B2O3改性ESF熔渣网络结构与理化性质耦合机制的多尺度分析

《Journal of the American Ceramic Society》：Multiscale Analysis on Coupling Mechanism of Network Structure and Physicochemical Properties of B2O3-Modified ESF Slag

　　

摘要

调控电熔渣炉（ESF）渣组成是提高电炉冶炼效率和产品质量的关键策略。本研究采用多尺度研究方法，系统揭示了B?O?在CaO-SiO?-MgO-Al?O?-FeO基ESF渣系中的作用机制，并建立了渣的硫化物容量、电导率与微观结构之间的本征结构-性能关系。研究结果表明，随着B?O?含量的增加，LogCs值从-4.15降至-4.33，表明渣的硫化物容量降低。体系中FeS和CaS的活度均下降，渣中自由氧离子含量从18.64%降至14.42%。脱硫反应的热力学驱动力减弱，最终导致渣的脱硫性能恶化。分子动力学模拟结果表明，硼融入渣结构后倾向于形成高稳定的B-O键。硅始终以[SiO?]??结构单元为主导形式存在。随着B?O?含量从1%增加到10%，[BO?]逐渐从三维网络结构转变为链状和层状结构。同时，(Q??+Q??)/(Q??+Q??+Q??)从0.91增加到1.13。由于B3?的场强远高于Al3?，金属阳离子优先补偿[BO?]??的电荷，从而促进了[AlO?]??向[AlO?]??和[AlO?]??的转化。在1773 K完全液相区域，当B?O?含量从1%增加到10%时，电导率从205.61 mS/cm增加到255.34 mS/cm。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。