高炉渣成纤过程调质剂的熔解机理及均质化行为研究

发布时间：2022-10-19 17:07

　　高炉渣具有产量大和余热品位高的特点。目前,传统高炉渣的处理方法主要以水淬为主,不但浪费了大量的余热,而且水淬后的炉渣资源化利用附加值也较低。通过配加调质剂对高炉渣进行调质,改善炉渣的结构及物化性能,然后再利用离心成纤工艺制备高炉渣纤维,并最终制得纤维制品,这种方法不仅能充分利用高炉渣的高品质热源,而且能生产出高附加值的资源化产品,是高炉渣综合利用的一种新技术。高炉渣调质技术是高炉渣直接成纤工艺的关键性因素,尤其是在调质过程中调质剂的未熔解完毕或熔解完毕后成分未到达均匀化就直接成纤将导致矿渣棉纤维成纤率低、渣球含量高及化学稳定性差等问题。因此,针对该问题,以CaO-MgO-SiO₂-Al₂O₃四元渣系为主,采用FactSage热力学软件、微观分析和热态实验相结合的研究方法,对调质剂熔解机理及均质化行为进行了研究,发现了铁矿废石的熔解过程主要以SiO₂熔解为主,建立了炉渣成分、温度及SiO₂粒度与SiO₂在高炉熔渣中熔解时间之间的关系,提出了固液两相均质化效果... 

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 高炉渣特性
        1.2.1 高炉渣化学组成
        1.2.2 高炉渣矿相组成
        1.2.3 高炉渣流动性
    1.3 国内外高炉渣处理方法
        1.3.1 高炉渣水淬处理工艺
        1.3.2 高炉渣干法处理工艺
    1.4 高炉渣综合利用现状
        1.4.1 高炉渣在建筑领域的应用
        1.4.2 高炉渣在微晶玻璃、渣棉中的应用
        1.4.3 高炉渣在处理污水的应用
        1.4.4 高炉渣在其他方面的应用
    1.5 高炉熔渣调质均质化研究现状
        1.5.1 熔解机理研究
        1.5.2 均质化行为研究
    1.6 矿渣棉制备工艺及物化特性
        1.6.1 矿渣棉的制备工艺
        1.6.2 矿渣棉物化特性
    1.7 本文的主要研究内容
第2章 高炉渣及调质剂基础性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验设备及方法
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 实验研究方法
    2.3 高炉渣矿物结构及析晶行为研究
        2.3.1 高炉渣化学组成及矿相组成
        2.3.2 高炉渣矿物结构特征
        2.3.3 高炉渣黏度分析
        2.3.4 高炉渣成分对炉渣定温黏度的影响
        2.3.5 高炉渣析晶动力学
    2.4 调质剂的化学成分及矿相分析
        2.4.1 铁矿废石化学成分及矿相分析
        2.4.2 铁尾矿化学成分及矿相分析
    2.5 原料的熔化性能
    2.6 调质剂的抗渣性
    2.7 本章小结
第3章 调质剂在高炉渣中熔解机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验原料及方法
    3.3 铁矿废石熔解行为分析
        3.3.1 铁矿废石熔解过程中矿相分析
        3.3.2 铁矿废石熔解过程中SEM-EDS分析
    3.4 SiO_2熔解特性分析
        3.4.1 SiO_2颗粒熔解过程中形态变化
        3.4.2 炉渣成分对SiO_2熔解行为的影响
        3.4.3 温度对SiO_2熔解行为的影响
        3.4.4 粒度对SiO_2熔解行为的影响
    3.5 SiO_2熔解机理研究
        3.5.1 FactSage软件分析
        3.5.2 SEM-EDS分析
        3.5.3 SiO_2颗粒与高炉渣的界面反应
    3.6 SiO_2熔解动力学
        3.6.1 动力学模型的建立
        3.6.2 SiO_2熔解反应的控制机理分析
        3.6.3 SiO_2熔解反应的动力学参数
    3.7 SiO_2熔解速率的影响因素分析
    3.8 本章小结
第4章 高炉渣均质化行为研究
    4.1 引言
    4.2 实验原料及研究方法
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 研究方法
    4.3 炉渣成分对调质渣均质化的影响
        4.3.1 碱度对调质渣黏度的影响
        4.3.2 MgO含量对调质渣黏度的影响
        4.3.3 Al_2O_3含量对调质渣黏度的影响
        4.3.4 调质渣化学成分分析
        4.3.5 调质渣矿相组成分析
    4.4 铁矿废石配加量对调质渣均质化的影响
        4.4.1 铁矿废石配加量对调质渣黏度的影响
        4.4.2 掺加不同比例铁矿废石的调质渣化学成分分析
        4.4.3 掺加不同比例铁矿废石的调质渣矿相组成分析
        4.4.4 掺加不同比例铁矿废石的调质渣空冷方式分析
    4.5 本章小结
第5章 高炉渣离心成纤实验及纤维性能分析
    5.1 引言
    5.2 实验方法及设备
        5.2.1 高炉熔渣成纤试验及设备
        5.2.2 高炉渣纤维测定方法及设备
    5.3 高炉渣离心成纤实验分析
        5.3.1 酸度系数对成纤效果的影响
        5.3.2 混均时间对成纤效果的影响
    5.4 高炉渣纤维性能分析
        5.4.1 酸度系数对纤维直径的影响
        5.4.2 酸度系数对纤维渣球含量的影响
        5.4.3 酸度系数对纤维耐酸碱性的影响
        5.4.4 酸度系数对纤维析晶性能的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3693769