高炉渣导电性、粘度及导热性的研究

发布时间：2020-06-06 03:00

【摘要】：高炉渣作为钢铁企业主要的固体废弃物其增值化利用一直是国内外研究的热点及难点。在电渣重熔和制备矿渣棉两个重要的方向中均涉及到电炉的操作问题,电导率、粘度及导热系数是电炉操作及模型设计中最重要的三个参数,关乎到电炉的操作能耗及生产下一级产品的质量问题。当炉渣呈熔融态时,熔渣的这三个物理性质均与熔体的结构有关。在CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元体系中,熔体中复杂的网络结构与其Si02的含量有关,当SiO2含量逐渐增加时,熔体中小的阴离子团逐渐结合成为大的复杂的阴离子团,形成三维网络结构使熔体的聚合程度逐渐增加。当熔体的聚合程度增加时,熔体内部复杂的网络结构变得致密,其对可参与导电任务的阳离子在迁移过程中的阻碍能力增大,熔体的电导率相应地就会降低;熔体内部网络结构复杂时其自由体积相对较少,小离子相对大离子的运动能力就会减弱,熔体的粘度相对增大;熔体的热量在熔体内部整个链状或者环状结构上的传导能力较为显著,而在两种结构之间的传导能力相对较弱。当熔体的聚合程度相对较高时,其内部结构中复杂的大型阴离子团相对较多,故在此结构上的热传导能力相对较高。本文采用交流阻抗法配加两电极体系测量炉渣在高温熔融状态下的电导率。在电导率测量过程中研究不同温度下酸度对炉渣电导率的影响,并用XRD图谱分析炉渣在缓冷状态下的物相组成;研究不同含量的Na2O、B2O3对炉渣电导率的影响;研究用一部分含量的K20代替相同含量的Na2O后炉渣电导率的变化。采用实验室自行改造的高温流变仪测量炉渣的液相粘度,在液相线温度以上的温度点分析不同酸度对炉渣粘度的影响,并判断此研究体系是否为牛顿流体。采用激光闪光法测量缓冷固渣的热扩散率,分析随着炉渣酸度的增加熔体的聚合程度相应增大时其热扩散率的变化。实验结果如下:(1)随着高炉渣酸度的增加,熔体中SiO2含量相对较高,聚合程度的增加使得电导率逐渐降低;(2)同一酸度高炉渣在不同温度情况下,随着温度的升高,熔体的电导率相应增加;(3)Na2O和B203分别作为网络修饰体和网络形成体对熔体的聚合程度有降低和增加的作用,炉渣的电导率相应的增加和减少;(4)Na+和K+具有相同的电价数,但Na+较K+半径小,用相同含量的K+代替Na+,炉渣的电导率降低;(5)随着高炉渣酸度的增加,其液相粘度逐渐增加,且CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元体系为牛顿流体;(6)随着高炉渣酸度的增加,其固渣的热扩散率呈增加的趋势。在现有的测量数据基础上建立适用于电导率、粘度及导热系数的模型并用一些模型寻找电导率、粘度及导热系数之间的关系。
【图文】：

硅氧四面体,层状结构,双链

东北大学硕士学位论文逦第２章硅酸盐两条单链通过尚未共用的氧连接而成为双链，其络阴离子可用［Ｓｉ４０ｎ］ｆ－单链之间相连接的硅氧四面体中只有一个未饱和的氧，，其余硅氧四面体中仍有和的氧可以与别的阳离子结合。如图２．５所示，图中的（ａ）是透闪石Ｃａ２Ｍｇ５［Ｓｉ４Ｏｕ］中的［ＳＵＯｕｋ双链，双链之间以Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、（ＯＨ）－等离子相连接；图中的（ｂ）石Ｃａ６［Ｓｉ６０１７］（０Ｈ）２中的［ＳｉＷｄｏｏ双链，双链之间以Ｃａ２＋、（ＯＨ）－离子相连接。逡逑（３）层状结构逡逑每一个硅氧四面体均以三个角顶分别于相邻的三个硅氧四面体在二维空层称之为层状结构。图２．６所示为双层型和三层型的层状结构，每个硅氧四面个氧的电价未饱和，通过Ｍｇ２＋（ＯＨ）－离子把层与层之间连接起来。逡逑

方石英,双链

两条单链通过尚未共用的氧连接而成为双链，其络阴离子可用［Ｓｉ４０ｎ］ｆ－表示。两逡逑单链之间相连接的硅氧四面体中只有一个未饱和的氧，其余硅氧四面体中仍有两个未饱逡逑和的氧可以与别的阳离子结合。如图２．５所示，图中的（ａ）是透闪石Ｃａ２Ｍｇ５［Ｓｉ４Ｏｕ］２Ｃ0Ｈ：）２逡逑中的［ＳＵＯｕｋ双链，双链之间以Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、（ＯＨ）－等离子相连接；图中的（ｂ）为硬钙硅逡逑石Ｃａ６［Ｓｉ６０１７］（０Ｈ）２中的［ＳｉＷｄｏｏ双链，双链之间以Ｃａ２＋、（ＯＨ）－离子相连接。逡逑（３）
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF534

【参考文献】