工程科学学报，第37卷，第5期：573579,2015年5月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.5:573-579,May 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.05.006:http://journals.ustb.edu.cn AL,O,对连铸保护渣中氟浸出的影响 高金星，文光华四，唐萍，陈力源，杨昌霖 重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044 ☒通信作者，E-mail:wengh@cgu.cdu.cm 摘要为了消除保护渣在使用过程中氟溶解到水中造成的危害，提出了开发高山，0，含量的保护渣。研究了不同含量的 A山，O,对保护渣熔渣水浸液中F~质量浓度和pH值的影响，并利用X射线光电子能谱分析了A山O,含量对保护渣熔渣结构 的影响.当A山203的质量分数为4%时，保护渣迁移到水中的F·质量浓度为22.8~35.4mg·L1,pH值的变化范围为4.0- 9.5:当A山，03的质量分数由4%增加到34%，F·质量浓度和pH值的变化范围均是先急剧减小后略有增加的趋势.X射线光 电子能谱分析显示：增加保护渣中A山03的含量时，保护渣中A1,0,通过形成A一F共价键，抑制了氟的浸出.控制保护渣中 A1,0,的质量分数在16%-34%的范围，则实验水样中F“质量浓度在4.0-10.0mgL的范围，pH值在6.5~7.5的近中性 范围，可减弱氟浸出造成的危害. 关键词连铸：保护渣：氧化铝：氟离子：离子交换 分类号TF777.1 Effects of Al,O,on the leaching of fluorine in mold fluxes GAO Jin-xing,WEN Guang-hua,TANG Ping,CHEN Li-yuan,YANG Chang-lin College of Materials Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China Corresponding author,E-mail:wengh@cqu.edu.cn ABSTRACT In order to eliminate the hazard effects of the leaching of fluorine in mold fluxes,this paper introduces a mold flux with high Al,O,content.The effects of Al,O:content on the concentration of F"ions and the pH value of leaching water were investigated, and the dependence of Al2O on the structure of mold fluxes was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).When the mass fraction of Al2O is 4%,the concentration of F-ions in leaching water is about 22.8 to 35.4 mgL,and the pH range is between 4.0 and 9.5.The Fconcentration and the pH range initially reduces and then slightly rises again as the Al O,content increases from 4%to 34%.The XPS spectra show that the Al-F bond forms in the mold flux when the Al,O,content increases.This can restrain the dissolution of fluorine in water.Controlling the content of Al,O,between 16%and 34%,the F"concentration in leaching water is about 4.0 to 10.0mgL,and the pH range is between 6.5 and 7.5.This is helpful to reduce the hazard effects of the leaching of fluorine in mold fluxes. KEY WORDS continuous casting:mold fluxes:alumina:fluorine ions:ion exchange 自连铸保护渣技术诞生到现在，保护渣中通常都空气或水中，直接危害人的身体健康和造成环境污染. 含有质量分数为4%~12%的氟，以调节保护渣高温从结晶器下口出来的保护渣渣膜，在二冷水的作用下 物化性能，协调实现保护渣润滑铸坯和控制传热的要 也会生成富含HF的酸性溶液，pH值为3~5四.一方 求.但是，保护渣在使用过程中，氟的化合物会释放到 面加剧了连铸设备的腐蚀：另一方面使得二冷水循环 收稿日期：2013-12-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51274260)工程科学学报，第 37 卷，第 5 期: 573--579，2015 年 5 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 5: 573--579，May 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 05． 006; http: / /journals． ustb． edu． cn Al2 O3 对连铸保护渣中氟浸出的影响 高金星，文光华，唐 萍，陈力源，杨昌霖 重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400044  通信作者，E-mail: wengh@ cqu． edu． cn 摘 要 为了消除保护渣在使用过程中氟溶解到水中造成的危害，提出了开发高 Al2O3 含量的保护渣． 研究了不同含量的 Al2O3 对保护渣熔渣水浸液中 F － 质量浓度和 pH 值的影响，并利用 X 射线光电子能谱分析了 Al2O3 含量对保护渣熔渣结构 的影响． 当 Al2O3 的质量分数为 4% 时，保护渣迁移到水中的 F － 质量浓度为 22. 8 ～ 35. 4 mg·L － 1，pH 值的变化范围为 4. 0 ～ 9. 5; 当 Al2O3 的质量分数由 4% 增加到 34% ，F － 质量浓度和 pH 值的变化范围均是先急剧减小后略有增加的趋势． X 射线光 电子能谱分析显示: 增加保护渣中 Al2O3 的含量时，保护渣中 Al2O3 通过形成 Al—F 共价键，抑制了氟的浸出． 控制保护渣中 Al2O3 的质量分数在 16% ～ 34% 的范围，则实验水样中 F － 质量浓度在 4. 0 ～ 10. 0 mg·L － 1的范围，pH 值在 6. 5 ～ 7. 5 的近中性 范围，可减弱氟浸出造成的危害． 关键词 连铸; 保护渣; 氧化铝; 氟离子; 离子交换 分类号 TF777. 1 Effects of Al2O3 on the leaching of fluorine in mold fluxes GAO Jin-xing，WEN Guang-hua ，TANG Ping，CHEN Li-yuan，YANG Chang-lin College of Materials Science and Engineering，Chongqing University，Chongqing 400044，China  Corresponding author，E-mail: wengh@ cqu． edu． cn ABSTＲACT In order to eliminate the hazard effects of the leaching of fluorine in mold fluxes，this paper introduces a mold flux with high Al2O3 content． The effects of Al2O3 content on the concentration of F － ions and the pH value of leaching water were investigated， and the dependence of Al2O3 on the structure of mold fluxes was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy ( XPS) ． When the mass fraction of Al2O3 is 4% ，the concentration of F － ions in leaching water is about 22. 8 to 35. 4 mg·L － 1，and the pH range is between 4. 0 and 9. 5． The F － concentration and the pH range initially reduces and then slightly rises again as the Al2O3 content increases from 4% to 34% ． The XPS spectra show that the Al--F bond forms in the mold flux when the Al2O3 content increases． This can restrain the dissolution of fluorine in water． Controlling the content of Al2O3 between 16% and 34% ，the F － concentration in leaching water is about 4. 0 to 10. 0 mg·L － 1，and the pH range is between 6. 5 and 7. 5． This is helpful to reduce the hazard effects of the leaching of fluorine in mold fluxes． KEY WOＲDS continuous casting; mold fluxes; alumina; fluorine ions; ion exchange 收稿日期: 2013--12--30 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51274260) 自连铸保护渣技术诞生到现在，保护渣中通常都 含有质量分数为 4% ～ 12% 的氟，以调节保护渣高温 物化性能，协调实现保护渣润滑铸坯和控制传热的要 求． 但是，保护渣在使用过程中，氟的化合物会释放到 空气或水中，直接危害人的身体健康和造成环境污染． 从结晶器下口出来的保护渣渣膜，在二冷水的作用下 也会生成富含 HF 的酸性溶液，pH 值为 3 ～ 5［1］． 一方 面加剧了连铸设备的腐蚀; 另一方面使得二冷水循环