基本信息
- 项目名称：
- CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3无氟精炼渣的相图计算研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品计算CaO-SiO2-Al2O3-MgO和CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3多元相图，可以为配制环保的无氟精炼渣提供理论指导，也可为研究与此相关的无机非金属材料提供理论指导，同时对绿色冶金也具有积极意义。本作品研究的CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3五元系相图未见文献报道。
- 详细介绍：
- 冶金企业广泛使用的精炼渣、铁水预处理渣、转炉渣、电炉渣中都含有一定量的氟化合物。向熔渣中加入氟化物，如萤石（CaF2），虽然可以改善渣的物理化学性能，但同时也加重了对冶金设备的腐蚀和对环境的污染。随着我国钢铁企业对各种冶金渣的需求量不断增多和政府对排放的限制越来越严，其不利的一面将表现地越来越突出。因此，降低熔渣中氟化物是非常必要的，本研究目的是通过相图计算研究降低精炼渣中CaF2含量的方法，以减少对环境的危害。 常用精炼渣组成为：CaO、SiO2、Al2O3、MgO和CaF2。CaF2具有很好的助熔效果，但其负面影响亦较大，已有研究表明B2O3也具有很好的助熔性，为此本研究考虑添加B2O3。本研究考虑两种渣系，一是CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元系，二是CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3五元系。用商业热力学计算软件FactSage来研究MgO对CaO-SiO2-Al2O3三元系和B2O3对CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元系熔点的影响，为配制低氟或无氟精炼渣提供依据。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- CaF2 在使用过程中和使用后都会对环境产生负面影响。本研究目的是通过相图计算研究降低精炼渣中CaF2含量的方法。考虑两种渣系，一是CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元系，二是CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3五元系。用FactSage来研究MgO对CaO-SiO2-Al2O3三元系和B2O3对CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元系熔点的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 目前钢铁企业在炉外精炼期间还大量使用CaF2 ，研究目标主要集中在冶金效果提高方面，但是CaF2 在使用过程中和使用后都会对环境产生负面影响。从目前文献看CaF2 在渣中主要起到助熔的作用，降低渣的熔点，本研究通过相图计算研究CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3 无氟精炼渣，减少了对环境的危害。本作品研究的CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3五元系相图未见文献报道。
应用价值和现实意义
- 随着我国钢铁企业对各种冶金渣的需求量不断增多和政府对绿色冶金的大力倡导，降低精炼渣中的氟化物是非常必要的，研究、开发新型的低氟精炼渣势在必行。本作品可以为配制环保的无氟精炼渣提供理论指导，也可为研究与此相关的无机非金属材料提供理论指导。此外，新型环保冶金渣系技术及其产品将对冶金工业节能减排、提高产品质量，实现可持续性发展，有着十分重要的意义。
学术论文摘要
- CaF2在精炼期间大量使用，CaF2在使用期间和使用后都会对环境造成负面影响。CaO、SiO2、Al2O3、MgO是冶金渣系的主要组成，B2O3在冶金中的应用研究越来越多，本研究通过相图计算，研究了MgO对CaO-SiO2-Al2O3三元系和B2O3对CaO-SiO2-Al2O3-MgO（8%）四元系熔化性能的影响。结果表明MgO能够扩大CaO-SiO2-Al2O3三元系的液相区范围，但对高碱度区和SiO2侧的熔化性能影响较小；B2O3能有效地降低CaO-SiO2-Al2O3-MgO（8%）四元系CaO侧的熔点，但Al2O3侧由于有9Al2O3•2B2O3新相生成，熔点有所升高；精炼渣中MgO的适宜含量为5~8%，B2O3的含量不宜超过8%。
获奖情况
- 已投Journal of Iron and Steel Research International
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]焦有,杨占平,付庆,王留好.氟的危害及控制[J].生态学杂志,2000，（05） [2]蔡隆九，宋玉萍，王伟华.包钢的氟污染及其治理[J]. 包钢科技, 2002,(01) [3]孙丽,蔡隆九,宝文宏,裴翠红. 包钢的氟污染及其影响[J]. 包钢科技, 2002,(02) [4]张旭升,关勇,吕春风,等. 新型LF炉精炼渣的研制与应用[J]. 鞍钢技术,2006,2:33－37 [5]祝贞学,李桂荣,王宏明. BaO,B2O3对CaO基精炼渣熔化性能及脱硫能力的影响. 北京科技大学学报[J]. 2006,28(8):725－727. [6]宋文荣，杜有录. 治理氟污染,保护环境,走可持续发展之路. 冶金循环经济发展论坛论文集,2008年
同类课题研究水平概述
- 炉外精炼是生产高附加值钢种的必须工艺手段，炉外精炼渣的选择对精炼效果至关重要，而精炼渣的熔点对精炼的效果、精炼时间、精炼能耗、和产量有重要影响。目前为了降低精炼渣熔点，大量添加CaF2助熔，而CaF2在使用中和使用后都会对环境、人和动植物产生不利影响，为了实现清洁生产，必须寻找其替代物。有文献报道B2O3可以起到很好的助熔作用，并研究了B2O¬3对渣熔点和粘度的影响，但相关研究都是比较分散的实验研究，没有普遍的理论指导意义。本作品采用相图计算的方法，研究了CaO-SiO2-Al2O3-MgO和CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3 多元相图，而且CaO-SiO2-Al2O3-MgO-B2O3多元相图在文献中未见相关报道，该相图对B2O3在冶金渣中的应用具有普遍的理论指导意义，且该相图对研究与此相关的无机非金属材料也有理论指导意义。
