鈮精礦直接合金化的熱力學(xué)計算與實驗.pdf

1、鈮是一種非常優(yōu)良的鋼中合金化元素。包頭白云鄂博礦中的鈮資源成為我國最大的鈮資源礦藏,具有非常重要的利用價值和戰(zhàn)略意義。經(jīng)過選礦工藝得到的鈮精礦已經(jīng)有了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)量,其中含有的鈮元素已經(jīng)達(dá)到了接近5％的含量,且該種鈮精礦中的磷含量非常低,其它雜質(zhì)元素含量比較低。為了充分利用這部分鈮精礦中的鈮資源,本文提出了通過熱力學(xué)計算和實驗相結(jié)合的方式,進行了使用鈮精礦代替鈮鐵合金在精煉爐環(huán)境下進行直接合金化的相關(guān)熱力學(xué)基礎(chǔ)理論研究。
　　通過

2、使用FactSage熱力學(xué)計算軟件計算了不同(Nb2O5)活度系數(shù)、不同渣成分、不同還原劑、溫度等熱力學(xué)條件對渣鋼間鈮分配比的影響;再通過分子、離子共存模型進行 CaO-SiO2-Al2O3-FeO-Nb2O5渣系內(nèi)組元活度及(Nb2O5)活度系數(shù)隨堿度變化的計算。進一步計算出[Si]、[C]分別還原(Nb2O5)反應(yīng)的吉布斯自由能隨溫度和堿度的變化規(guī)律;使用渣-鋼平衡實驗的結(jié)果初步估算出本次計算的爐渣體系達(dá)到平衡時的(Nb2O5)活度

3、系數(shù)大致數(shù)量級范圍。
　　通過以上研究得出如下結(jié)果:
　　(1)通過FactSage平衡計算可以得出:[Nb]/(Nb2O5)值隨(Nb2O5)活度系數(shù)增大而增大,(Nb2O5)活度系數(shù)是影響[Nb]/(Nb2O5)重要的熱力學(xué)因素之一;在高溫度下,還原劑[C]效果好,高堿度下,還原劑[Si]效果好。[Nb]/(Nb2O5)值隨(FeO)量的增大而減小,爐渣中(Al2O3)高對于[Si]做還原劑有利,(TiO2)含量的變化對

4、[Nb]/(Nb2O5)的影響不明顯。
　　(2)利用分子離子共存模型對本文討論渣系的計算表明:該爐渣體系下(Nb2O5)的活度隨堿度的增加而降低,(Nb2O5)活度系數(shù)約在10-3～10-6范圍內(nèi);[C]還原(Nb2O5)反應(yīng)的ΔG隨溫度的增大而降低,隨堿度的增大而增大,[Si]還原(Nb2O5)反應(yīng)的ΔG隨溫度的增大而有所增大,隨堿度的增大而顯著降低。
　　(3)渣-鋼平衡實驗的結(jié)果為:本次實驗條件下的渣-鋼平衡時間需要