渗硅工艺及渗层组织的研究
姚彦桃
（河北理工大学轻工学院07q轧钢1 35 ）
摘要：本文介绍了渗硅工艺新进展—6.5%Si高硅钢，它有着优良的软磁性能，最适合用来制造高速高频电机、音频和高频变压器等；研究了固体渗硅，气体渗硅，液体渗硅等渗硅工艺和在实际生产中的应用情况，还研究了渗硅层组织，各渗层组织的性能，以及各个参数或因素对渗硅层厚度和性能的影响。
关键词：渗硅渗层组织性能
0前言
渗硅是指以硅原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。将金属工件放在含有渗入金属元素硅的渗剂中,加热到一定温度，保持适当时间后,渗剂热分解所产生的渗入元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件表层的化学成分、组织和性能。
1 渗硅工艺的新进展
6.5%Si高硅钢有着优良的软磁性能，最适合用来制造高速高频电机、音频和高频变压器等。该钢种采用水平专用连续渗硅生产线。6.5%Si硅钢涂布绝缘薄膜能降低电器噪音效果。经过试验测定，渗硅后的6.6%Si硅钢和含有5.7%Si、3.5%Si硅钢噪音对比，分别为45dBA、56dBA、70dBA以下[1]。
2 渗硅工艺
渗硅工艺可用固体法、液体法和气体法，应用较多的是固体粉末渗硅，此外还有真空渗硅、流动粒子炉渗硅、机械能助渗硅等。
2.1固体渗硅
2.1.1粉末法渗硅
固体渗硅常用粉末法，渗硅温度一般为950～1050℃，而且硅铁损耗量大[2]。供硅剂是硅铁，活化剂是氯化铵，填充剂用石墨、耐火土、氯化铝。如：80%硅铁+12%氯化铵+8%氯化铝，渗层多孔，孔隙率46%~54%，有减摩作用。在固体渗剂中加入一定量的氯化镁、氯化钙或氧化铁可减少、甚至消除渗硅层的孔隙，如80%硅铁+12%氯化铵+4%氯化镁+4%氯化钙，于1000~1050℃，保温3～6 h, 渗硅层厚度为0.10～0.15 mm,硬度为360HV,表面层致密无孔隙,抗蚀性明显提高，在10% HCl溶液中，比未渗硅的试样提高17倍。40%～60%硅铁+3%NH4Cl+38%石墨1050℃×4h，渗硅层厚度为0.9～1.1mm，渗剂不黏结。
硅粉＋3% NH4Cl,（900～1100）℃×4h，用于钛渗硅，形成0.05～0.127 mmTiSi2、Ti5Si4渗硅层。
粉末渗硅时，增加渗剂中的活化剂和硅含量或者延长渗硅时间，都会使渗层中的多孔区加厚。因此，要获得一定厚度的无孔渗层，必须选择适当工艺参数。
2.1.2真空渗硅
该法是将工件和硅粉置于刚玉坩埚中，在0.001～0.133Pa的真空条件下加热至1200℃，使硅粉产生硅蒸气沉积在工件表面上，硅沉积层的硅原子与钢中的铁原子发生相向扩散，形成渗层。为防止高温工件与硅粉粘结，可将硅粉烧结成片，并保持工件与硅烧结片由一定得间隙（约1mm左右）。
2.1.3 流离床渗硅
将硅粉作为流态化粒子，用氯气作为载体将碘蒸气输入流态床，同硅（高温下）反应生成硅的碘化物气体。碘化物气体与工件接触，活性硅原子沉积于工件表面并渗入工件内。硅粒在流态床中以无规则的流态化方式运动，因此从炉壁到零件表面都具有到的热导率，使整个流态床温度均匀（±5℃），工件能获得很均匀的渗层。目前，这种方法已在生产上应用。
2.2机械能助渗硅
山东大学用自己研制的设备和渗剂进行机械能助渗硅，将渗硅温度由常规的1000℃左右，降低至480～600℃，45钢540℃×4h获得60 um渗硅层，组织为Fe3Si相无孔的白亮层，含Si18%，硬度为700HV0.1。机械能助渗硅温度低、时间短、节能效果显著，很有应用前途。机械能助渗硅的相关结论[3]如下:
