非均相含鈦冶金熔渣流變特性及導電性研究.pdf

1、攀西地區(qū)是我國釩鈦資源最為富集的地區(qū)，釩鈦磁鐵礦遠景儲量超過100億噸。釩鈦磁鐵礦作為我國的特色冶金資源，屬于典型的低品位、多元素類質同象共生礦，難選難冶難分離，綜合利用難度較大。在強還原和高溫條件下，一些鈦化物被還原成高熔點的TiCxOy和TiCxNy，形成氣-固-液三相復雜的非均相體系，由此在高爐冶煉中會引起一系列特殊的問題。盡管目前關于非均相冶金熔渣的生成、演變規(guī)律開展了較多的理論研究，但是缺乏系統(tǒng)性、深入性和連續(xù)性，尤其是對含鈦

2、冶金熔渣的流變特性及其表征等問題的研究仍顯不足。
　　本文以攀鋼含鈦高爐渣化學組成為基礎，配制CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣系，通過添加不同含量的TiC和TiN，模擬高爐冶煉釩鈦磁鐵礦生成含鈦高爐渣的過程，并借助流變學原理和方法研究含鈦熔渣流變特性。通過研究不同含量TiC和TiN非均相含鈦熔渣的粘度和熔化性溫度變化，分析TiC和TiN對熔渣粘度和熔化性溫度的影響;通過構建含鈦熔渣不同條件下的本構方程，確定并分

3、析其非牛頓流體類型;通過研究不同電場強度、剪切速率下各渣樣粘度變化，并借助SEM表征技術揭示含鈦熔渣的電致流變特性;采用交流阻抗譜法測定不同TiC含量渣系的導電性。研究結果如下:
　　(1) TiC、TiN是含鈦高爐渣增稠的主要原因。隨著TiC、TiN含量的增加，熔渣的初始粘度逐漸增大，其中當TiC含量增加到4％，TiN含量增加到8％時粘度急劇增加;熔渣的熔化性溫度不僅和固相質點TiC、TiN的含量有關，還與渣中TiO2等其它成分

4、含量有關;TiN對粘度和熔化性溫度的貢獻不如TiC作用明顯;
　　(2)本研究中，有TiC、TiN等固相質點存在的非均相含鈦熔渣多屬于非牛頓流體，并且隨著剪切速率的增加呈現剪切增稠的趨勢;構建得到各渣系的本構方程中流變指數n均大于1;含有TiC的熔渣比較接近膨脹性流體，含有TiN的熔渣接近塑性膨脹流體;
　　(3)含鈦熔渣電致流變現象研究表明:1500℃時，隨著電場強度增加，不同含量的TiC渣樣在各個剪切速率下，粘度均增大，

5、表現出正電致流變效應;不同TiN含量的渣樣電致流變現象規(guī)律性不明顯:TiN含量較低(2％)時，渣樣的粘度隨電場強度的增加呈下降趨勢，表現為負電致流變效應;隨著TiN含量增加，渣樣逐漸表現出正電致流變效應;
　　(4)渣樣的SEM表征表明:隨著電場強度增加，TiC、TiN等固相質點由分散狀態(tài)變?yōu)槌舒湢罨虼貭罘植迹}鈦礦由分散狀逐漸聚集，且晶粒逐漸粗化。TiC、TiN等固相導電質點的規(guī)律性變化以及高溫過程中形成的鈣鈦礦在電場作用下的行