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1、31钢渣中RO相的可选性研究专 业：材料科学与工程摘要先确定了国内转炉钢渣中FeO/MgO（RO相）比率的变化范围，然后根据设定的不同比例合成RO相。经过分析计算得出合成RO相的晶体结构参数，晶体中随着Fe含量的减少晶面间距也从0.17204 nm依次减小到0.17124 nm；晶胞参数也从0.42554 nm减小到0.42364 nm。测定合成4组RO相的物理化学性质，包括密度、导电性、磁性、硬度以及润湿性。根据实验数据分析表明，合成RO相中随着铁含量的减少比重从4.4662 g/cm3依次减小为4.0768 g/cm3；而熟料的为3.2954 g/cm3；硬度则从95.14 HRB依次减小
2、为74.93 HRB；润湿角度从30.3 依次增加为61.5 ，其润湿性能依次降低；并且RO相的磁化强度随着铁减少的增加依次降低。最后通过对比得出实验结论，根据钢渣中RO相与其他成分的一些物理化学性质的不同可选用不同的分选方法将RO相分选出来，即可选用重选、磁选、浮选等方法。关键词：RO相，钢渣，可选性，比重，接触角The washability study of slag in RO phaseSpeciality: Materials Science and Engineering Name: dong liInstructor: hou xin kai AbstractMake sure
3、 the internal converter slag in the FeO / MgO (RO phase) ratio range, and then set the RO phase synthesis of the different ratio. Calculated by analysis of the crystal structure of the phase synthesis of RO parameters, with the Fe content in the crystal spacing decreased from 0.17204 nm in turn redu
4、ced to 0.17124 nm; cell parameters decrease from 0.42554 nm to 0.42364 nm. RO-phase synthesis of 4-group determination of the physical and chemical properties, including density, conductivity, magnetism, hardness, and wettability. According to the experimental data analysis showed that the synthesis
5、 of RO phase with the iron content in order to reduce the proportion from 4.4662 g/cm3 reduced to 4.0768 g/cm3; and clinker is 3.2954 g/cm3; hardness reduced to order from 95.14 HRB 74.93 HRB; wetting angle increased from 30.3 followed by 61.5 , the wetting properties were decreased; and RO phase ma
6、gnetization decrease with the increase of iron in order of decreasing. Finally, by comparing experimental results obtained, the RO under the slag phase and some other components of the different physical and chemical properties can choose different phase separation method RO sorting out, you can use