(1)机械能助渗硅是可行的，而且可实现Si-Cr共渗。将渗硅温度由常规的950～1050℃降低到480～540℃，具有十分显著的节能效果。
(2)使用自行研制的机械能助渗硅剂，520℃ ×4h下，可得到大于60um的渗硅层。
(3)机械能助渗硅层的结构是两层白亮层之间存在较窄的富碳层——黑色带，内部白亮层有的逐渐变为黑白相间组织；渗层与基体之间存在一个富碳的过渡区。渗硅层组织致密，未发现明显的孔隙。
(4)机械能助渗硅的渗层表面硬度高达700HV0.1，由外向里逐渐降低，在过渡层降低到200Hv0.1；渗硅层的表面白亮层的硅含量(质量分数)为l8％左右，略高于常规落硅层的，符台耐蚀性要求。
(5)机械能助渗硅层表层为Fe3Si相。
2.3液体渗硅
高温液体渗硅是依靠盐浴中产生的活性硅原子进行的。在渗硅过程中，硅原子被钢的表面吸附，与铁反应生成渗硅层。
液体渗硅有电解法和非电解法。
非电解液体渗硅多以碱金属硅酸盐为基并加入硅粉、硅铁粉、硅钙合金粉末、碳化硅组成渗剂。渗硅过程有气体析出，因此盐浴炉上方应当家装抽风装置。非电解法常用的盐浴成分为65%（2/3 Na2SiO3+1/3 NaCl）混合盐+35% SiC，于950～1050℃保温4～6 h，渗硅层厚度为80～140um。
电解液体渗硅采用碱金属硅酸盐，但往往加入碱金属和碱土金属或其他物质的氯化物和氟化物，以提高硅酸盐的流动性，电流密度一般为0.1～0.3A/cm2。
2.4气体渗硅
气体渗硅应用于生产的时间较长，例如在含有SiO4的气体中，可于1100℃进行气体渗硅[4]，它还可以在密封的电阻炉或在井式气体渗碳炉内进行，所采用的渗剂是四氯化硅。因此人们也常常称之为四氯化硅气体渗硅。但为了解决渗硅层的孔隙问题，国外又发展了甲硅烷渗硅和高温短时渗硅。
四氯化硅气体渗硅的方式一般有下列四种：
(1)连续输送氯气进过硅铁合金（或碳化硅），反应生成氯化硅气体，工件在氯及氯化硅气体中渗硅；
(2)直接采用四氯化硅并加以适量的稀释气体（如H2、Ar或N2），工件在混合气体中渗硅；
(3) 用氯化氢代替氯气经过硅铁合金（或碳化硅），反应生成氯化硅气体，工件在混合气体中渗硅；
(4)采用四氯化硅加稀释气体的混合气体渗硅，并在反应区同时放置碳化硅粉。
目前，生产上应用较多的是前两种方式。
甲硅烷渗硅是在渗硅时采用含硅活性气体甲硅烷（SiH4）。甲硅烷需采用专门装置，在金属钠的参与下通过三乙氧基硅烷的歧化反应得到。单独用甲硅烷进行渗硅时，由于热分解产生较大的无定形硅，导致管道系统堵塞，且渗硅层质量较差。因此，在渗硅过程中需加入稀释气体，如H2、N2或Ar。
生产中常见的渗硅方法及性能如下表所示：
表1 渗硅的方法及性能[5]
渗
硅
的方
法及性能
方法渗剂（质量分数）及工艺渗层组织及性能粉末法
75%～80%硅铁，15%～20%
Al2O3；（1050～1200）℃×（6～
10）h，渗层厚度：90～900 um
渗硅层组织通常为硅
在α铁中的固溶体。
有时分为两层，外层
为Fe3Si(α/);内层为含
硅的固溶体
渗硅层往往多孔，在
1700～200℃油中浸
煮后，有较好的减磨
性能，渗硅能提高钢
的抗氧化性能，但较
渗铬、渗铝差。渗硅
层在海水、硝酸、硫
酸及大多数盐及稀碱
中有良好的耐蚀性，
但由于渗硅层多孔，
容易出现点蚀，甚至
浓疮腐蚀。低硅钢片
渗硅后，含硅量可提
