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CaO-Al2O3-FeOx体系是固体垃圾焚烧灰渣熔融处理后所形成六元氧化物体系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeOx-Na2O的子体系之一,也是冶金工业中的重要渣系。对其液相线和相平衡关系的研究不仅可为焚烧灰渣的无害化处理以及熔渣资源化利用提供基础热力学数据,而且对于钢铁冶金二次精炼、高铝铁矿冶炼新工艺的开发等都具有重要的理论和实际应用价值。本文基于高温热平衡实验,借助于相图计算(CALPHAD),通过淬火处理、SEM-EDS、XRD等研究方法和检测手段,测定了不同温度、中等氧分压条件下,CaO-Al2O3-FeOx体系的液相线和相平衡关系,同时,考察了添加10%SiO2对该体系液相线及相平衡关系的影响,进一步完善了该体系液相数据库。 本研究主要内容包括:⑴CaO-Al2O3-FeOx体系液相线及相平衡关系计算结果表明:随温度升高,液相区扩大,除高CaO区外,其余各初晶区均明显变小。随氧分压降低,铁铝尖晶石初晶区的液相区明显变大,而高CaO区和CaAl2O4(CA)初晶区无明显变化,且不同温度条件下氧分压对CaAl4O7(CA2)初晶区的影响规律不同。⑵高温平衡实验结果表明:实验测定的CaO-Al2O3-FeOx体系液相线位置与计算结果基本吻合,同时发现了液相线和相平衡关系变化的新规律。⑶氧分压为10.13Pa,温度分别为1450℃和1550℃时,CaO-Al2O3-FeOx体系中CA2初晶区边界处均有CA相出现,表明CA2初晶区下移。⑷温度为1550℃,氧分压分别为10.13Pa和1.01×10-1Pa时,CA2初晶区边界处均有铁铝尖晶石(Spinel)相出现,表明铁铝尖晶石初晶区下移。⑸CaO-Al2O3-FeOx体系中添加10%SiO2后,CA初晶区附近发现有新相钙黄长石(Melilite),并且Melilite初晶区边界处有CA2相出现,表明Melilite初晶区向高CaO方向收缩。⑹温度升高,CaO-Al2O3-FeOx体系中CA和CA2初晶区的液相线均向高Al2O3方向偏移,这与计算结果基本一致。⑺在1450℃时,氧分压降低,CaO-Al2O3-FeOx体系中CA2初晶区的液相线向高Al2O3方向偏移,这与计算结果不同。⑻在1550℃时,随氧分压降低,CA2初晶区的液相线也向高Al2O3方向延伸,与计算结果基本一致。⑼CaO-Al2O3-FeOx体系中添加10%SiO2后,Melilite初晶区液相线向高FeOx方向收缩,这与计算结果吻合较好。