7、 the re-election, magnetic separation, flotation and other methodsKey words：RO phase，slag，washability，specific weight，contact angle 目录1 绪论11.1 钢渣利用问题11.1.1钢渣中RO相的特点11.1.2 RO相分选的意义11.1.3分选以及分选的方法21.1.4 课题研究的主要内容32 RO相的合成和结构特征52.1 实验原料52.2 RO相的合成52.3 合成矿物的鉴定62.3.1 X射线衍射原理62.3.2实验72.4 小结133 合成RO相比重和硬度1
8、43.1 合成RO相的比重143.1.1 比重的定义143.1.2 合成RO相比重的测定143.1.3小结153.2 合成RO相的硬度163.2.1硬度的定义163.2.2 洛氏硬度的定义163.2.3 合成RO相硬度的测试173.2.4小结184 RO相磁电性和接触角194.1 合成RO相的导电率194.1.1 导电率的定义194.1.2实验194.1.3小结204.2合成RO相的接触角214.2.1接触角的定义214.2.2接触角的测试方法214.2.3 实验214.2.4小结244.3合成RO相的磁性254.3.1磁化强度定义254.3.2实验264.3.3小结285 结论29参考文献3
9、0致谢31 第 IV 页1 绪论1.1 钢渣利用问题 钢渣是炼钢时产生的废渣，其排放量大，约为钢产量的40%，已累积约3亿吨。仅四川每年钢渣的排放量就在100万吨以上，由于钢渣种类多，成分复杂，活性低，技术难度大，因此在处理和利用方面没有得到实际的开拓和发展。钢渣的堆放不仅造成环境污染，而且是不可再生资源的浪费1。无论就资源、能源方面考虑或就环境保护而言，工业废渣的综合利用都被列为国内外的重要课。钢渣在工业废渣中占有比较大的比重，用作建筑材料是处理大量钢渣的有效途径。而无论国内国外，目前利用钢渣的比例仍然不是很大2。原因是对钢渣中很多有效成分不能分选出来，造成了很多资源的再次浪费。也给环境保护
10、增加了负担。1.1.1钢渣中RO的相特点RO相，是指CaO、FeO、MgO、MnO等氧化物形成的固溶体，是对二价金属氧化物相的统称。钢渣就是炼钢过程中排出的废渣，主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物以及溶剂矿物成分。它的主要成分是由Ca、Fe、Si、Mg、Al、Mn、P等的氧化物所组成。钢渣中的二价金属氧化物总量很高，一般情况下都在60%以上，主要有CaO、MgO、FeO及MnO等。这些氧化物可形成硅酸盐、铁酸盐和铝酸盐，有少量的还可能溶于玻璃相中3。通过上述反应后所剩下的这些二价氧化物便形成了固溶体，也即钢渣中普遍存在的RO相。此外，钢渣中或多或少有一些RO相是在非平衡状态下形成
11、的，比如说是在炉料未被充分渣化的情况下3。而钢渣的成分与结构则随着炼钢所用的原料和炼钢的方法等的不同而发生变化。在碱度较低的钢渣中，RO相主要是含少量Fe2O3的以FeO为基体的固溶体，我们也称之为方铁石，MgO主要存在于钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石中。在碱度较高的钢渣中，MgO主要是和FeO、MnO固溶形成以MgO为基体的RO相，而不再结合于硅酸盐相中4。在转炉钢渣中，RO相主要是镁铁相，其代表性化学式是MgO-2FeO；此外还有f-CaO，它主要固溶了FeO和少量的MgO、MnO，CaO和MgO均以堆积形式存在1。1.1.2 RO相分选的意义我国对钢渣处理利用的研究始于50年代，目前，就针对钢渣
12、的认识以及各种性质已经做出了不少研究，欧阳东等2认为转炉钢渣的主要矿物为硅酸三钙(C3S)，硅酸二钙(C2S)，铁酸二钙(C2F)和组成物质的含铁固溶体(RO)相。徐光亮等4认为低碱度钢渣是以橄榄石、镁蔷薇石、RO相和C2S为主的矿物。高碱度钢渣是以C3S、C2S为主要矿物。唐明述等2研究表明钢渣中存在着结晶的MgO、FeO和MnO，它们的结晶状态主要取决于钢渣的碱度，同时研究了钢渣的体积安定性不良的原因主要是由游离CaO引起的5。近年来，人们还研究了钢渣胶凝性的激化途径和制备新材料的可行性。但对钢渣利用率仍然很低，这反映出钢渣基础性研究仍然不足，在钢渣的物相鉴别、本征特征、硅酸盐相的大致含量
13、、RO相未知组的组成等方面仍待研究。尤其在钢渣中RO相上几乎很少有人做进一步研究。因此，本文主要研究了钢渣中RO相的物理化学特性，对其晶胞参数、面间距经行分析计算。然后对合成的RO相的密度、硬度、磁性、导电性能以及润湿性进行了实验研究并将这些性质与钢渣中的其他成分作以比较，确定出不同的分选方法。1.1.3分选以及分选的方法分选是指碎屑物质在水、风等动力作用下，按粒度、形状或密度的差别发生分别富集的现象，表示颗粒大小的均一性。这种分选主要在搬运过程中完成。碎屑岩中粒度的分选性或分选好坏，可用粒度参数中的分选系数、标准偏差、第二矩来表示。当粒度集中在某一范围较狭窄的数值间隔内时，就可以大致定性地说
