含彌散相高爐渣的耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、高爐渣是高爐冶煉的副產(chǎn)品，對(duì)高爐冶煉過(guò)程、生鐵質(zhì)量、高爐的壽命、爐缸熱制度等起著不容忽視的重要作用。高爐渣應(yīng)具備良好的物理化學(xué)特點(diǎn)才能夠與鐵水有效、順利分離獲得純凈的生鐵。使用我國(guó)攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦，冶煉得到高鈦型高爐渣，在高爐高溫、強(qiáng)還原性情況下，鈦的氧化物被還原成高熔點(diǎn)物質(zhì)（如TiC，TiN）彌散于渣中，造成熔渣出現(xiàn)泡沫化、爐渣粘稠、渣鐵難分等問(wèn)題，給高爐操作帶來(lái)極其不利的影響。
　　本文以含彌散相 TiC、TiN的高爐渣為

2、研究對(duì)象，采用傳統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)（Molecular Dynamics，MD）、以密度泛函理論為基礎(chǔ)的第一性原理(the First-Principles)以及耗散粒子動(dòng)力學(xué)（Dissipative Particle Dynamics，DPD）模擬方法相結(jié)合，著力從彌散相的粒度和濃度、剪切速率和溫度方面探討對(duì)其渣系的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)含彌散相熔融渣理化特性的模擬。得到以下主要結(jié)論：
　?、俨捎没诿芏确汉碚摰牡谝恍栽矸椒▽?duì)構(gòu)建的兩類粒子

3、模型進(jìn)行能量計(jì)算，從而導(dǎo)出了彌散相粒子間、彌散相粒子與CaO-SiO2-TiO2、CaO-SiO2-Al2O3-TiO2、和CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣系中各粒子間的相互作用勢(shì)關(guān)系曲線，并擬合得到L-J勢(shì)函數(shù)及其相關(guān)參數(shù)；
　?、诓捎梅肿觿?dòng)力學(xué)(MD)模擬方法，計(jì)算得到 CaO-SiO2-TiO2、CaO-SiO2-Al2O3-TiO2和CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣系中各粒子在一定溫度下的壓

4、縮比率，并結(jié)合 Keaveny法獲得了粒子的相互作用系數(shù)，構(gòu)建了完整的含彌散相高爐渣體系的勢(shì)函數(shù)；
　?、墼诤瑥浬⑾喔郀t渣的模擬過(guò)程中，粘度均隨著剪切速率的增大而減小，即呈現(xiàn)明顯的剪切稀化現(xiàn)象；
　?、軓娜哪M結(jié)果來(lái)看，彌散相粒子的粒度對(duì)體系的粘度影響較大。在1773K下，ωTiC≤15％時(shí)，含粗粒級(jí)TiC體系的粘度小于細(xì)粒級(jí)體系粘度，ωTiC>15%時(shí)，呈現(xiàn)相反的狀態(tài)。1873K下，TiC粒度對(duì)體系粘度的影響表現(xiàn)的不