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氧化鈣的性能及優(yōu)化研究進展

點擊次數(shù):   更新時間:23/08/15 16:52:08     來源:j8945.cn關(guān)閉分    享:
  氧化鈣具有優(yōu)良的熱力學(xué)穩(wěn)定性、脫硫脫磷性能、碳吸附性能等,是工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的一種重要堿性材料。但由于其抗水化性能較差,嚴重損害了材料的服役性能,限制了氧化鈣的適用范圍。本文闡述氧化鈣質(zhì)材料的應(yīng)用進展,并歸納總結(jié)該材料體系熱力學(xué)穩(wěn)定性、脫硫脫磷、碳吸附和抗水化等性能優(yōu)化的主要措施。
  氧化鈣具有優(yōu)異的熱力學(xué)穩(wěn)定性、脫硫脫磷性能和碳吸附性能,被廣泛應(yīng)用于中間包過濾器、鋼包、玻璃窯蓄熱室、水泥窯燒成帶、感應(yīng)爐、LD轉(zhuǎn)爐和電爐等領(lǐng)域。氧化鈣晶體結(jié)構(gòu)為氯化鈉型,離子配位數(shù)為6,鈣離子位于氧離子的八面體空隙中,由于其晶格常數(shù)較大(a=0.4797 nm),而體積密度相對較小(3.32 g·cm-3),因此晶格結(jié)構(gòu)較疏松,易發(fā)生水化反應(yīng)。當(dāng)氧化鈣發(fā)生水化反應(yīng)時,由于反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈣體積占比較大,因此材料易膨脹并導(dǎo)致裂紋增多甚至發(fā)生崩裂。氧化鈣熟料水化程度隨反應(yīng)溫度的升高而增大。目前,氧化鈣的抗水化性能是制約其服役性能和適用范圍的主要因素。
  氧化鈣的熱力學(xué)穩(wěn)定性較高,其熔點僅次于Mg O、Zr O2和ThO2等,使用溫度可達到2 000℃。由于其難與熔融金屬發(fā)生反應(yīng),因此常用于高溫合金坩堝的制備。相較氧化鎂坩堝,氧化鈣坩堝的熱穩(wěn)定性更強且向金屬液增氧更少。這主要是由于當(dāng)冶煉溫度相同時,Ca的飽和蒸氣壓小于Mg約20倍。
  氧化鈣坩堝替代氧化鎂等材質(zhì)坩堝具有的更高熱力學(xué)穩(wěn)定性和更低增氧量,滿足超純凈鎳基高溫合金的熔煉。使用氧化鋁坩堝和氧化鈣坩堝冶煉得到鎳基高溫合金,而使用氧化鈣坩堝的高溫合金具有較高抗氧化性能和更優(yōu)異抗蠕變性能。經(jīng)過對氧化鈣和氧化鎂與鈦、鈦鋁合金進行熱力學(xué)分析,結(jié)果表明氧化鈣坩堝可用于熔煉鈦合金,而氧化鎂則不適用。使用氧化鈣坩堝和氧化鎂坩堝在1 600℃真空下冶煉Cr12鋼,對比發(fā)現(xiàn):當(dāng)爐內(nèi)氣壓為5~10 Pa時,氧化鈣未發(fā)生分解并未向鋼液供氧,且使用氧化鈣坩堝時Cr12鋼中夾雜物的平均粒徑、數(shù)量及面積比更小。

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