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第1章 矿物炼钢概论1

1.1 冶炼合金钢的传统流程2

1.2 铁合金典型流程及存在的问题3

1.2.1 钨铁生产工艺3

1.2.2 钨铁工艺流程存在的问题4

1.3 矿物炼钢的发展6

1.3.1 白钨矿代替钨铁炼钢技术的发展6

1.3.2 钼精矿代替钼铁炼钢技术的发展7

1.3.3 钒氧化物炼钢技术的发展8

1.3.4 多种矿物同时加入炼钢技术的发展9

1.4 矿物炼钢的共性10

1.5 战略资源综合利用的迫切性11

参考文献12

第2章 复合氧化物热力学性质的估算14

2.1 概述14

2.2 标准熵的估算15

2.2.1 二元复合氧化物标准熵的双参数模型16

2.2.2 三元复合氧化物标准熵的估算18

2.3 标准生成焓的估算21

2.3.1 二元复合氧化物标准生成焓的双参数模型21

2.3.2 三元复合氧化物标准生成焓的估算26

2.4 复合氧化物热容值的估算28

2.4.1 二元复合氧化物热容的双参数模型28

2.4.2 三元复合氧化物热容值的估算30

2.5 熔化焓和熔化熵的估算32

2.5.1 电离能与复杂化合物结构的关系32

2.5.2 CaWO4熔化焓的预测34

2.5.3 CaMoO4熔化焓的预测35

参考文献37

第3章 矿物炼钢热力学38

3.1 概述38

3.2 碳势图和适宜直接合金化元素的选择38

3.2.1 碳势图38

3.2.2 适宜直接合金化元素的分析39

3.3 钨氧化物的还原热力学数据与状态图41

3.3.1 WO3的还原热力学数据41

3.3.2 CaWO4的还原热力学数据44

3.3.3 WO3的还原热力学状态图47

3.3.4 CaWO4的还原热力学状态图51

3.4 氧化钼矿的还原热力学数据与状态图55

3.4.1 MoO3的还原热力学数据55

3.4.2 CaMoO4的还原热力学数据58

3.4.3 MoO3的还原热力学状态图60

3.4.4 CaMoO4的还原热力学状态图62

3.5 其他氧化物的还原热力学数据与状态图66

3.5.1 氧化钒的还原热力学数据66

3.5.2 氧化铬的还原热力学数据68

3.5.3 氧化铌的还原热力学数据70

3.5.4 氧化锰的还原热力学数据73

3.5.5 氧化镍的还原热力学数据73

3.5.6 氧化钴的还原热力学数据75

3.6 钢液中合金元素活度的计算76

3.7 炉渣中合金氧化物活度的计算78

3.7.1 分子离子共存模型及改进78

3.7.2 CaO-FeO-SiO2-V2O3渣系熔渣活度模型79

3.7.3 CaO-SiO2-FeO-MoO3渣系熔渣活度模型85

3.7.4 CaO-SiO2-FeO-WO3渣系熔渣活度模型89

3.7.5 CaO-FeO-Nb2O5-SiO2渣系熔渣活度模型91

3.7.6 CaO-MgO-FeO-SiO2-A12O3-Cr2O3渣系熔渣活度模型97

3.8 矿物炼钢过程的热力学分析108

3.8.1 高温下白钨矿反应过程实际自由能的计算108

3.8.2 高温下氧化钼反应过程实际自由能的计算113

3.8.3 高温下氧化钒反应过程实际自由能的计算117

参考文献124

第4章 矿物炼钢动力学125

4.1 固态白钨矿还原动力学126

4.1.1 碳还原白钨矿126

4.1.2 硅还原白钨矿133

4.1.3 碳化硅还原白钨矿137

4.2 白钨矿粉的铁浴还原139

4.2.1 白钨矿粉的熔化动力学139

4.2.2 白钨矿粉的还原动力学141

4.3 高温下白钨矿的还原反应144

4.3.1 液-液反应144

4.3.2 氧化气氛下的白钨矿还原反应147

4.3.3 碳化硅的还原作用148

4.4 氧化钼低温还原动力学研究149

4.4.1 碳还原氧化钼动力学149

4.4.2 碳化硅还原氧化钼152

4.5 氧化钼高温还原动力学研究153

4.5.1 氧化钼的铁浴还原153

4.5.2 高温下氧化钼的液-液反应157

4.6 铌、铬、钒、钴、镍氧化物的还原动力学158

4.6.1 碳直接还原动力学158

4.6.2 高温还原动力学161

参考文献161

第5章 矿物炼钢的核心技术基础163

5.1 白钨矿渣系熔点测定163

5.1.1 研究方法163

5.1.2 实验结果与讨论164

5.2 抑制氧化钼挥发的研究170