高到7%（质量分数）
左右，铁损明显降低
80%硅铁，8% Al2O3，12%
NH4Cl；950℃×（2～3）h，
多孔渗硅层
熔盐法
80%～85%（50%
BaCl2+50% NaCl），15%～
80%硅铁；1000℃×2h，10号
钢，渗层厚度：0.35 mm
65%（2/3 Na2SiO3+1/3 NaCl）
35% SiC（950～1050）℃×（2～
6）h，渗层厚度：0.05～0.44
mm
熔盐电解法
100% Na2SiO3；（1050～
1070）℃×（1.5～2）h，电流
密度0.20～0.35A/ cm2，可获
得无隙渗硅层
气体法
硅铁（或SiC），HCl（或NH4Cl）
也可外加稀释气；950～
1050℃
SiCl4，H2（或N2，Ar）950～
1050℃
SiH4，H2（或NH3，Ar）950～
1050℃
3 渗硅层的组织
钢件渗硅层的组织取决于硅含量，通常是由有序固溶体α/（Fe3Si）及无序固溶体α组成，也可以由单相（α相或α/相）构成，渗层下由增碳区，与基体间由明显的重结晶线，下图为渗硅层的金相组织照片[6]。用陈旧硅粉渗硅后TiAl合金将形成由Ti5Si3和Al2O3两种物相构成的复合渗层。该渗层不仅可以起到很好的防止高温氧化的作用，而且在长期的热循环中不发生开裂和剥落，与基体结合良好[7]。渗硅复合层是由珠光体的木材界面层和分布着极细小颗粒状析出物的渗硅边界
层及析出物为片状的共晶型铁碳硅化合物的渗硅层组成。渗硅复合层与木材结合面为结合牢固的锯齿型冶金结合状态[8]。
图1 20CrMnTi钢粉末渗硅（1160℃×1h）渗硅层金相组织，
硝酸酒精3%浸蚀×100
4 钢铁渗硅层的性能
渗硅是提高零件的耐蚀性，特别在硫酸、硝酸、海水及大数的盐、稀碱溶液中工件的耐蚀性的有效方法。但是渗硅层较脆，降低刚的强度及塑性，难以切削加工。由于抗蚀性提高，渗硅后材料的腐蚀疲劳强度有很大提高，渗硅也可提高抗高温氧化性，但不如渗铝和渗铬，可用于750℃以下工作的工件。
渗硅层多孔，在170～200℃油中浸煮后，有较好的减摩性。
低碳硅钢片渗硅后，硅含量达到6.0%～6.5%，显著降低铁损。
具体表现为以下几个方面：
（1）硬度。钢铁的渗硅层硬度不高，下图为渗硅层的显微硬度及分布。
图2 渗硅层的显微硬度和相组成
a)在SiCl4+H2中b)在SiCl4+Ar中c) 在SiCl4+Ar+Si中
（2）耐磨性能。钢的渗硅层硬度虽然不高，但耐磨性比较好。例如45钢渗硅后得到的是多孔渗硅层，经170～200℃油中浸煮后有着较好的自润滑作用，其耐磨性与未渗硅的相比提高了1～7倍。在磨损条件下工作的铸件进行气体渗硅后，耐磨性可提高2.5倍。
（3）耐腐蚀性能。渗硅层在完整无孔的条件下，在海水、硝酸、硫酸以及大多数盐及稀碱液中都有良好的耐蚀性，特别对盐酸的抗蚀能力最强。这是因为渗硅层与介质作用后，在工件表面形成了一层SiO2薄膜。这种氧化膜结构致密，具有高的电阻率和优良的化学稳定性，能阻止介质进一步腐蚀基体。由于渗硅层容易产生孔隙，在上述环境下多孔渗硅层易出现点蚀，甚至“脓疮腐蚀”。对于能溶解SiO2膜的介质或者能穿透SiO2膜的离子（如氯氟酸、氯化物、碱等），无孔渗硅层也不耐腐蚀。下表为工业纯铁渗硅前后在某些介质中的抗腐蚀性能比较。
表2 渗硅与未渗硅的工业纯铁的耐蚀性能比较
试验时间
/d
重量损失/mg·cm-2
未渗硅渗硅未渗硅渗硅未渗硅渗硅10%（质量分数）盐酸10%（质量分数）硫酸10%（质量分数）磷酸
1 4.7 0 12.
