釩鈦磁鐵礦是提釩提鈦、生產(chǎn)金屬鈦、鈦白粉等的原料,具有很高的綜合利用價(jià)值。我國(guó)釩鈦磁鐵礦資源豐富,儲(chǔ)量約在180億噸以上,但其低品位、共生礦的性質(zhì),制約了我國(guó)釩鈦磁鐵礦的綜合利用。釩鈦磁鐵礦在高溫、強(qiáng)還原度的條件下,一些鈦化物被還原成高熔點(diǎn)的TiC、TiN和其固溶體Ti(C,N),形成了復(fù)雜的氣-固-液三相,引起生產(chǎn)中的一系列問(wèn)題,如渣中帶鐵、泡沫渣等。為了解決上述問(wèn)題,有必要對(duì)含有TiC的熔渣流變特性進(jìn)行研究探討。本文以攀鋼現(xiàn)場(chǎng)高爐渣為基礎(chǔ),配制CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2五元渣系。通過(guò)添加不同含量的TiC,模擬高爐高鈦熔渣體系,將流變學(xué)原理應(yīng)用到熔渣的流變特性分析中,采用高溫流變儀研究了不同TiC含量對(duì)非均相含鈦熔渣流變特性的影響,考察了粘度、剪切速率、剪切應(yīng)力之間的關(guān)系,建立本構(gòu)方程,確定流變特性參數(shù),判定不同條件下的流體類型,揭示非均相含鈦熔渣的非牛頓行為及其流變規(guī)律。判斷出屬于非牛頓流體的熔渣的后,驗(yàn)證其是否具有觸變特性、電流變特性、Weissenberg效應(yīng)等。結(jié)果表明:(1)TiC含量的增加能夠使高鈦熔渣粘度增加、熔渣體系流動(dòng)性變差。TiC含量的增加,改變了熔渣內(nèi)結(jié)晶的結(jié)構(gòu)和分布,鈣鈦礦等以TiC為晶核形成高度彌散于熔渣體系內(nèi)的固相結(jié)晶。隨熔渣溫度降低,鈣鈦礦等結(jié)晶相繼續(xù)析出長(zhǎng)大,顯著增大了熔渣體系粘度。(2)TiC≥4wt%時(shí),熔渣體系內(nèi)出現(xiàn)較明顯的屈服應(yīng)力,熔渣流動(dòng)時(shí)首先要克服熔渣體系內(nèi)的屈服應(yīng)力。而且,類似于物理學(xué)中靜摩擦力大于動(dòng)摩擦力的規(guī)律,熔渣體系內(nèi),靜態(tài)屈服應(yīng)力大于動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力。(3)TiC≥6wt%時(shí),熔渣體系表現(xiàn)出明顯的剪切稀化現(xiàn)象,高剪切速率能夠?qū)⑻幱谒苄约偎苄粤黧w的熔渣轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。(4)時(shí)間對(duì)熔渣流變特性的影響表明:TiC=8wt%時(shí),各溫度下恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)有利于熔渣體系內(nèi)鈣鈦礦等固相結(jié)晶相長(zhǎng)大,從而增加了熔渣體系的粘度;同時(shí),在溫度較高(1773K)時(shí)出現(xiàn)了觸變“滯回曲線”,表現(xiàn)出較好的觸變特性。當(dāng)TiC≤6wt%時(shí),恒溫時(shí)間仍對(duì)熔渣體系粘度有一定影響,但是沒(méi)有出現(xiàn)明顯的“滯回曲線”。(5)熔渣電流變特性的研究表明:TiC=8wt%時(shí),先逐漸增大電場(chǎng),然后忽然撤掉電場(chǎng),熔渣的粘度先增大后減小,說(shuō)明電場(chǎng)影響了熔渣內(nèi)部結(jié)構(gòu),熔渣具有正電流變特性。當(dāng)TiC=Owt%時(shí)熔渣粘度沒(méi)有這種變化規(guī)律,這表明TiC作為高介電常數(shù)固體懸浮顆粒,受電場(chǎng)作用時(shí),影響了熔渣流變特性。(6)含鈦熔渣的Weissenberg效應(yīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明:TiC=8wt%和TiC=Owt%時(shí),熔渣液面均未出現(xiàn)爬桿現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF534
【部分圖文】：

