稀土氧化物鈍化鎂粒的組織特征及其阻燃與脫硫性能研究.pdf

1、本文通過物理和化學(xué)相結(jié)合的方法制備了一種鐵水脫硫用稀土氧化物鈍化鎂粒(簡稱物化法樣品)，并對比兩種已有的鈍化鎂粒(一種是物理法制備；一種是化學(xué)法制備)進(jìn)行測試和分析。通過熱分析法(TG/DTA)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)，能譜線掃描(EDS)以及俄歇電子能譜(AES)等手段對這三種鈍化鎂粒的阻燃時間，燃點(diǎn)，表面層形貌以及表面層成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測試和分析，通過納米壓痕試驗(yàn)以及拉伸試驗(yàn)?zāi)M測試了物化法和化學(xué)法鈍化鎂粒的表面層

2、力學(xué)性能。通過熱力學(xué)和動力學(xué)的計算從理論上分析了金屬鎂粒用于鐵水脫硫的可行性，并在寶鋼對新型鈍化鎂粒進(jìn)行了工業(yè)脫硫試驗(yàn)。得到幾點(diǎn)結(jié)論如下： (1)1000°C下，物化法樣品的平均阻燃時間分別比化學(xué)法和物理法樣品長15％~36％，本試驗(yàn)得到物化法樣品、化學(xué)法樣品和物理法樣品的阻燃時間分別為19.4s、16.8s和14.2s。物化法樣品的燃點(diǎn)分別比化學(xué)法樣品和物法樣品的燃點(diǎn)高10°C~20°C, 本試驗(yàn)得到物化法樣品、化學(xué)法樣品和物

3、理法樣品的燃點(diǎn)分別為650°C、640°C和630°C。物理和化學(xué)法相結(jié)合制備的稀土氧化物鈍化鎂粒阻燃效果最好。 (2)物化法樣品表面包敷較均勻，表面層主要含有CeO2和MgO，表面層內(nèi)成分均勻分布，沒有明顯的成分分層，表面層厚度在10μm左右；化學(xué)法樣品表面包敷也較均勻，表面層主要含有MgO和CaO，也無明顯的成分分層，厚度約為7~8μm；而物理法樣品表面包敷不均勻，表面層主要含有MgO、CaO和SiO2，有明顯的成分分層，

4、且厚度約為2.5μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于物化法和化學(xué)法樣品的表面層厚度。 (3)鈍化鎂粒的阻燃機(jī)理為：溫度在未達(dá)到燃點(diǎn)以前，鈍化鎂?；旧喜缓涂諝庵械难鯕夥磻?yīng)，表面包敷層能有效阻擋氧氣的進(jìn)入。當(dāng)表面包敷層內(nèi)部的鎂熔化導(dǎo)致表面包敷層坍塌時，氧氣和鎂接觸發(fā)生燃燒。 (4)物化法制備的稀土氧化物鈍化鎂粒表面層硬度比化學(xué)法制備的鈍化鎂粒的表面層硬度高30％~49％。兩種樣品的表面層在各處的彈性性能幾乎相當(dāng)。物化法樣品表面層的結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)大于

5、化學(xué)法樣品的表面層結(jié)合強(qiáng)度，模擬試驗(yàn)得出物化法樣品表面層的結(jié)合強(qiáng)度約為9.17Mpa，遠(yuǎn)大于化學(xué)法樣品表面層僅為3.84Mpa左右的結(jié)合強(qiáng)度，結(jié)合強(qiáng)度大的樣品阻燃性能也最好。 (5)理論計算結(jié)果表明：當(dāng)鐵液中[O]降低到一定程度時，脫硫才能進(jìn)行。例如，當(dāng)鐵液中[％S]為0.005時，[％O]要小于2.83×10-5脫硫才能進(jìn)行。鎂脫硫時，鐵液中最低硫含量隨著溫度的增加而增加。鐵水的溫度在1523K~1673K時有利于脫硫，此溫度