【摘要】：鈦是一種戰(zhàn)略資源,其儲量比較豐富,含鈦產(chǎn)品在國防與國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。隨著鈦工業(yè)的發(fā)展,天然金紅石日益枯竭,品位較低但儲量豐富的鈦鐵礦引起了產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。然而鈦鐵礦二氧化鈦品位低,常需先將其富集為富鈦料再進(jìn)行后續(xù)處理,其中,電爐碳熱還原法是應(yīng)用最廣泛的工藝。高鈦渣體系熔點高使得各種物理化學(xué)性質(zhì)測試?yán)щy,造成了高溫物理性質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏,阻礙了生產(chǎn)過程的精細(xì)化控制,限制了鈦渣生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。尤其是攀枝花鈦精礦冶煉所得的高鈣鎂型鈦渣,其物理性質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)幾乎空白。因此,開展高鈦渣高溫物理性質(zhì)基礎(chǔ)研究對鈦工業(yè)的發(fā)展有重要意義。本論文采用自行研發(fā)的高溫高真空黏度測試儀對高鈣鎂型鈦渣的黏度進(jìn)行了測試,并結(jié)合高溫下熔體的結(jié)構(gòu)揭示其流變行為,豐富了高鈦渣的黏度基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為我國高鈦渣冶煉工藝在降低能耗、節(jié)約成本、冶煉參數(shù)優(yōu)化等方面提供理論支持。課題研究得到的主要結(jié)論:①對二元及三元鈦渣進(jìn)行了黏度實驗研究。Ti O2-Fe O-Ca O三元鈦渣屬于牛頓流體,其黏度值為常數(shù),不受轉(zhuǎn)速變化影響;Ti O2-Fe O二元鈦渣黏度隨渣系中Fe O含量和體系溫度增加而降低,完全熔化后黏度約為80mpa.s;Fe O可明顯降低二元鈦渣轉(zhuǎn)折點溫度,Fe O含量從10%增至25%其轉(zhuǎn)折點溫度降低了112℃。二元及三元鈦渣完全熔化后其黏度隨溫度升高無明顯變化;在轉(zhuǎn)折點附近,鈦渣黏度隨溫度降低急劇增加;三元鈦渣系中,鈦渣完全熔化后,黏度值約為70-130mpa.s;Ca O和Mg O含量增加可降低轉(zhuǎn)折點溫度,降低溫度分別為26℃和21℃;Si O2和Ti2O3表現(xiàn)出相反趨勢,增加的溫度分別為18℃和66℃。二元及三元鈦渣黏度測試后,主要物相是Fe Ti2O5和Ti O2,在Ti O2-Fe O-Ca O渣系中含有Ca Ti O3新相,實驗檢測物相與理論計算結(jié)果一致。②對六元74型和85型鈦渣以及現(xiàn)場渣進(jìn)行了黏度實驗研究。鈦渣完全熔化后黏度值在70-140mpa.s,繼續(xù)升高溫度對黏度值無明顯影響;當(dāng)溫度低于轉(zhuǎn)折點溫度鈦渣黏度急劇增加,結(jié)晶速率加快,屬堿性渣;鈦渣轉(zhuǎn)折點溫度基本高于1620℃,是高熔點渣系;鈦渣還原度增加,其黏度和轉(zhuǎn)折點溫度增加;鈦渣黏度與渣中Fe O含量呈現(xiàn)相反趨勢;Fe O有利于改善鈦渣流動性,降低鈦渣轉(zhuǎn)折點溫度;鈦渣黏度及轉(zhuǎn)折點溫度隨渣中Ti O2含量減少而降低;鈦渣黏度測試后主要物相是(Fe Mg)xTiyO5和Ti O2。③運(yùn)用拉曼光譜對高鈦渣熔體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。鈦渣主要成分是Ti O2,經(jīng)XRD和Raman光譜分析可知鈦渣中Ti O2晶型是金紅石,晶型結(jié)構(gòu)由相互連接Ti O2八面體構(gòu)成,晶格中心為Ti原子,八面體菱角為6個氧原子,兩個Ti O2分子組成一個晶胞;Si O2、Mg O和Ca O添加對于鈦渣拉曼特征峰影響不大,但均能使特征峰發(fā)生紅移;Ca2+和Mg2+以網(wǎng)格修飾子(網(wǎng)格破壞者)形式進(jìn)入鈦氧八面體,形成Ca Ti O3和Mg Ti2O5,降低鈦渣熔點。6元鈦渣有4個活性模式,85型鈦渣特征峰較74型渣明顯,但與金紅石型Ti O2拉曼峰無較大區(qū)別;鈦渣在610~630cm-1處有較強(qiáng)吸收峰,是Ti O6八面體高頻振動模式。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF823

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