TiC含量对含钛冶金熔渣流变特性的影响研究

发布时间：2020-10-23 17:19

　　 钒钛磁铁矿是提钒提钛、生产金属钛、钛白粉等的原料,具有很高的综合利用价值。我国钒钛磁铁矿资源丰富,储量约在180亿吨以上,但其低品位、共生矿的性质,制约了我国钒钛磁铁矿的综合利用。钒钛磁铁矿在高温、强还原度的条件下,一些钛化物被还原成高熔点的TiC、TiN和其固溶体Ti(C,N),形成了复杂的气-固-液三相,引起生产中的一系列问题,如渣中带铁、泡沫渣等。为了解决上述问题,有必要对含有TiC的熔渣流变特性进行研究探讨。本文以攀钢现场高炉渣为基础,配制CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣系。通过添加不同含量的TiC,模拟高炉高钛熔渣体系,将流变学原理应用到熔渣的流变特性分析中,采用高温流变仪研究了不同TiC含量对非均相含钛熔渣流变特性的影响,考察了粘度、剪切速率、剪切应力之间的关系,建立本构方程,确定流变特性参数,判定不同条件下的流体类型,揭示非均相含钛熔渣的非牛顿行为及其流变规律。判断出属于非牛顿流体的熔渣的后,验证其是否具有触变特性、电流变特性、Weissenberg效应等。结果表明:(1)TiC含量的增加能够使高钛熔渣粘度增加、熔渣体系流动性变差。TiC含量的增加,改变了熔渣内结晶的结构和分布,钙钛矿等以TiC为晶核形成高度弥散于熔渣体系内的固相结晶。随熔渣温度降低,钙钛矿等结晶相继续析出长大,显著增大了熔渣体系粘度。(2)TiC≥4wt%时,熔渣体系内出现较明显的屈服应力,熔渣流动时首先要克服熔渣体系内的屈服应力。而且,类似于物理学中静摩擦力大于动摩擦力的规律,熔渣体系内,静态屈服应力大于动态屈服应力。(3)TiC≥6wt%时,熔渣体系表现出明显的剪切稀化现象,高剪切速率能够将处于塑性假塑性流体的熔渣转变为牛顿流体。(4)时间对熔渣流变特性的影响表明:TiC=8wt%时,各温度下恒温时间的延长有利于熔渣体系内钙钛矿等固相结晶相长大,从而增加了熔渣体系的粘度;同时,在温度较高(1773K)时出现了触变“滞回曲线”,表现出较好的触变特性。当TiC≤6wt%时,恒温时间仍对熔渣体系粘度有一定影响,但是没有出现明显的“滞回曲线”。(5)熔渣电流变特性的研究表明:TiC=8wt%时,先逐渐增大电场,然后忽然撤掉电场,熔渣的粘度先增大后减小,说明电场影响了熔渣内部结构,熔渣具有正电流变特性。当TiC=Owt%时熔渣粘度没有这种变化规律,这表明TiC作为高介电常数固体悬浮颗粒,受电场作用时,影响了熔渣流变特性。(6)含钛熔渣的Weissenberg效应验证实验表明:TiC=8wt%和TiC=Owt%时,熔渣液面均未出现爬杆现象。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF534
【部分图文】：

度、压力下，其剪切应力和剪切速率不成正比关系；其粘度不是常数，而是随剪切应力??或剪切速率的变化而变化。常见的非牛顿流体主要有假塑性流体、宾汉姆流体等１４４］，如??图２．２所示：??緣??？?Ｗ速庠?Ｄ??ａ：牛顿流体ｂ：假塑性流体ｃ：膨胀性流体??ｄ：宾汉姆流体ｅ：塑性假塑性流体ｆ：塑性膨胀性＾［体??图２．２非牛顿流体的流动特性曲线??Ｆｉｇ．?２．２?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｎｏｎ－ｎｅｗｔｏｎｉａｎ?ｆｌｕｉｄ??－１４－??

流体粘度有关。而非牛顿流体中粘性流体的粘度是随剪切速率变化而变化的，即剪切速??率和剪切应力的关系曲线通过原点而不是直线。显然非牛顿流体的表观粘度；／ａ与真实??粘度７?（或叫微分粘度）是有所区别的，如图２．３所示。对于不同的剪切速率表观粘度??不同，表观粘度是特定剪切速率下的实际粘度，它们的表达式分别如下｜４５］：??ｒｊａ＝ｔｇａ＝Ｔｉ?／Ｄｉ?（２．２）??ｙｉ＝ｔｇｄ＝ｃｋ?／ｄＤ?〇?ｍ?（２．３）??式中／表示关系曲线上任意一点，ｒ的单位为Ｐａ，?Ｄ单位为ｓ＇?；／的单位为Ｐａ?ｓ。??￥１??图２．３非牛顿流体表观粘度和实际粘度的关系图??Ｆｉｇ．?２．３?Ａｐｐａｒｅｎｔ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ａｎｄ?ａｃｔｕａｌ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ｎｏｎ－Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ?ｆｌｕｉｄ??非牛顿流体的粘度测量常用的方法有毛细管法、旋转法、落球法等。毛细管法测粘??度是应用最广泛的方法。毛细管法的精密度较高，误差可控制在１％左右或更小，常用??来校验其他类型的粘度计。毛细管粘度计制造简单，价格低廉，实验操作和温度控制简??便，精度高，能够进行粘度的绝对测量，是一种非常实用的粘度测量方法。缺点是毛细??管容易被小颗粒物堵塞，处理过程比较困难。??旋转法测粘度是目前应用较为广泛的方法。旋转法的适用范围广，特别适用于粘度??比较大的流体或非牛顿流体。旋转粘度计

体的触变性。塑性、假塑性和牛顿型等流体类型的流动，增加剪切应力再除去后，可有??两种情况［５８］：?—种是系统立即回复到应力施加前的原有状态，即流动特性曲线的上升与??下降是重复的如图２．４中的曲线ａ；另一种是系统需要一定时间才能恢复原有状态，即??流动特性曲线的上升与下降形成环线回路，成为滞后回路。有滞后回路的系统即为触变??性的，如图２．４中的曲线ｂ。??－１６?－??
【参考文献】

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本文编号：2853318