14、它是分选较好。根据矿物物理化学性质的不同，分选的方法也不相同，主要有重选法、浮选法、磁选法、电选法、拣选、化学选等6。这些分选的方法主要是将各种共生的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。1）重选在介质流中利用矿物原料颗粒比重的不同进行选别。有跳汰选、摇床选、溜槽选等。重选是选别黑钨矿、锡石、砂金、粗粒铁和锰矿石的主要选矿方法；也普遍适用于选别稀有金属砂矿。重选适用的粒度范围宽，从几百毫米到一毫米以下，选矿成本低，对环境污染少。凡是矿物粒度在上述范围内并且组分间比重差别较大，用重选最合适。2）浮选利用各种矿物原料颗粒表面对水的润湿性（疏水性或亲水性）的
15、差异进行选别。通常指泡沫浮选。天然疏水性矿物较少，常向矿浆中添加捕收剂，以增强欲浮出矿物的疏水性；加入各种调整剂，以提高选择性；加入起泡剂并充气，产生气泡，使疏水性矿物颗粒附于气泡，上浮分离。浮选通常能处理小于0.20.3 mm的物料，原则上能选别各种矿物原料，是一种用途最广泛的方法。浮选也可用于选别冶炼中间产品、溶液中的离子和处理废水等。近年来，浮选除采用大型浮选机外，还出现回收微小物料（小于510 mm）的一些新方法。3）磁选利用矿物颗粒磁性的不同，在不均匀磁场中进行选别。强磁性矿物（磁铁矿和磁黄铁矿）用弱磁场磁选机选别；弱磁性矿物（赤铁矿、凌铁矿、钛铁矿、黑钨矿等）用强磁场磁选机选别。弱
16、磁场磁选机主要是为开路磁系，多由永久磁铁构成，强磁场磁选机为闭路磁系，多用电磁磁系。弱磁性铁矿物也可通过磁化焙烧变成强磁性矿物，再用弱磁场磁选机选别。磁选的主要发展趋势是解决细粒弱磁性矿物的回收问题。4）电选利用矿物颗粒电性的差别，在高压电场中进行选别。主要用于分选导体、半导体和非导体矿物。电选机按电场可分为静电选矿机、电晕选矿机和复合电场电选机；按矿粒带电方法可分为接触带电电选机、电晕带电电选机和摩擦带电电选机。电选机处理粒度范围较窄，处理能力较低，原料需要经过干燥。因此应用受到限制；但成本不高，分选效果好，污染少；主要用于粗精矿的精选，如选别白钨矿、锡石、锆英石、金红石、钛铁矿、独居石等。
17、电选也用于矿物原料的分级和除尘。电选的发展趋势是研制处理量大，选别细粒物料效率高的设备。5）拣选包括手选和机械拣选。主要用于预选丢除废石。手选是根据矿物的外部特征，用人工挑选。这种古老的分选方法某些矿山迄今为止仍在用。机械拣选有：光拣选，利用矿物光学特性的差异选别；X射线拣选，利用在X射线照射下发出荧光的特性选别；放射线拣选，利用矿物的天然放射性选别。70年代开始出现了利用矿物导电性或磁性的电性拣选和磁性拣选。6）化学选利用矿物化学性质的不同，采用化学方法或者化学与物理相结合的方法分离和回收有用成分，得到化学精矿。这种方法比通常的物理选矿法适应性强，分离效果好，但成本较高，常用于处理用物理选矿
18、方法难于处理或者无法处理的矿物原料、中间产品或者尾矿。化学选的发展趋势是研制更有效的浸取剂和萃取剂，发展生物化学方法，降低能耗和成本，防止环境污染。 此外，还有矿物原料在斜面运动或碰撞时利用其摩擦系数，碰撞回复系数的差异进行选别的。1.1.4 课题研究的主要内容（1）合成三种或三种以上化学组成不同的FeO-MgO固溶体（RO相），利用X射线衍射仪分析，计算出各组分的晶胞参数和晶面间距，并比较随着化学成分的不同他们之间性质的差异。（2）测量合成RO相的物理化学性质（密度，导电性、磁性、润湿性和接触角），然后与钢渣中的其他矿物成分进行比较并分析他们之间性质的差异。根据这些差异的不同，选择适当的分选
19、方法。2 RO相的合成和结构特征2.1 实验原料氧化镁(MgO),分子量40.30,取其质量500 g,天津市河北区海品精细化工厂生产。还原铁粉(Fe),分子量55.845,取其质量200 g,西安三浦生物化学品厂生产。三氧化二铁(Fe2O3),分子量159.70,取其质量600 g，北京化工厂生产。无水乙醇(C2H5OH)，分析纯，相对分子量46.07,密度(20)0.789-0.791 g/ml，天津市富宇精细化工有限公司生产。2.2 RO相的合成（1）实验仪器;CVT-1600 烧结分析仪,SF智能型分散砂磨机控制仪,压片机，真空干燥箱。（2） 配料;本实验一共要采用四个样，合成的RO相
