熱處理溫度對含鈦爐渣中鈣鈦礦相結晶的影響

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1、維普資訊http://www.cqvip.com2000年6月沈陽工業(yè)學院學報第1g卷第2期JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGYJun．2oo0文章編號t1003—1251(2000)02—0091—047『，7熱處鈣理鈦溫礦度相對結含晶鈦的爐影渣響中丁尸jL，×7=Ok-李會莉(東北大學材抬學院．沈陽110006)關椒蛾～．中圖分類號。TG¨’TG¨文獻標識碼：A名鈦炒廈．隨著科學技術的進步，自然資源的不斷消耗，資源開發(fā)越來越受到人們的重視廢物利用是大家公認的得到能源、利用能源

2、的新途徑0]爐渣作為一種資源已被許多國家廣泛利用，如作為水泥原料、建筑材料和筑路材料等．故對爐渣的研究有著極其重要的經(jīng)濟價值．針對我國攀枝花、承蘸等地區(qū)蘊藏著大量的釩鈦磁鐵礦，熔煉后的爐渣含有22～25的TiO。，爐渣中含鈦相多為高溶點礦物，有較強的結晶能力，使得爐渣難以有效利用，造成環(huán)境污染和資源的浪費．為了尋找綜合利用鈦渣的有效途徑，本文對含鈦高爐渣進行了初步的研究．對于含鈦高爐渣中鈣鈦礦相，如果通過選礦方法將其分離出來，則分離出來的富鈦礦相可用作冶煉鈦鐵舍金或電焊條的原料．而在實際生產(chǎn)中，爐渣的鈣鈦礦相含量較低，

3、且晶粒尺寸細小，一般約為10,um，難于浮選分離，所以需要探索合理、有效的熱處理條件，以便增加鈣鈦礦相的結晶量和提高晶粒度．本文通過對高爐渣中鈣鈦礦相在不同熱處理溫度下的結晶生長狀態(tài)研究，利用圖象分析儀測試了不同溫度下鈣鈦礦結晶生長的結晶量、晶粒尺寸，從而定量地描述了鈣鈦礦成核長大機理，為提取爐渣中的鈣鈦礦相，提供了科學依據(jù)．收穰日期1g9g一11—25作者簡舟李會莉，女．36歲，工程師維普資訊http://www.cqvip.com92沈陽工業(yè)學院學報2000芷1實驗材料及試樣制備1．1原材料采用某鋼廠的含鈦高爐渣，

4、其主要簍!查墮笪絲堂堂坌化學成分如表1．：!!!!!!：含量23．3324．7422．8013．358．42o93o．321．2試驗設備制樣設備為二硅化鉬爐、石墨坩堝、磨片機和拋光機，測試設備為IAS4全自動圖像分析儀．1．3試樣制備將爐渣細磨成200目的粉末，裝入石墨坩堝內(nèi)，直接放進恒溫150o℃的二硅化鉬爐內(nèi)，保溫5mln，使爐渣充分溶化后，經(jīng)l0min分別降至5個不同熱處理溫度(1400~C、1350"C、l30o℃、125O℃、1200"C)，保溫2h后取出，在空氣中冷卻至室溫．再經(jīng)過切片、拋光，就可制得用于圖

5、像分析儀測試的試樣．1．4研究方法1)視壢的選擇取一熱處理溫度下的試樣，置于圖像分析儀的載物臺上，取放大倍數(shù)200×，隨機取l0個視場2)測試方法根據(jù)鈣鈦礦相與基體的灰度反差，經(jīng)過圖像采集、陰影校正、二值門坎值選擇、圖像處理后，進行自動測量，得到姆鈦相結晶的體積百分含量、枝晶生長的等積圓直徑等參數(shù)．每個試樣取十個視場的平均值作為最終結果．由于晶粒尺寸為30pm以上的鈣鈦礦相才易于分離，故而不計30m以下的鈣鈦礦相．2實驗結果及分析測試結果如下表，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)繪成曲線1)從圖l看出，隨熱處理溫度的升高，鈣鈦礦的結晶粒

6、度逐漸增塞全至旦墊曼墨塞工塑堡鮑笪墨大，在溫度1400~C下，得到的晶粒度／℃1400】3501300125012∞度最大為45．12．um，而在溫度12O0℃下，得到的晶粒度較小，為35．44．um．2)從圖2看出，隨熱處理溫度的升高，鈣鐵礦的結晶量逐漸減少，但溫度高于1350℃以維普資訊http://www.cqvip.com第2期李會莉：熱處理溫度對含鈦爐渣中鈣鈦礦相結晶的影響93后，結晶量呈明顯下降趨勢，1400"C時，結晶量僅為12．11i度門C困】結晶粒度與溫度的關系曲線囝2結晶量與溫度的關系曲線3)結果分

7、析：從上兩圖看出，在125o～1350C之間結晶量和晶粒度都比較接近各自的較大值，而溫度1200"C以下，雖然結晶量大，但晶粒度較?。@說明在125o～1350℃之間，鈣鈦礦相同時具有較高的結晶量和較大的晶粒尺寸．含鈦高爐渣主要成分為CaO、SiO。、TiO。、AIO、MgO，其熔體主要由基本離子ca、Mg”、O、Ti“、Ti”和復合陰離子siOj一、A10；、TiO]一組成．鈣鈦礦相的形成過程為Ca0==一Ca0。一TiO2+0一Ti0l—Ca。4-TiO]一——CaO·TiO2由于鈣鈦礦相熔點高，所以在高溫時鈣鈦礦

8、相早結晶，并以枝晶狀析出，結晶溫度約為l400℃．根據(jù)晶體形核、長大理論，在過冷情況下，溫度高，過冷度小，形核的驅(qū)動力?。魏斯Υ?，形核速度小但高溫時，熔體粘度小，原子和離子通過固熔界面在晶體上生長的阻力小，因此晶體生長速度大，表現(xiàn)為結晶量低、晶粒尺寸大．當溫度降低時，過冷度大，形核驅(qū)動力大．形核速度大，穩(wěn)定晶核易于形成，原子擴散