO和CaO·FeO·FeO生成此外还检测到CaF。根据有关资料CaO·FeO合成的固相反应温度为℃左右本实验中℃吸热反应可能为来不及分解的Ca(OH)与FeO之间的固相反应:Ca(OH)FeO=CaO·FeOHO↑释放出HO蒸汽产生失重现象。而℃吸热峰可能与氟化物的挥发有关。该体系固相反应发生在N气氛下N的氧分压大约为Pa左右经热力学计算FeO分解温度应为℃左右故DSC曲线上℃吸热峰很可能是FeO分解所致其分解产物FeO或与CaO反应或固溶于已合成的二元铁酸钙中形成了三元铁酸钙类的物质CaO·FeO·FeO三元铁酸钙具有编织状结构显微硬度较高还原性高高温性能良好对烧结矿的冶金性能有好的影响。表FeOCaOCaF体系结果分析表反应类型反应温度具体反应吸热Ca(OH)分解释放出HO蒸汽引起的Ca(OH)FeO=CaO·FeOHO↑氟化物的挥发有关FeO分解所致由以上分析可知该体系中除少量氟化物挥发外绝大部分CaF没有参与固相反应XRD检测结果也没有发现任何含CaF的矿物故FeOCaOCaF体系烧结固相反应中F的存在对铁酸钙的生成没有不良影响。FeOCaOKSiONaSiO体系固相反应分析该体系的差热分析曲线如图。该固相反应体系是为了研究K、Na对高碱度烧结矿烧结固相反应中铁酸钙生成的影响而设计的。因为K、Na在白云鄂博铁矿中的赋存形态为复合硅酸盐或硅铝酸盐在此用固相合成法合成了最简单的K、Na硅酸盐KO·SiO和NaO·SiO。通常认为KO·SiO和NaO·SiO要参与反应首先要吸热分解这将大大削弱KO、NaO及SiO参与化学反应的能力。而实际上该体系在℃温度下烧制的试样经XRD分析发现有新物质FeO、CaO·FeO、CaO·SiO和CaO·SiO生成(见图)表明SiO参与固相反应的能力并没有因为与KO或NaO的结合状态而受到影响这是因为有CaO存在时可以促进KO·SiO(或NaO·SiO)的分解反应如下:KO·SiO=KOSiOΔG°=TJ/molKO·SiOCaO=CaO·SiOKOΔG°=TJ/molKO·SiOCaO=CaO·SiOKOΔG°=TJ/mol图FeOCaOKSiONaSiO体系固相反应的差热曲线图FeOCaOKSiONaSiO体系℃烧制试样的XRD图在试验温度范围内后面两个反应的标准自由能ΔG°均比第一个反应小故CaO的存在有利于KO·SiO(或NaO·SiO)的分解从而形成固相反应产物CaO·SiO和CaO·SiO。XRD检测并未发现含KO或NaO的矿物但发现了玻璃相可以推断K、Na主要存在于玻璃相中。由以上分析可知烧结原料中K、Na硅酸盐的存在可参与与FeO争夺CaO的固相反应形成CaO·SiO和CaO·SiO从而对铁酸钙的生成产生不利影响。此外烧结原料中的KO、NaO还可与FeO形成KO·FeO和NaO·FeO对于磁铁矿烧结来说夺取原料中为数不多的FeO从而对铁酸钙的生成反应更加不利。因此为减弱烧结固相反应中K、Na对铁酸钙生成的不利影响促进包钢高碱度烧结矿中铁酸钙粘结相的形成应从选矿方面入手进一步降低白云鄂博铁矿中的K、Na含量。FeOCaOCaFSiO体系固相反应分析该固相反应体系仅比FeOCaOCaF体系多一种成分SiO目的是为了研究当烧结原料中存在SiO时CaF是否将对烧结固相反应过程中铁酸钙的生成产生影响。图FeOCaOCaFSiO体系固相反应差热分析曲线图FeOCaOCaFSiOXRD曲线该反应体系的差热曲线见图从室温升至℃过程中DSC曲线上依次出现了℃、℃、℃、℃、℃、℃等吸热峰和℃、℃、℃等放热峰其中℃、℃、℃和℃个吸热峰对应的TG曲线上有明显的失重现象表明在这个温度下发生的固相反应均有气体产生。为了确定DSC曲线上各峰值温度下固相反应的产物在P型红外线加热炉内分别将该体系相同成分的个试样小饼加热到℃、℃、℃、℃。该体系在℃烧制的试样经XRD分析发现有新物质枪晶石(CaO·SiO·CaF)和CaO·SiO形成。DSC曲线上℃放热峰(不太显著)是枪晶石(CaO·SiO·CaF)的合成反应引起的。