20、总质量为300 g。四个样中的配料摩尔比设定分别为1#试样MgO:FeO=0.3:0.7;2#试样MgO:FeO=0.35:0.65;3#试样MgO:FeO=0.45:0.55;4#试样MgO:FeO=0.55:0.45。每个试样所要称取的实验药品质量计算如下:设Fe2O3的摩尔数为Xmol,Fe的摩尔数为Ymol，MgO的摩尔数为Zmol Fe + Fe2O3 + MgO MgOFeO (2-1)由方程式(2-1)可推出所需各物质的量:MgO的质量 X=0.3300=90 g, Fe的质量 Y=0.5186300=54.42 g, Fe2O3的质量Z=3000.1814=155.48 g；
21、同理,2#试样MgO:FeO=0.35:0.65所需MgO的质量105 g,Fe的质量 50.52 g, Fe2O3的质量 144.48 g;3#试样MgO:FeO=0.45:0.55所需MgO的质量 135 g, Fe的质量 42.75 g, Fe2O3的质量 122.25 g;4#试样MgO:FeO=0.55:0.45所需MgO的质量 165 g, Fe的质量为34.98 g, Fe2O3的质量为100.02 g;四组试样中各个配料的计算结果如下表所示：表2-1 RO相合成方案编号1#2#3#4#成分MgO:FeO0.3:0.70.35:0.650.45:0.550.55:0.45配料（g
22、）MgO90105135165Fe54.4250.5242.7534.98Fe2O3155.48144.48122.25100.02烧成烧制1370 ；保温160 min；升温速度15 /min；气流量控制为100 ml/min左右min 气氛N2在实验之前将所用到的各种化学试剂放在真空干燥箱内干燥40min，按照表2-1配料栏的数据称取试剂。然后将每组配好的料在搅拌桶内干拌混合。再加入适量的无水乙醇和玻璃珠用SF智能型分散砂磨机控制仪搅拌均匀。设定搅拌速度为1500r/min，搅拌20min，使试样能混合均匀。烘干搅拌后的试样，然后人工用压力机把混合料压制成柱状料段，压力机的力度控制在40M
23、Pa左右，在压制的过程中要控制好施加压力的速度以便尽量使粉状物料之间充分接触充分反应。最后将压制好的柱状料段放进真空干燥箱内进行干燥。将干燥后的试样放在特制的镁坩埚中，以表2-1设定烧成温度，时间，升温速度等参数进行煅烧，为防止煅烧时试样被氧化，在烧制过程中均采用N2保护气氛。在煅烧之前，应先将试样放进炉膛内封闭后真空度抽到0MPa以下，待压力表指针稳定后方可充入N2，设定好煅烧参数并且在此过程中保持N2一直充入，N2的气流量控制在100ml/min左右，待煅烧完毕后保温160min，然后一直冷却到200左右，切断气源取出物料。2.3 合成矿物的鉴定2.3.1 X射线衍射分析原理X射线衍射分析
24、是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象8。衍射X射线满足布拉格方程：2dsin=n，式中：是X射线的波长，是衍射角，d是结晶面间隔，n是整数9。波长可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。每一种结晶物质，都有其特有的结构参数，包括点阵类型、晶胞大小、单胞中原子（离子或分子）的数目及位置等。这些结构参数在X射线的衍射花样上均有所反映。当X射线束照射在
25、晶体样品上时，由于晶体中原子排列的规则性，各原子散射波互相干涉时，将会在某些方面互相加强，而在另一些方向上互相抵消，合成波的强度随方向而变。这些信息可以通过感光胶片或计数器记录下来，而得到物质的衍射花样或衍射线条谱图11。X射线衍射分析常用于物相分析、点阵常数的精确测定、应力的测定、晶粒尺寸和点阵畸变的测定以及单晶取向和多晶织构测定等等。2.3.2实验与晶胞参数的计算实验设备：X射线衍射分析仪，型号：DMAX2200，日本理学公司生产实验过程：取适量合成的4个试样对其进行破碎、研磨，使样品细度达到10 m以下用衍射仪快扫10 min。晶胞参数的计算：利用X射线衍射求RO相的晶胞参数时，根据和布
26、拉格方程公式7 （2-2） （2-3）其中，a为晶胞参数；dhkl为面间距；为衍射波长。X射线衍射仪的靶材料为铜靶，其线的波长为=0.5418 nm。每个试样晶胞参数的具体计算如下：图2-1 合成1#RO相(MgO:FeO=0.3:0.7)的XRD图谱对于1#试样,取(200)晶面为研究对象,从图测得其=21.285 ,根据布拉格方程(2-3)可求得dhkl=0.2124 nm，在根据公式(2-1)a=dhkl（h2+k2+l2）1/2可求得晶胞参数a=0.4247 nm;同理再取(220)晶面作为研究对象，测得=30.834 ,则可求得dhkl=0.1504 nm,晶胞参数a=0.4254