2 0.06 0.7
3 0.07
3 13.6 0 34.8 0.16 3.33 0.21
6 26.8 0 67.3 0.32 4.08 0.35
10 61.4 0.08 103.1 0.36 7.02 0.41
3%（质量分数）氯化钠5%（质量分数）氯化钾5%（质量分数）硫酸钠
1 0.3 0.08 0.20 0.01
3 0.5 0.25 0.457 0.03 0.71 0.04
6 0.8 0.43 0.93 0.05 1.2
7 0.12
10 1.4 0.48 1.72 0.06 2.15 0.12 （4）抗氧化性能。渗硅层具有较高的抗氧化能力。试验表明Fe-C合金（15%Cr）渗硅层含量w(Si)从0.5%增至3%时，抗氧化温度可由800℃提高到1000℃；若硅含量大于3%，则会使抗氧化能力减弱。此外，难熔金属及其合金渗硅，其抗氧化性能也有显著提高。例如，当温度高于600℃时，钼在空气中很快就被氧化，但渗硅后的钼在大气中加热至1400℃持续数百小时也不氧化。
5 渗硅层的应用
渗硅层与工件材料、渗剂成分、工艺方式和条件有关。低碳钢用70%硅粉+30% 石墨，另加0.5%氯化钠，0.1%KF。表8-4给出一些金属的渗硅层组织。可见，该合金渗硅层为TiSi2和Ti5Si4两相。
表3 一些金属渗硅层的组织结构
金属Mo W Tn Nb Ni Cu 渗层MoSi2WSi2TnSi2NbSi2NiSi2α
组织Mo5Si3W5Si3α+γ
镍、铬、钴、钼、钨、铌等金属渗硅后能显著提高其抗高温氧化性。钼经固体渗硅后得到0.11～0.12mm MoSi2渗硅层，在1300℃的静态寿命达100h。1600℃静态的寿命达55h。0.5%Ti-0.01%C的钼合金经气体渗硅后得到0.08mm MoSi2渗硅层后，1000℃静态寿命达到40～45h。钨经固体渗硅后在1650℃保温5h,降温循环寿命为10h。钨渗硅后，得到0.04mmWSi2渗硅层，1815℃静态寿命为10h。铌经真空渗硅后，得到NbSi2、NiSi2渗硅层，1050℃静态寿命为10h。镍经气体渗硅后得到0.05mm渗硅层，提高稳定性、耐磨性及耐蚀性。
用20钢渗硅代1Cr18Hi9Ti不锈钢制作硫酸泵主轴，使用寿命从5个月延长到一年。用20钢代替1Cr18Ni8Ti钢制作在稀硫酸中工作的阀杆，使用寿命从5个月延长到两年以上。用低碳钢渗硅代替1Cr13不锈钢制作洗碗机支架，使用寿命达到3年以上。
6 影响渗硅的因素
渗硅层的组织、形成速度和性能取决于温度、时间、钢的化学成分、渗入的方法、渗入介质的成分等。
（1）在钢的化学成分中，碳含量的影响是最大的。不管渗硅的方法和参数如何，碳含量越高，对渗层组织的阻碍越大，下图是在不同温度下碳含量对渗层厚度的影响。
图3 碳含量对渗硅层厚度的影响
1-1050℃×1h电解渗硅
2-950℃×6h熔盐渗硅
3-1000℃×4h粉末渗硅
（2）渗硅温度和时间对渗硅层的影响见下图。研究渗硅时间对渗硅层厚度的影响时，当加热时间分别为0.5h、1h、2h、4h时，反应扩散层厚度随时间的延长而
增加，加热时间为6h时，反应扩散层厚度反而降低，原因初步分析为：随着渗硅时间的延长，Si原子充分扩散与基体中的Ti结合形成Ti5Si3相的速率远远大于向基体中扩散的速率，则反应扩散层厚度随时间的延长而增加，但如果渗硅时间过长，活性Si的数量不足以维持渗层中和基体中的Si浓度平衡。为了保持平衡，渗层中的Ti5Si3相微量分解，使反应扩散层厚度随着时间的延长反而降低[9]。
图4 温度和时间对渗硅层厚度的影响
1-1000℃ 2-930℃ 3-900℃ 4-850℃
（3）无孔隙渗硅层的形成与钢中的碳含量和渗硅温度、时间有关，如下图所示。钢中碳含量越高，无孔隙渗层形成温度范围越广。
图5 钢中的碳含量和渗硅温度对
形成无孔隙渗硅层的影响
7 渗硅缺陷和防止措施
表4 常见缺陷和防止措施
序号缺陷类型产生原因防止措施
1 疏松与渗硅条件和钢材成分有关提高钢的碳含量可获得无孔致密的扩散层。 （C）0.4%的钢在1150℃以上短时间的气体渗硅可得到无孔的渗层组织
2 脱壳硅含量过高，表面形成脆性
层。在粉末渗硅中易出现
降低渗剂活性，减少硅铁用量或
使用低硅的硅铁
3 烧结粉末渗硅剂中含有低熔点夹
杂或渗硅温度过高
渗剂预先进行焙烧，适当调整渗