图℃烧制的试样XRD曲线℃烧制的试样经XRD分析(图)发现有CaO·FeO和Ca(OH)存在对照FeOCaOCaF固相反应体系分析结果可以确定℃吸热峰为部分Ca(OH)分解所致℃吸热峰与CaO·FeO的生成反应(Ca(OH)FeO=CaO·FeOHO↑)有关而℃吸热峰与CaO·SiO的合成反应(Ca(OH)SiO=CaO·SiOHO)有关但从XRD分析结果无法确定℃下发生的放热固相反应。图℃烧制的式样XRD曲线在℃下烧制的试样经XRD分析(图)仅发现了一种新产物CaO·FeO同样无法确定℃下发生的固相反应。图℃烧制的式样XRD曲线在℃下烧制的试样经XRD分析(图)发现有FeO、CaO·SiO生成故在℃下发生的吸热反应很可能是FeO的分解反应此外℃吸热峰与原料中吸附水的蒸发有关而℃吸热峰与SiO晶型转变有关。FeOCaOCaFSiO体系固相反应分析总结见表:表FeOCaOCaFSiO体系固相反应分析总结反应类型反应温度具体反应吸热℃吸附水的蒸发℃部分Ca(OH)分解℃CaO·FeO的生成反应(Ca(OH)FeO=CaO·FeOHO↑)℃SiO晶型转变℃CaO·SiO的合成反应(Ca(OH)SiO=CaO·SiOHO↑)℃FeO的分解反应放热℃枪晶石(CaO·SiO·CaF)的合成反应℃无法确定℃无法确定由以上分析结果可知:本体系中SiO的存在为枪晶石(CaO·SiO·CaF)和硅酸盐(CaO·SiO)的形成创造了条件烧结矿中CaF、SiO与FeO争夺CaO从而不利于铁酸钙的生成。CaOFeOCaFKSiO体系固相反应分析该反应体系的差热曲线见图从室温升至℃过程中DSC曲线上依次出现了℃、℃、℃、℃、℃、℃、℃、℃、℃等吸热峰和℃、℃、℃、℃等放热峰。其中℃、℃、℃、℃、℃个吸热峰对应的TG曲线上有明显的失重现象表明在这个温度下发生的固相反应均有气体产生。为了确定DSC曲线上各峰值温度下固相反应的产物在P型红外线加热炉内分别将该体系相同成分的个试样小饼加热到℃。CaOFeOCaFKSiO体系差热分析曲线图℃烧制的式样XRD曲线在℃下烧制的试样经XRD分析发现有FeO、Ca(SiO)(SiO)、Fe(SiO)生成。℃下的失重现象可能是部分Ca(OH)分解释放出HO蒸汽引起的。℃吸附水的蒸发。℃吸热峰与CaO·FeO的生成反应(Ca(OH)FeO=CaO·FeOHO↑)有关而℃吸热峰与CaO·SiO的合成反应(Ca(OH)SiO=CaO·SiOHO↑)有关但从XRD分析结果无法确定℃下发生的放热固相反应该体系在℃可能有枪晶石(CaO·SiO·CaF)和CaO·SiO形成。℃吸热峰与SiO晶型转变有关。DSC曲线上℃放热峰(不太显著)是枪晶石(CaO·SiO·CaF)的合成反应引起的。表CaOFeOCaFKSiO体系固相反应分析反应类型反应温度具体反应吸热吸附水的蒸发无法确定部分Ca(OH)分解Ca(OH)FeO=CaO·FeOHO↑氟化物的挥发有关Ca(OH)SiO=CaO·SiOHO↑无法确定无法确定FeO的分解反应放热无法确定无法确定枪晶石(CaO·SiO·CaF)的合成反应无法确定由以上分析结果可知:本体系中KSiO的存在为枪晶石(CaO·SiO·CaF)和硅酸盐(CaO·SiO)的形成创造了条件烧结矿中CaF、SiO与FeO争夺CaO从而不利于铁酸钙的生成。F、K、Na对烧结固相反应中铁酸钙生成的影响综合分析)FeOCaOCaF体系烧结固相反应中F的存在对铁酸钙的生成没有不良影响。)烧结原料中K、Na硅酸盐的存在可参与与FeO争夺CaO的固相反应形成CaO·SiO和CaO·SiO从而对铁酸钙的生成产生不利影响。)为减弱烧结固相反应中K、Na对铁酸钙生成的不利影响促进包钢高碱度烧结矿中铁酸钙粘结相的形成应从选矿方面入手进一步降低白云鄂博铁矿中K、Na的含量。)FeOCaOCaFSiO体系中有SiO存在时烧结矿中CaF、SiO与FeO争夺CaO形成枪晶石(CaO·SiO·CaF)和硅酸盐(CaO·SiO)从而不利于铁酸钙的生成。)