27、nm;(111)晶面测得=18.251 求得的面间距dhkl=0.2462 nm,晶胞参数a=0.4263 nm;(311)晶面测得=36.8815 求得的面间距dhkl=0.1284 nm,晶胞参数a=0.4260 nm;(222)晶面测得=38.894 求得的面间距dhkl=0.1227 nm,晶胞参数a=0.4253 nm;图2-2 合成2#RO相(MgO:FeO=0.35:0.65)的图谱对于2#试样言，取(200)晶面为研究对象,从图测得其=21.250 ,根据布拉格方程(2-3)可求得dhkl=0.2127 nm;在根据公式(2-2) a=dhkl（h2+k2+l2）1/2可求得晶
28、胞参数a=0.4254 nm;同理再取(200)晶面作为研究对象,测得其=30.868 ,则可求得dhkl=0.1502 nm,晶胞参数a=0.4247 nm;(111)晶面测得=18.286 求得的面间距dhkl=0.2457 nm,晶胞参数a=0.4256nm;(311)晶面测得=36.951 求得的面间距dhkl=0.1282 nm,晶胞参数a=0.4253nm;(111)晶面测得=38.9285 求得的面间距dhkl=0.1227 nm，晶胞参数a=0.4250 nm;图2-3 合成3# RO相(MgO:FeO=0.45:0.55)的XRD图谱对于3#试样，取(200)晶面为研究对象,
29、从图测得其=21.320 ，根据布拉格方程(2-3)可求得dhkl=0.2120 nm,在根据公式(2-2)a=dhkl（h2+k2+l2）1/2可求得晶胞参数a=0.4241 nm;同理再取(220)晶面作为研究对象，测得其=30.903 ,则可求得dhkl=0.1501 nm,晶胞参数a=0.4246nm;(111)晶面测得=18.355求得的面间距dhkl=0.2448 nm,晶胞参数a=0.4240 nm;(311)晶面测得=36.951求得的面间距dhkl=0.1280 nm,晶胞参数a=0.4246 nm;(222)晶面测得=38.9285求得的面间距dhkl=0.1226 nm,
30、晶胞参数a=0.4247 nm;图2-4 合成4#RO相(MgO:FeO=0.55:0.45)的XRD图谱对于4#试样，取(200)晶面为研究对象,从图测得其=21.354 ,根据布拉格方程(2-3)可求得dhkl=0.2117 nm,在根据公式(2-2)a=dhkl（h2+k2+l2）1/2可求得晶胞参数a=0.4234 nm;同理再取(220)晶面作为研究对象,测得其=30.997 ,则可求得dhkl=0.1497nm，晶胞参数a=0.4234 nm;(111)晶面测得=18.355 求得的面间距dhkl=0.2448 nm,晶胞参数a=0.4240 nm;(311)晶面测得=37.090
31、 求得的面间距dhkl=0.1278 nm,晶胞参数a=0.4240 nm;(222)晶面测得=38.9285 求得的面间距dhkl=0.1222 nm,晶胞参数a=0.4234 nm;通过XRD衍射分析合成RO相的各晶面的面间距和晶胞参数归纳如下表：表2-2 合成RO相晶胞晶胞参数 /nm试样1#2#3#4#成分MgO:FeO0.3：0.70.35:0.650.45:0.550.55:0.45面间距（111）0.24620.24570.24480.2448（200）0.21240.21270.21200.2117（220）0.15040.15030.15010.1497（311）0.1284
32、0.12820.12800.1278（222）0.12280.12270.12260.1222平均值0.17200.17190.17150.1712晶胞参数（111）0.42630.42560.42400.4240（200）0.42470.42540.42400.4234（220）0.42540.42500.42460.4234（311）0.42600.42530.42460.4240（222）0.42530.42500.42470.4234平均值0.42550.42530.42440.4236由表2-2可以看出，在RO相（MgO-FeO）体系中，各组分的Fe含量逐渐减小，并且随着Fe含量的逐
33、渐减小，合成RO相的面间距逐渐减小，晶胞参数也逐渐减小。2.4 小结 1）.RO相的合成。通过确定钢渣中RO相的不同配比计算得出所需的配料方案，再通过实验合成出所需要的标准RO相。为下一步定量分析做好了准备 2）.对合成的RO相进行鉴定。用XRD射线衍射分析合成RO的成分，鉴定所合成的物质的确为RO相，并在图谱中作出了详细标注。在通过晶胞参数的计算得出在RO中，各组分中随着Fe含量的逐渐减少，它们的晶面间距逐渐减小，晶胞参数也逐渐减小。3 合成RO相比重和硬度3.1 合成RO相的比重3.1.1 比重的定义 比重，也称相对密度。是该物质（完全密实状态）的密度与在标准大气压，3.98 时纯H2O密