硅温度
4 内裂纹易在渗层与基体交界处出现，
若渗硅后冷却较快，裂纹更易
出现
渗硅后缓冷
8 渗硅工工艺的优化及前景
碳钢渗硅层的耐磨性、耐蚀性和机械性能主要决定于渗硅层组织中的孔隙大小、数量和分布。而渗硅层的孔隙率主要是随着渗硅过程中的工艺参数：渗硅温度、时间、渗硅剂中活化剂的类型及其浓度和加入填充剂的比例，以及渗硅用钢的含碳量等的变化而变化。要获得组织细化、孔隙细小而分布均匀的碳钢渗硅层，宜选用45钢，用不加入填充剂的渗硅剂，在较高的温度、较短的时间进行渗硅，而且渗硅时要适当地控制加热循环[10]。
渗硅工艺改善了钢的耐磨、耐蚀、抗氧化等性能，使得工件或机器在生产生活中的应用更广泛或者寿命更长久，该项工艺在某些方面发展得还不够，相信它的发展空间还很大，有待进一步的研究。
9 结语
本文通过对渗硅有关问题进行了深入的研究，取得了一些重要结果。本文研究了渗硅的工艺性能方法，分析了渗硅层组织成分和工艺对渗硅相关性能的影响，并且研究了其优化工艺及前景。使得对渗硅工艺、性能、发展前景以及一些因素对其性能组织的影响，从而对工艺制度的指导认识加深了一步。
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文献综述评分表
防油渗面层施工工艺标准 （QB-CNCEC J030115-2004） 1 适用范围 本工艺标准适用于工业与民用建筑地面的防油渗面层的施工。 2 施工准备 2.1 材料要求 2.1.1 水泥：防油渗混凝土面层应采用普通硅酸盐水泥，其强度等级应不小于32.5，通常采用42.5级普硅水泥。 2.1.2 砂：应选用中砂，洁净无杂物，其细度模数应为2.3～2.6。 2.1.3 碎石：应采用花岗石或石英石，严禁使用松散多孔和吸水率大的石子，粒径为5～15mm，其最大粒径不应大于20mm，含泥量不大于1%。 2.1.4 外加剂：防油渗混凝土中掺人的外加剂和防油渗剂应符合产品质量标准。 2.1.5 防油渗涂料：应具有耐油、耐磨、耐火和粘结性能，符合产品质量标准。 2.2 主要工机具 2.2.1根据施工条件，应合理选用适当的机具设备和辅助用具。 2.2.2主要工机具见表2.2.2。 2.3 作业条件 2.3.1 技术准备 2.3.1.1厂房内面积较大（≥50m2）时，宜分区段浇筑。事先必须详细确定混凝土浇筑分区段位置，分格缝间距不大于6m，并拟定详细的缝处理工艺。 2.3.1.2防油渗面层下的各层作法应按设计要求施工并验收合格。 2.3.1.3铺设前应根据设计要求通过试验确定配合比。 2.3.2 施工条件 2.3.2.1配合比经试验确定。 2.3.2.2已对所覆盖的管道等隐蔽工程进行验收且合格，并进行专业隐检会签。
2.3.2.3 施工前，采用竖尺、拉线、弹线等方法，做好水平标志，以控制铺设的高度和厚度。 2.3.2.4 对所有作业人员进行了技术交底。 2.3.2.5 作业时的环境如天气、温度、湿度等状况应满足施工质量可达到标准的要求。 2.3.2.6 竖向穿过面的管道已安装，并装有套管，管根用防油渗胶泥或环氧树脂进行处理。 2.3.2.7 顶部无漏水现象。 2.3.2.8 基层洁净，缺陷处理完，并作了隐蔽验收。 2.4 作业人员 2.4.1 机运工、电工必须持证上岗。 2.4.2 泥瓦工、防腐工具备中级工以上技能。 2.4.3 其他作业人员经安全、质量、技能培训，满足作业要求。 3 施工工艺 3.1 工艺流程 3.2 操作工艺 3.2.1找标高：根据水平标准线和设计厚度，在四周墙、柱上弹出面层的上平标高控制线。 3.2.2按线拉线抹找平墩，找平墩与面层完成面同高，用同种标号混凝土制作，间距双向不大于2m。有坡度要求的房间应按设计坡度要求拉线，抹出坡度墩。 3.2.3 面积较大的房间为保证房间地面平整度，还要做冲筋，按做好的灰饼为标准抹条形冲筋，高度与灰饼同高，形成控制标高的“田”字格，用刮尺刮平，作为混凝土面层厚度控制的标准。当天抹灰墩，冲筋，当天应当作混凝土面层。 3.2.4基层处理：把基层上的浮浆、落地灰等清理、清扫干净；如有油污，应用5%～10%浓度火碱水溶液清洗。湿润后，刷素水泥浆或界面处理剂，随刷随铺设混凝土，避免间隔时间过长风干形成空鼓。 3.2.5 搅拌 3.2.5.1混凝土的配合比应根据设计要求通过试验确定。 3.2.5.2投料必须严格过磅，精确控制配合比。