510 北京科技大学学报 2000年第6期 实验结果见图4.A12O,在硅酸盐结构中起两大 面，由于其离子半径小，电价高，离子势2r较碱 作用：一是可以代替S而形成络阴离子的一部 金属大，能夺取硅氧负离子中的O~来包围自 分，为4个氧离子所包围：二是能使硅氧负离子 己，导致硅氧负离子团聚合，从而使网络结构复 团解聚，这主要取决于保护渣的CaO/Al,O,(质 杂.由此可见，MgO在硅酸盐结构中的作用介 量比)值.在本实验条件下，碱度较高，加入A12O 于网络外离子与网络形成离子之间.其次，加入 后，A会形成A1O?络阴离子，从而使硅酸盐的 MgO,可以降低保护渣的熔点，因而在同样的温 链状结构加长，增大保护渣的玻璃化倾向，降低 度条件下，相当于减小了熔渣的过冷度 其结晶温度， 2.2冷却速率对保护渣结晶温度的影响 1035 图6和图7分别是基渣与DⅢ号渣样冷却 ★TE 速率的实验结果.显然，冷却速率从10℃min提 1020 高到50℃min,保护渣的结晶温度稍稍降低.原 o 1005 因是随冷却速率增大，冷却过程的热惯性大，结 990 晶潜热的释放始终小于热量的逸散，熔渣的温 度迅速降低，导致粘度上升，分子活动能力减 975 弱，故需要更大的过冷度才能析出晶体，所以渣 960L 的结晶温度下降 0 0.5 1.01.5 2.0 2.5 由于实验仪器的限制，无法进行更高冷却 w(A1,O)/% 图4A山O,含量对保护渣结晶温度的影响 速率的实验，须选用其他方法，如模拟结晶器， Fig.4 Influence of AlO,mass fraction on crystallization 高温显微镜，或者单、双热电偶法，等等. temperature of mold fluxes 1060 (5)MgO含量.测得保护渣的结晶温度与 1040 MgO含量的关系，如图5所示.由图可见：含 1020 TE MgO10.0%的渣样未观察到结晶峰：MgO含量 在0~8.0%的范围内，随Mg0含量增加，保护渣 1000 的结晶温度呈下降趋势，其中在4.0%~6.0%区 980 T。 间下降不明显， 960 1040 10 品 30 4050 te/℃min-l 1000 图6基渣结晶温度与冷却速率的关系 960 Fig.6 Influence of cooling rate on crystallization tempera- ture of original slag 920 ◆T -Tk 1060 880 ★T。 1040 840 0 6 1020 w(MgO)/% 3 1000 图5保护渣的结晶温度与Mg0含量的关系 980 Fig.5 Relationship between crystallization temperature and MgO mass fraction of mold fluxes 960 940 MgO对保护渣结晶温度的影响机理目前尚 0 10 2030 40 50 无定论.由于Mg离子半径为0.078nm,在不同 wo/℃minl 的条件下，配位数为4或6，故Mg0对保护渣结 图7冷却速率对DⅢ渣样结晶温度的影响 晶温度的影响也比较复杂.一方面，Mg与碱金 Fig.7 Effect of cooling rate on crystallization temperature 属离子一样，能使硅氧负离子团解聚；另一方 of sample DⅢ一 0 1 5 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 . 6 0 0 0 2 实验结 果见 图 4 . A 刃 I , 在硅酸盐 结构 中起两 大 作用 : 一是可 以代替 51 +4 而形成络 阴离子的一部 分 , 为 4 个氧 离子所包 围 ; 二 是 能使硅氧 负离子 团解聚 , 这主 要 取决于 保护渣 的 C a o A/ 几O , (质 量 比 )值 . 在本实验 条件下 , 碱度较高 , 加入 1A 2 O 3 后 , A +ls 会 形成 A IO 聋 一 络 阴 离子 , 从而使硅酸盐 的 链状 结构加长 , 增大保护渣 的玻璃化倾 向 , 降低 其 结 晶温度 . - 今~ 几 叫. . 