34、度的比值，是个无量纲的量。3.1.2 合成RO相比重的测定1 实验制备：在烧制好的4个样和熟料中每个样取6070 g在振动磨中粉磨10 s，将粉磨好的粉状样品取出，放在真空干燥箱内干燥1h左右，温度保持在9095 之间。 2 实验仪器：振动磨，李氏瓶 3 测定方法：1) 将水（前四组使用水）或者无水煤油（孰料使用煤油）注入李氏瓶中到01 mL刻度线后（以弯月面下部为准），盖上瓶塞放入恒温水槽内，使刻度部分浸入水中（水温应控制在李氏瓶刻度时的温度），恒温30 min，记下初始（第一次）读数。 2) 从恒温水槽中取出李氏瓶，用滤纸将李氏瓶细长颈内没有水或者煤油的部分仔细擦干净。 3) 粉料试样应预
35、先通过0.90 mm方孔筛，在1105 温度下干燥1 h，并在干燥器内冷却至室温。称取水泥60 g，称准至0.01 g。 4) 用小匙将粉料样品一点点的装入第1)条的李氏瓶中，反复摇动（亦可用超声波震动），至没有气泡排出，再次将李氏瓶静置于恒温水槽中，恒温30 min，记下第二次读数。 5) 第一次读数和第二次读数时，恒温水槽的温度差不大于0.2 。 4 注意事项：在测试过程中，影响密度的主要因素与温度和往容量瓶里加物料时瓶壁上沾有物料量的多少有关。具体测量过程中煤油要用无水氯化钙加以脱水，且将煤油加入容量瓶中后一定要在室温20 恒温至少静置半个小时后才能读数记下初始体积V1,将物料事先烘干（
36、110 烘干一个小时左右）然后在20 环境中恒温半个小时。用小口径的漏斗慢慢少量往容量瓶里加物料，同时要轻轻敲打瓶壁，以防物料沾到瓶壁上，直到全部加进去为止。物料质量的计算，先称60 g于表面光滑干燥的油纸上，最后把物料全部加完后在称下油纸的重量m。当物料全部加进去后要将煤油里物料中的气泡要完全排出来，其做法是盖上瓶塞沿纵向将物料平摇至少20多下，千万不能上下摇动，以防瓶壁上沾有物料。然后放入20 环境中恒温在读数V2这一步可以重复多读几次，直到体积不变为止12。 5 实验称取1#试样67.7 g，然后再给李氏瓶里加水静置后的读数为V1=0.4 ml，加入RO相物料静置后的读数为V2=19.1
37、 ml，由于在加入物料后没有达到瓶颈上的刻度值以上，所以在加入V3=3.5416 ml的水。根据公式 （3-1）根据公式（3-1）各组分的密度计算如下： g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3数据整理如下：表3-1 合成RO相的比重测量值编号V1/(ml)V2/(ml)M/(g)加水量V3/（ml）密度/ （g/cm3）1#0.419.167.73.54164.46622#0.718.570.41.67564.36613#0.919.070.01.38754.18854#0.819.169.31.30124.07685#（熟料）0.918.658.003.2954注：比重是
38、个无量纲的量，是密度与纯水密度的比值，在此纯水的密度约为1g/cm3,则比重的值在数值上与密度一致。由表3-1可以得出RO相中随着FeO/MgO比例的不同其比重也不同，且随着Fe含量的减小比重依次减小。Fe含量的最多的1#的比重为4.4662 g/cm3依次减小到Fe含量最少的4.0768 g/cm3。同时将5#孰料的比重与合成的RO相的经行对比，可以看出孰料的比重远比RO相的小的多，差值在0.81.2 g/cm3之间。3.1.3 小结1）合成RO相的比重。在实验条件相同的情况下，合成的四组RO相中随着各组分铁含量的减小，它们比重值也依次减小，从4.4662 g/cm3依次减小到4.0768
39、g/cm3，且彼此间的比重值很相近，其比重的差值在0.15 g/cm3左右。2）将合成的RO相的比重与钢渣中孰料的比重相比较，发现孰料比重值比RO相的小的多，其差值在0.81.2 g/cm3之间。3）由以上两点可以得出，在我们做钢渣分选时，可以根据钢渣中RO相与其他成分比重的不同，可选用重选的分选方法将它们分选出来。3.2 合成RO相的硬度3.2.1 硬度的定义硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力是比较各种材料软硬度的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。且各种硬度标准的力学含义不同。硬度分为：1）划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度，