CaOFeOCaFKSiO体系中KSiO存在时容易形成枪晶石(CaO·SiO·CaF)和硅酸盐(CaO·SiO)不利于铁酸钙的生成。第四章结论不同的F含量的同化温度主要受到其同化反应产物枪晶石的影响枪晶石熔点较高影响了试样的液相流动性使同化反应温度升高不同K,Na含量试样生成形成低熔点化合物NaSiO(熔点为℃)和FeO·NaO(熔点为℃)和高熔点化合物钾霞石(KAlSiO)、钠霞石(NaAlSiO)和少量长石(KAlSiO)等改变了液相流动性从而影响了矿物的同化温度。FeOCaOCaF体系烧结固相反应中F的存在对铁酸钙的生成没有不良影响但有SiO、KSiO存在时烧结矿中CaF、SiO与FeO争夺CaO形成枪晶石(CaO·SiO·CaF)和硅酸盐(CaO·SiO)从而不利于铁酸钙的生成。烧结原料中K、Na硅酸盐的存在可参与与FeO争夺CaO的固相反应形成CaO·SiO和CaO·SiO从而对铁酸钙的生成产生不利影响。参考文献道森世界铁矿石烧结法发展现状英国周取定铁矿石烧结过程中基本理论的研究烧结球团第四期刘兰英论烧结矿中铁酸钙的形成机理与合理的工艺条件包钢科技第三期赵佩琛促进烧结固相反应的条件和措施烧结球团第一期柏京波,罗果萍,郝志忠,邬虎氟对白云鄂博铁精矿烧结基础特性影响的研究钢铁卷期上海化工学院分析室差热分析工业分析廉树杰许力贤二元铁酸钙还原行为的研究J烧结球团,():王艺慈罗果萍柏京波郝志忠等F、K、Na对烧结固相反应影响的研究J钢铁():周取定铁矿粉造块理论及工艺M北京:冶金工业出版社,刘士伟烧结矿中三元铁酸钙固结相形成的探讨J烧结球团,,():杨男如,岳文海无机非金属材料图谱手册M武汉工业大学出版社,罗果萍柏京波,钾钠对包钢铁矿粉烧结基础特性影响的研究,钢铁戚立宽KO在烧结法中工艺矿物的研究J轻金属():~戚立宽NaOCaOFeO系物相关系及固相反应动力学J有色金属(冶炼部分)():~李小刚在烧结过程中用蒸汽脱F去K、Na的试验研究J包钢科技():杨男如,岳文海无机非金属材料图谱手册M武汉工业大学出版社,相永宜等编译高炉中的碱金属包钢科技办宋建成、贾荫龙钾钠氟在高炉冶炼中的行为包钢炼铁资料赵国治碱金属对高炉冶炼影响的探论。包钢科技应盛鸣碱金属在高炉内平衡情况钢铁林淑芳低温烧结工艺原理的探讨J烧结球团KKGP~张世娟K王树同针状铁酸钙形成机理的试验研究J钢铁KKGP~致 谢感谢内蒙古科技大学四年来的培养,感谢王艺慈副教授对本论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心的指引和教导,使我对于烧结有了深刻的认识,并最终得以完成毕业论文,对此,我打心眼里表示我最衷心的感谢王老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我毕生的学习楷模同时也要感谢老师在使用实验仪器过程中,对我们的默默支持 老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。在四年的大学生涯里还得到众多老师的关心支持和帮助在此谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!在大学四年生活中不断得到各位老师、同学的关心与帮助使我在学习和生活中不断得到友谊的温暖与关怀最重要的是一种精神上的激励让我非常感动。感谢父母对我二十多年来辛勤的养育,并让我获取了一定的知识并最终走向社会,为社会贡献自己!最后我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢!I(Counts)>MagnetiteFeO>CaFeOCalciumIronOxide>WollastoniteACaSiO>Lime,synCaO>CalciumSilicateCaSiOTwoTheta(deg)#mdibinbi
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