几 ~ 奋~ 几 03%0297 、g方龙 064298 、p李屯 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 w (A 1 2 0 3 ) o/ 图 4 lzA o , 含量对保护渣结晶温度的影响 F ig . 4 I n if u e n c e o f A L0 3 m a s s fr a 比 o n o n c yr s t a l】IaZ it o n et m p e ar t u er o f m o ld nu x se 面 , 由于其离子半径小 , 电价高 , 离子势 刀r 较碱 金 属大 , 能夺取硅 氧负离子 中 的 O , 一 来包 围 自 己 , 导致硅氧 负离子团聚合 , 从而使 网络结构复 杂 . 由 此可见 , M g O 在硅 酸盐 结构中的作用介 于网 络外离子与 网络形成离子之 间 . 其次 , 加入 M g o , 可 以 降低保护渣 的熔 点 , 因而在 同样的温 度条件 下 , 相 当 于减小 了熔渣 的过冷度 . .2 2 冷却速率对保护渣结晶 温度的影响 图 6 和 图 7 分别 是基渣 与 D l 号渣 样冷却 速率 的实验结果 . 显然 , 冷 却速 率从 10 ℃ m/ in 提 高 到 50 ℃ m/ in , 保护渣 的结晶温度稍稍 降低 . 原 因 是随冷却速率增大 , 冷却 过程 的热惯 性大 , 结 晶潜热 的释放始 终小于 热量 的逸散 , 熔渣 的温 度 迅速 降低 , 导致粘度上 升 , 分 子活动能力减 弱 , 故需要更大 的过冷度才能析 出晶 体 , 所 以渣 的结 晶温 度下 降 . 由 于实验仪器 的限制 , 无 法进行更 高冷却 速率 的实验 , 须选用 其他方法 , 如模拟 结晶器 , 高温 显微镜 , 或 者单 、 双 热 电偶法 , 等 等 . 一兀兀几 (5 ) M gO 含量 . 测 得保护渣 的结 晶温度 与 M g O 含量 的关系 , 如 图 5 所 示 . 由图可 见 : 含 M gO 10 .0 % 的渣样未观 察到结 晶 峰 ; M g O 含量 在 份 .8 0 % 的范 围内 , 随 M gO 含量增 加 , 保护渣 的结晶温度呈下 降趋势 , 其 中在 .4 0% 一 .6 0% 区 间下 降不 明显 . 州闷卜 几 . 月卜 几 , 合 . 兀 9 6 0 Lse se se se se 二一一 - - 一一习 - - - 占- - - - - - 日 - - 一 - J 0 10 2 0 3 0 4 0 5 0 琳 却 /℃ · m in 一 l 图 6 基渣结晶温度 与冷却速率的关系 Fi g . 6 I n if u e n e e o f e 0 0 iln g ar et o n c叮s at 业 a iot n t e m eP ar · ot er o f o ir ign a l s al g 1 06 0 1 0 4 0 ` 九 杏 几 , r 0409609284 户、方龙 0on ùùn 一 Z C ùù R 0 64 ē 10 户O 少Q 声 尸、逆 0 2 4 6 8 w阿 9 0 )%Z 图 5 保护渣 的结晶温度与 M g o 含量的关系 Fi g . S eR 肠 iot n s hiP b e wt e e n e叮 s t a ll七 a iot n t e m eP r a ot er a n d M gO m a s s fr a c ti o n o f m o dl ifu xe s M gO 对保护渣 结晶温度 的影响机理 目前 尚 无定论 . 由于 M犷离子半径 为 0.0 78 nI , 在不 同 的条件 下 , 配位数为 4 或 6 , 故 M g O 对保护渣 结 晶温度 的影响也 比较复杂 一方 面 , M 犷与碱 金 属离 子一样 , 能使硅氧负离 子团解聚 ; 另一 方 0 10 2 0 3 0 40 邪 *v 却 /℃ · m i n 一 , 图 7 冷却速率对 D m 渣样结晶温度的影响 F馆 . 7 E 月触c t of c o il n g ar et on c叮s at l】抽 a iot . et m pe ar ut er of sa m p le D m