科普煉鋼常見的Ca-Si-P-O
近期依舊在進行LK-99的制備實驗,玩玩銅改性鉛磷灰石。看了毛妹和蛙蛙大神的說法,好像還可以試試Ca和Si。CaO-SiO2-(FeOt)是鋼鐵冶金里面的常見渣型。如果加上了磷,那就更熟悉了。
煉鋼流程中,因為需要將鋼液中的P脫除,所以需要吹氧造渣。在這個過程中涉及最多的一種物質(zhì)是2CaO·SiO2(C2S),因為是難容相且和磷有著強結(jié)合能力。通常鋼渣中的P以C2S-C3P的形式。大量文獻可以參考,我就不具體找了,大致可參考一下文獻。
Xie, S., Wang, W., Luo, Z.?et al.?Mass Transfer Behavior of Phosphorus from the Liquid Slag Phase to Solid 2CaO·SiO2?in the Multiphase Dephosphorization Slag.?Metall Mater Trans B?47, 1583–1593 (2016). https://doi.org/10.1007/s11663-016-0622-0
Sun, H., Yang, J., Yang, WK.?et al.?Comprehensive Evaluation of Phosphorus Enrichment Capacity for Decarburization Slag at Different Temperatures Based on Industrial Experiments, Mineral Phase Analysis and Ion–Molecule Coexistence Theory.?Metall Mater Trans B?54, 115–145 (2023). https://doi.org/10.1007/s11663-022-02674-4
C2S-C3P在冶金中應(yīng)該是一個比較常見的物質(zhì)。其具體性質(zhì)可以參考韓國著名學(xué)者In-Ho Jung的文獻。
Hudon and In-Ho Jung, "Critical evaluation and thermodynamic optimization of the CaO-P2O5 system", Metall. Mater. Trans. B, 46, 494-522 (2015).
Miftaur Rahman, Pierre Hudon and In-Ho Jung, “A coupled experimental study and thermodynamic modeling of the SiO2-P2O5 system”, Metall. Mater. Trans., B, 2013, vol. 44, pp 837-852.
In-Ho Jung, Pierre Hudon, Wan-Yi Kim, Marie-Aline van Ende, Miftaur Rahman, Gabriel Garcia Curie, “Thermodynamic Database of P2O5-containing Oxide Systems for the Dephosphorization Process in Steelmaking”, High Temperature Materials and Process, 2013, vol. 32, 247-254.
?I.-H. Jung and Pierre Hudon, “Thermodynamic assessment of P2O5”, J. Am. Ceram. Soc., 2012, Vol. 95, pp. 3665–3672.
給大家推薦一個比較靠譜的熱力學(xué)軟件,F(xiàn)actSage,其官網(wǎng)有很多可參考的免費相圖,可以自己查查。我就不擅自搬運了。包括Ca-P-O,Si-P-O各種各種。馬普所的文獻也用到了相圖。相圖真的很重要,有興趣可以看看。有中文官網(wǎng)。
按道理來說哈,如果是熔渣中C2S-C3P中的少量Ca2+有可能被Cu或者Pb替換,但是具體實驗我沒有做過,所以不能往下定論。這種體系下的Cu、Pb熱力學(xué)性質(zhì)好像沒有查到什么相關(guān)的文獻。之前只是閱讀過CaO-SiO2渣系有關(guān)熔渣溶解度的相關(guān)文獻,后續(xù)仍需要探索一下。
冶金過程中涉及多項平衡,對于Cu、Pb這種,往往是各個物相之中都有,各相間的分布又動態(tài)平衡,混亂但是有序。大量有色金屬冶煉的文獻討論了Cu和Pb。包括熔體熱力學(xué)模型以及其各種化合物性質(zhì)。具體文獻就不一一列舉了??梢匀テ诳疌alphad中搜索關(guān)鍵詞,一堆一堆的。純物質(zhì)氧化物和磷酸鹽之間的替換能不能通過高溫方法實現(xiàn),目前我自己也不知道??倸w是奇怪奇怪。
后續(xù)的工作還是試試銅改性鉛磷灰石,不考慮其他什么元素亂七八糟摻雜。有好多兄弟給我私信說Ca、Si、Sb、Bi各種元素,個人時間有限,實在是對不起了。后續(xù)會公布大概的實驗方法和實驗數(shù)據(jù)給兄弟們看看。
先學(xué)會搞一個,目前人已經(jīng)是暈的了,搞多了就不知道自己干啥了。搞出來大塊,追上別人的腳步才是當(dāng)務(wù)之急。因為我也不是專業(yè)的材料制備人員。一切都在摸索。專業(yè)能力有限,不敢想彎道超車。