不锈钢渣尖晶石相生长行为调控的基础研究

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不锈钢渣是不锈钢生产过程中产生的主要副产物。渣中非稳定相中的铬在自然环境中会被氧化成剧毒的水溶性Cr6+,对周边环境和人体健康构成严重威胁,限制了不锈钢渣的资源化利用。尖晶石相是不锈钢渣中铬的稳定相,也是不锈钢渣改质的目标物相。尖晶石晶体的发育状况及晶粒尺寸对不锈钢渣中铬的稳定化效率及资源化利用水平均有重要的影响,然而目前报道的不锈钢渣改质方法均无法形成满足工业选矿条件的大尺寸尖晶石,一方面影响了铬稳定化水平的进一步提升,另一方面尖晶石与其他物相的高效分离也难以实现。
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  (1)在1500℃下恒温改质,施加适当强度的剪切力场能够促进尖晶石晶体生长,降低晶体数密度,有利于大尺寸尖晶石的形成。而剪切力场强度过强时,会促进尖晶石晶体的形核而抑制晶体的生长,导致尖晶石数密度上升,不利于得到大尺寸尖晶石。在5℃/min降温过程中,剪切力场对尖晶石晶体生长行为影响作用不大。
  (2)静态熔融条件下的晶体生长机制为扩散控制的奥斯瓦尔德熟化;当剪切速率为10.83s-1时,晶体的生长机制为形核速率下降的界面反应控制;而当剪切速率为21.67s-1时,晶体的生长机制为形核速率不变或增加的形核和生长。
  (3)在本研究条件下,剪切力场对熔融不锈钢渣硅氧结构单元摩尔分数影响不大,NBO/T基本保持恒定,熔体结构未发生明显变化。
  (4)输入合适的剪切速率有利于降低尖晶石晶体不规则程度,促进尖晶石晶体聚集。但剪切力场强度过大,将会破坏尖晶石晶体完整性,晶体分布趋于弥散。
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