熔鹽熱還原制備鋁鈣（鋇）合金的研究.pdf

1、作為一種高效能的新型無硅復(fù)合脫氧劑，鋁鈣鋇系合金能改變氧化物在鋼中的存在狀態(tài)，有效降低鋼中氧含量，在提高鋼材質(zhì)量方面作用顯著。目前，鋁鈣、鋁鋇合金的生產(chǎn)方法主要有對(duì)摻法、金屬熱還原法和熔鹽電解法，其中對(duì)摻法金屬燒損大，金屬熱還原法工藝復(fù)雜，熔鹽電解法電流效率普遍較低，故其生產(chǎn)成本均較高。為此，本文開展了熔鹽熱還原法制備鋁鈣、鋁鋇合金的研究，以期建立一種新型低成本鋁鈣鋇合金生產(chǎn)新工藝。
　　通過熱力學(xué)計(jì)算分析了在鹵化物-氧化物熔鹽中

2、，以液態(tài)鋁為還原劑制備Al-Ca與Al-Ba合金的可行性。結(jié)果表明，在1800K以下，鋁熔體能還原溶解在CaCl2和CaF2-CaCl2熔鹽中的CaO，生成Al4Ca合金與鋁鈣復(fù)合氧化物，其中產(chǎn)物為12CaO·7Al2O3的反應(yīng)更易進(jìn)行。同樣，在BaF2-BaCl2熔鹽中，鋁熱還原制備鋁鋇合金在熱力學(xué)上是可行的，其還原產(chǎn)物為Al4Ba合金及BaO·Al2O3或3BaO· Al2O3，其中產(chǎn)物為BaO·Al2O3的反應(yīng)更易發(fā)生。
　

3、　研究了還原溫度、還原時(shí)間及原料配比對(duì)鋁鈣合金制備過程中Ca的收率、Al的收率以及合金中鈣含量的影響。結(jié)果顯示，在800～1000℃溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，鋁的收率降低，而鈣的收率及合金中的鈣含量則先升高后降低;隨還原時(shí)間的延長(zhǎng)，鈣的收率及合金中的鈣含量升高，但鋁的收率降低;隨原料中CaO含量的增大，合金中的鈣含量增大，而Ca和Al的收率則基本呈現(xiàn)降低的趨勢(shì);CaCl2熔鹽中添加適量CaF2有利于提高合金中的鈣含量和降低反應(yīng)溫度。CaF

4、2-CaCl2熔鹽中鋁熱還原制備鋁鈣合金適宜的工藝技術(shù)參數(shù)為:還原溫度900℃，還原時(shí)間1.5h，熔鹽組成為15％CaF2-85％CaCl2，m(CaO)∶m(Al)=2∶3，此條件下制得的鋁鈣合金中鈣含量為17.3％，Al的收率為88.3％，Ca的收率為38.4％。
　　用等溫飽和法研究了BaO在BaF2-BaCl2體系中的溶解度，考察了還原溫度、還原時(shí)間及原料配比對(duì)鋁鋇合金制備過程的影響。結(jié)果表明，BaO的溶解度隨著BaF2含

5、量的增加和溫度的升高而增大;950℃時(shí)，BaO在15％BaF2-85％BaCl2熔鹽中的溶解度可達(dá)30mass％以上。還原溫度、還原時(shí)間及原料配比對(duì)Ba的收率、Al的收率以及合金中鋇含量的影響規(guī)律與熔鹽熱還原制備鋁鈣合金的過程基本相同。熔鹽熱還原制備鋁鋇合金的適宜條件為:還原溫度950℃，還原時(shí)間2h，熔鹽組成為15％BaF2-85％BaCl2，m(BaO)∶m(Al)=5∶6，此時(shí)鋁鋇合金中Ba含量為14.9％，Al的收率為92.2％