每盘投料顺序为石子→水泥→砂→水和B型防油渗剂。应严格控制用水量，搅拌要均匀，搅拌时间不少于2min，坍落度不宜大于10mm。 3.2.5.3按照《建筑地面工程施工工艺标准总要求》3.16的规定留制试块。 3.2.6 铺设：将搅拌均匀的混凝土，顺房间开间方向由里往外退着铺设。 3.2.7 混凝土振捣：用铁锹摊铺混凝土，厚度略高于找平墩，随即用平板振捣器振捣。做到不漏振，确保混凝土密实。 3.2.8 找平：以墙柱上的水平控制线和找平墩为标志，检查平整度，高的铲掉，凹处补平。用水平刮杠刮平，然后表面用木抹子搓平。有坡度要求的，应按设计要求的坡度做。铺设前基层表面必须平整、
?轻金属原料矿山? 铝土矿反浮选脱硅研究综述 黄传兵 (中南大学,湖南长沙410083) 摘要:介绍了铝土矿反浮选脱硅的基本原理,技术关键以及国内外铝土矿反浮选脱硅的研究现状,并分析了发展趋 势。 关键词:铝土矿;反浮选;脱硅 中图分类号:TD456 文献标识码:A 文章编号:10021752(2005)05000704 Current status and development trends of desilication of bauxite by reverse flotation HUAN G Chuan-bing (Cent ral South U niversity,Changsha,Chi na) Abstract:The basic principle and key techniques on reverse flotation for desilication of bauxite were discussed in details,then the current situation of de2 velopment and research have been introduced.Finally the development trends of the desilication were discussed. K ey w ords:Bauxite;Reverse flotation;Desilication 浮选脱硅是依据矿物表面性质的不同,实现矿物分离的有效和经济的方法之一,其可分为正浮选和反浮选两类。铝土矿中一般硅矿物的含量远低于铝矿物的含量,依据浮少抑多的原则,反浮选是具有发展前途的方法。 与正浮选脱硅相比,铝土矿反浮选脱硅具有以下一些主要特点〔1～2〕:含硅矿物的捕收剂为脂肪胺类;上浮产品产率小,药剂用量低,精矿表面附着的药剂少,易于过滤,水分含量低;对于一水硬铝石型铝土矿,由于一水硬铝石与铝硅酸盐矿物可磨性差别大,易于实现粗磨矿,即在磨矿过程中当硬度较小的硅酸盐矿物满足浮选的粒度要求时,硬度较大的一水硬铝石仍保持较粗粒度,有利于降低磨矿能耗和精矿含水量。 1 反浮选基本原理 铝土矿反浮选根据捕收剂的不同可分为阴离子捕收剂反浮选和阳离子捕收剂反浮选两种。 阴离子捕收剂可通过静电力、氢键力、化学吸附和表面化学作用同矿物表面发生作用。铝土矿中的铝硅酸盐矿物表面等电点值较低,在广泛的p H范围内表面带负电,这样就与阴离子捕收剂之间存在静电斥力作用,氢键作用也较弱。只有通过化学吸附或化学反应,捕收剂才能在矿物表面形成较强的吸附。但铝硅酸盐矿物破碎解理时,表面断裂键分别以氢键(高岭石)、分子键(叶蜡石)和离子键(伊利石)为主,使阴离子捕收剂不易与矿物作用,并且几种矿物的可浮性差异较大,不利于反浮选。为了增加铝硅酸盐矿物表面的阳离子活性中心,需要加入活化剂一金属离子。由于这三种铝硅酸盐矿物表面均能吸附阳离子,活化浮选可使它们容易与阴离子捕收剂作用,并且减小了这些铝硅酸盐矿物可浮性的差异。这方面的工作还未见报道,但已有人对几种多价金属阳离子的活化作用进行了探索,结果表明,阳离子活化剂确实可以活化高岭石的浮选,在同样条件下,一水硬铝石的回收率降低了。 阳离子捕收剂反浮选利用的是铝矿物和铝硅酸盐矿物表面动电位的差异。当矿物表面带负电时,阳离捕子收剂可以通过静电作用吸附于矿物表面。显然,用阳离子捕收剂浮选需要两方面的协调:一方面,矿物表面带负电,要求浮选矿浆的p H大于矿物表面的零电位点;另一方面,捕收剂的阳离子组份占 收稿日期:2005-01-21