40、方法是选一根一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性的说，硬物画出的划痕长，软物体画出的划痕短。2）压入硬度。主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被侧物料里，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。3）回跳硬度。主要用于金属材料，方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中储存（继而释放）应变能的多少（通过小锤的回跳高度测量）确定材料的硬度。而在本文中，合成RO相的硬度主要是采用第二种方法中的
41、洛氏硬度仪测定的。3.2.2 洛氏硬度的定义洛氏硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002 mm作为一个硬度单位。当HRB50或者试样过小时，不能采用布氏硬度实验而改为用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120 o的金刚石圆锥体或者直径为18 mm的钢球，在一定荷载下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：HRA：是采用60 kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用100 kg载荷和直径1.58 mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC：是采用150 kg载
42、荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。实验时主要采用HRB标尺，其范围是20100 HRB，当硬度值低于20 HRB时，由于钢球的压入深度过大，金属蠕变加剧，试样在试验力作用下的变形时间延长，测试值准确度降低，此时应改用HRF标尺。当硬度值大于100 HRB时，因为钢球压入深度过浅，灵敏度降低，精度下降，此时应改用HRC标尺。一个特别值得注意的地方是：当预先不知道试样是软钢还是硬钢时，决不可使用HRB标尺做测试，因为用钢球压头误测了淬火钢，钢球就可能会变形，钢球压头就会损坏，这是钢球压头损坏的主要原因。遇到这种情况应先试用金刚石压头，用HRA标尺测试一下，在决定是用HR
43、B还是用HRC13。3.2.3 合成RO相硬度的测试1 实验制备：在试验之前，选取四组样中表面比较平整的各一个编上标号。然后在打磨机上将其表面打磨光并使其自然晾干。2 实验仪器：洛氏硬度仪、抛光机3 实验步骤1) 将试样的表面在抛光机上打磨光滑然后将磨好的试样放在洛氏硬度仪的工作台上，按顺时针方向转动手轮，使工作台上升至试样与压头接触且靠近压头时应缓慢上升工作台，不得冲击压头； 2)继续转动手轮，带动指示器表盘的指针转动，小指针从黑点对准红点后停止转动手轮，随后转动指示器表盘使大针对准“0”； 3)向前搬动加卸试验力手柄，加载荷，停留5-7 s； 4)扳回搬动加卸试验力手柄，卸载，这时指示器指
44、针所指示的读数即为所求的硬度值。4 注意事项1) 硬度仪本身会产生两种误差：一是其零件的变形、移动造成的误差;二是硬度参数超出规定标准所造成的误差。对第二种误差，在测量前需用标准块对硬度仪进行校准。对洛氏硬度仪校正结果，差值在1之内合格。差值在2之内的稳定数值，可以给出修正值。差值在2范围之外时则必需对硬度计进行校正维修或换其他硬度测试法测定。洛氏硬度各标度有一事实上的适用范围，要根据规定正确选用。例如，硬度高于100 HRB时，应采用HRC标度进行测试;硬度低于20 HRC时应用HRB标度进行测试。因为超出其规定的测试范围时，硬度仪的精确度及灵敏度较差，硬度值不准确，不宜使用。其他硬度测试法也都规定有相应的校正标准。校准硬度仪用的标准块不能两面使用，因标准面与背面硬度不一定一致。一般规定标准块自标定日起一年内有效。2) 在更换压头或砧座时，注意接触部位要擦干净。换好后，要用一定硬度的钢样测试几次，直到连续两次所得硬度值相同为止。目的是使压头或砧座与试验机接触部分压紧，接触良好，以免影响试验结果的准确性。3) 硬度仪调整后，开始测量硬度时，第一个测试点不用。因怕试样与砧座接触不好，测得的值不准确。特第一点测试完，硬度计处于正常运行机制状态后再对试样进行正式测试，记录测得的硬度值