度、壓力下，其剪切應(yīng)力和剪切速率不成正比關(guān)系；其粘度不是常數(shù)，而是隨剪切應(yīng)力??或剪切速率的變化而變化。常見的非牛頓流體主要有假塑性流體、賓漢姆流體等１４４］，如??圖２．２所示：??緣??？?Ｗ速庠?Ｄ??ａ：牛頓流體ｂ：假塑性流體ｃ：膨脹性流體??ｄ：賓漢姆流體ｅ：塑性假塑性流體ｆ：塑性膨脹性＾［體??圖２．２非牛頓流體的流動(dòng)特性曲線??Ｆｉｇ．?２．２?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｎｏｎ－ｎｅｗｔｏｎｉａｎ?ｆｌｕｉｄ??－１４－??

流體粘度有關(guān)。而非牛頓流體中粘性流體的粘度是隨剪切速率變化而變化的，即剪切速??率和剪切應(yīng)力的關(guān)系曲線通過(guò)原點(diǎn)而不是直線。顯然非牛頓流體的表觀粘度；／ａ與真實(shí)??粘度７?（或叫微分粘度）是有所區(qū)別的，如圖２．３所示。對(duì)于不同的剪切速率表觀粘度??不同，表觀粘度是特定剪切速率下的實(shí)際粘度，它們的表達(dá)式分別如下｜４５］：??ｒｊａ＝ｔｇａ＝Ｔｉ?／Ｄｉ?（２．２）??ｙｉ＝ｔｇｄ＝ｃｋ?／ｄＤ?〇?ｍ?（２．３）??式中／表示關(guān)系曲線上任意一點(diǎn)，ｒ的單位為Ｐａ，?Ｄ單位為ｓ＇?；／的單位為Ｐａ?ｓ。??￥１??圖２．３非牛頓流體表觀粘度和實(shí)際粘度的關(guān)系圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ａｐｐａｒｅｎｔ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ａｎｄ?ａｃｔｕａｌ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ｎｏｎ－Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ?ｆｌｕｉｄ??非牛頓流體的粘度測(cè)量常用的方法有毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)法、落球法等。毛細(xì)管法測(cè)粘??度是應(yīng)用最廣泛的方法。毛細(xì)管法的精密度較高，誤差可控制在１％左右或更小，常用??來(lái)校驗(yàn)其他類型的粘度計(jì)。毛細(xì)管粘度計(jì)制造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，實(shí)驗(yàn)操作和溫度控制簡(jiǎn)??便，精度高，能夠進(jìn)行粘度的絕對(duì)測(cè)量，是一種非常實(shí)用的粘度測(cè)量方法。缺點(diǎn)是毛細(xì)??管容易被小顆粒物堵塞，處理過(guò)程比較困難。??旋轉(zhuǎn)法測(cè)粘度是目前應(yīng)用較為廣泛的方法。旋轉(zhuǎn)法的適用范圍廣，特別適用于粘度??比較大的流體或非牛頓流體。旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

體的觸變性。塑性、假塑性和牛頓型等流體類型的流動(dòng)，增加剪切應(yīng)力再除去后，可有??兩種情況［５８］：?—種是系統(tǒng)立即回復(fù)到應(yīng)力施加前的原有狀態(tài)，即流動(dòng)特性曲線的上升與??下降是重復(fù)的如圖２．４中的曲線ａ；另一種是系統(tǒng)需要一定時(shí)間才能恢復(fù)原有狀態(tài)，即??流動(dòng)特性曲線的上升與下降形成環(huán)線回路，成為滯后回路。有滯后回路的系統(tǒng)即為觸變??性的，如圖２．４中的曲線ｂ。??－１６?－??
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本文編號(hào)：2853318