工业硅酸钠工艺规程 1．目的为了对生产过程进行控制及便于操作，以保证生产出合格的硅酸钠产品。 2．范围适用于泡花碱车间马蹄焰窑炉硅酸钠产品生产过程。 3．产品说明 3.1 名称化学名称: 硅酸钠又称水玻璃俗名: 泡花碱英文名称: Sodium Silcate 化学式: Na2O?nSiO2 (其中n 为模数) 说明：模数在3以上的称为“中性”水玻璃，模数在3以下的称为“碱性”水玻璃。 3.2 性质 3.2.1 物理性质 3.2.1.1 外观固体水玻璃: 淡兰色、青绿色、天蓝色或黄绿色玻璃状物。液体水玻璃: 无色透明或带浅灰色粘稠状液体。当杂质含量极少时，玻璃状无水固体硅酸纳是无色透明的玻璃体。随着杂质含量的增加，玻璃体出现颜色。杂志中铁的氧化物使其呈现淡棕或深棕色，甚至是黑色。颜色的深浅又随模数的减小而加深。 3.1.1.2 密度: 随着模数的降低而增大。当模数从3.33 下降到1时，密度从2.413增大到2.560。 3.1.1.3 熔点: 无固定熔点， "中性"水玻璃大约在550℃左右软化。 3.1.1.4 对急冷急热非常敏感，受到这种作用时，立即裂成不规则的小碎块。 3.1.1.5 溶解度: 固体水玻璃在水中溶解度随下列因素有关 a 与压强有关，压强升高，溶解速度增大。 b 在相同的压强下，随水玻璃模数增大，溶解速度而减少。 c与固体水玻璃的粒度有关，粒度越大，所用的溶解时间越长。 3.1.1.5模数：硅酸纳中的二氧化硅与氧化纳的摩尔比称为模数。模数既显示硅酸纳的组成，又影响硅酸纳的物理、化学性质。模数与质量百分比的关系如下式： M=SiO ２%∕Na２O%×1.032 式中Ｍ为模数，1.032为换算系数（Ｎa２O与ＳiO２分子量之比）。 3.2.2 化学性质无论是块状或粉状固体无水硅酸纳，对酸都很难起起作用。但易被氢氟酸分解，生成挥发性的SiF4和碱金属氟化物。苛性碱能溶解固体硅酸钠，特别对细粉状物的反应更快。 a 水玻璃的水溶液能发生强烈的水解反应而使溶液呈碱性。 b 强酸、弱酸、甚至电解质，在加热或在室温，都能使水玻璃水解而析出二氧化硅。 c氯气在低于100 ℃时，即能相当剧烈地分解固体硅酸钠。生成NaCl、SiO2、并放出氧气。 d H2O2能与固体硅酸纳起反应，生成含氧气泡的二氧化硅凝胶。模数高的硅酸钠
非金属矿物开发与利用课程论文论文题目铝土矿矿选矿论述 学院名称 专业名称 学生姓名 学生学号 任课教师 设计（论文）成绩 教务处制 2015年12 月3日
目录 铝土矿矿选矿 (3) 1 引言 (3) 2 铝土矿的成分 (4) 2.1 铝土矿的矿物成分 (4) 2.2 铝土矿的化学成分 (4) 3 铝土矿的分类 (5) 4 铝土矿资源特点 (5) 5 铝土矿的用途 (6) 6 铝土矿选矿脱硅 (7) 6.1 正浮选脱硅 (7) 6.2 反浮选脱硅 (9) 6.3 化学选矿脱硅 (10) 6.4生物选矿脱硅法： (12) 6.5 辐射选矿法： (12) 7 铝土矿的浮选法研究 (12) 7.1 正浮选脱硅 (12) 7.2 正浮选脱硅存在的问题： (12) 7.3反浮选脱硅 (12) 7.4与正浮选相比，反浮选技术将可望具有以下特点： (13) 8 小结 (13) 参考文献 (14)
铝土矿矿选矿论述 摘要:运用我国氧化铝工业发展的最新数据,分析了铝土矿选矿脱硅的重要性和目标；根据作者长期从事铝土矿选矿理论研究与实践工作得到的认识,论述了铝土矿矿石性质与选矿的关系；介绍了作者所研发的“铝土矿选择性磨矿—聚团浮选脱硅”工艺及其在中州铝业公司工业应用的效果；探讨了铝土矿选矿脱硅实践中存在的问题与今后的工作方向。 关键词:铝土矿选矿脱硅 Abstract:Newest data of China’s alum in an industry development are used in analyzing the importance and objective of desilication in bauxite beneficiation. Based on the knowledge gained in long time theoretical research and practice of bauxite beneficiation, the authors elaborate the relationship between bauxite ore