5.2.1 空气中氧化钼挥发的热力学170

5.2.2 空气中氧化钼挥发的动力学172

5.2.3 抑制氧化钼挥发的方法175

5.2.4 直接炼钢过程中氧化钼挥发的分析178

5.3 白钨矿炼钢工艺的基础研究180

5.3.1 实验方案180

5.3.2 硅铁还原白钨矿181

5.3.3 炭粉还原白钨矿185

5.3.4 硅碳混合还原白钨矿187

5.3.5 碳化硅还原白钨矿188

5.4 氧化钼炼钢工艺的基础研究189

5.4.1 实验方案189

5.4.2 实验结果分析189

5.5 白钨矿与氧化钼混加实验191

5.5.1 实验方案与结果191

5.5.2 白钨矿和氧化钼均匀混合192

5.5.3 白钨矿和氧化钼分开加入193

5.6 钨、钼矿炼钢中泡沫渣和大沸腾现象研究194

5.6.1 概述194

5.6.2 白钨矿还原过程中泡沫渣和大沸腾现象分析195

5.6.3 氧化钼还原过程中泡沫渣和大沸腾现象分析197

5.6.4 白钨矿和氧化钼同时还原时泡沫渣分析198

5.7 钨、钼矿炼钢过程中渣量控制199

5.7.1 概述199

5.7.2 白钨矿直接还原工艺渣量计算199

5.7.3 氧化钼直接还原工艺渣量计算203

5.7.4 白钨矿和氧化钼同时加入工艺渣量计算207

5.7.5 渣量控制原则209

5.8 白钨矿、氧化钼炼钢工艺流程210

5.9 氧化钒冶炼合金钢的技术基础211

5.9.1 实验方案212

5.9.2 还原剂种类对氧化钒收得率的影响212

5.9.3 V2O5加入量对氧化钒收得率的影响212

5.9.4 搅拌条件对氧化钒收得率的影响213

5.9.5 氧化钒冶炼合金钢过程的渣量计算214

5.9.6 钒氧化物冶炼合金钢路线220

5.10 氧化镍矿冶炼含镍钢的可行性分析223

5.10.1 渣量计算223

5.10.2 渣量分析224

5.10.3 冶炼微镍合金钢路线224

参考文献224

第6章 矿物炼钢工业实践226

6.1 冶炼设备与冶炼高速钢工艺226

6.1.1 冶炼高速钢的传统工艺226

6.1.2 直接炼钢与传统工艺的对比227

6.2 用铁合金冶炼W6Mo5Cr4V高速钢228

6.3 用白钨矿冶炼W6Mo5Cr4V高速钢230

6.4 用氧化钼冶炼W6Mo5Cr4V高速钢233

6.5 完全用白钨矿和氧化钼冶炼高速钢235

6.5.1 第一阶段工业试验236

6.5.2 第二阶段工业试验239

6.6 白钨矿和氧化钼炼钢工艺对钢材质量的影响244

6.6.1 LF精炼炉和VD工艺简介244

6.6.2 钢液成分的精确控制245

6.6.3 钢材质量检验246

6.7 完全用白钨矿和氧化钼炼钢的经济效益分析247

6.7.1 主要原料价格247

6.7.2 完全用钨铁和钼铁冶炼W6Mo5Cr4V高速钢248

6.7.3 完全用白钨矿和氧化钼冶炼W6Mo5Cr4V高速钢248

6.7.4 配加20％返回钢冶炼W6Mo5Cr4V高速钢249

6.7.5 各种方案冶金成本对比249

6.7.6 效益统计250

6.8 白钨矿和氧化钼炼钢工艺的资源利用评估250

6.9 完全使用钨、钼、钒矿冶炼高速钢实践252

6.9.1 实验方案及装料制度252

6.9.2 实验结果分析253

参考文献254

第7章 矿物综合利用新技术256

7.1 白钨矿粉直接还原新技术257

7.1.1 碳与白钨矿之间的反应257

7.1.2 碳与氧化钨之间的反应258

7.1.3 新流程构思259

7.2 氧化钼矿直接还原新技术261

7.3 氧化铌矿直接还原新技术262

7.4 氧化镍矿还原新技术263

7.4.1 理论基础263

7.4.2 新型提取路线265

7.5 氧化钒还原新技术266

7.6 低温还原钛铁矿生产高钛渣的新工艺268

7.6.1 钛铁矿生产高钛渣的低温还原特性269

7.6.2 钛铁矿超细粉的制备工艺270

7.6.3 钛铁矿生产高钛渣的低温还原工艺及特点271

7.6.4 气基还原钛铁矿的可行性分析272

7.7 低温快速还原炼铁新技术的理论基础及特点275

7.7.1 低温快速还原炼铁的理论基础275

7.7.2 低温快速还原炼铁新技术的特点280

7.8 含钛高炉渣选择性分离富集技术283

7.8.1 CaO系分离富集路线284

7.8.2 CaO系选择性分离富集线路评估286

7.8.3 Na2O系分离富集TiO2方法288

参考文献291