properties and its beneficiation, describe the process of “bauxite selective grinding-agglomeration flotation for silica removal” developed by the authors and its industrial application in ZhongzhouAluminium Co. and discuss the existing problems inand future work orientation of desilication in bauxite beneficiation Keywords: Bauxite, Beneficiation, Desilication 1引言 铝土矿实际上是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。铝土矿的应用领域有金属和非金属两个方面，是生产金属铝的最佳原料，也是最主要的应用领域，其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。铝土矿在非金属方面的用量所占比重虽小，但用途却十分广泛。 我国铝土矿具有资源丰富、铝高、硅高的特点，不能满足拜耳法生产氧化铝的要求[1]。通过采用经济高效的选矿技术脱硅获得高铝硅比精矿，而后选精矿采用拜耳法生产氧化铝，即选矿——拜耳法，是近期内增强我国氧化铝工业生存与竞争能力，并使之充满活力的重要途径[2]。 在微细物料分选技术中，浮选机曾经是普遍应用的设备。但随着贫、细铝土矿资源的开发，浮选机对微细物料分选效率低的劣势更加明显，因而造成现有分
.1项目主要建设内容 主要建设内容为：建设生产厂房8000平方米，供水系统、环保系统等配套设施用房10000平方米，厂区道路及停车场等4800平方米，厂区绿化3400平方米。购置和制作生产所需的冶炼炉、精炼炉、除尘系统等生产设备326台（套），监测、化验及其他设备9台套。 1.2.2产品规模 年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N 级高纯工业硅4000吨。 1.2.3生产方案 1、产品方案 目前，国内外工业硅市场1101级以下（不包括1101级）产品基本处于供大于求的状况，且短时期内不会有很大变化。结合全油焦生产工艺产品产出比例，本项目产品方案为：年产高纯工业硅5万吨，其中：1101级高纯工业硅4万吨，3N级高纯工业硅6000吨， 4N级高纯工业硅4000吨。 2、技术方案 1）国内外现状和技术发展趋势 冶金级工业硅由于生产技术简单，全世界生产企业众多，产量较大，供需基本保持平衡，且耗能高、附加值低，属国家限制类行业。目前国外有工业硅生产厂家30多家，主要集中在美国、巴西和挪威三国，占世界生产能力的65%，最大生产厂家主要有挪威的埃肯、巴西的莱阿沙、美国的全球冶金，电炉变压器容量大多在10000KVA—60000KVA，通用炉型为3000 0KVA，小于10000KVA的电炉基本停用。其发展趋势是矿热炉大容量化，由敞开式的固定炉体向旋转、封闭炉体发展，自焙电极的应用、炉气净化处理、新型还原剂的开发与应用、炉外精炼技术的发展和应用、生产过程中的计算机管理和控制。其特点是电炉容量大、劳动生产率高、单位产品投资少、有利于机械化、自动化生产和控制环境污染。我国工业硅生产起步于上世纪的50年代，目前仍在生产的厂家约有300多家，电炉400多台，产能约为90—120万吨/年，产量约为70—90万吨。且大部分分布在福建和云、贵、川等小水电资源丰富的地区，受季节性影响较大。其突出特点是电炉容量小、台数多，厂家多而分散，操作机械化水平低、劳动生产率低，产品质量不稳，化学级工业硅产量低（不到产量的1/8），且能源消耗、原材料消耗和生产成本偏高（行业内称为“三高”）。从电炉变压器容量看，我国以3200Kva至6300kVA的电炉为主要炉型，2006年国内已建成的10000kVA工业硅电炉仅有
1、硅的主要物理化学性质有哪些 答：硅的主要物理化学性质如下： 原子量：28.086 比重：2.34g/cm3 沸点：3427 C 熔点：1413 C 比热：（25 C时）4.89卡/克分子度 比电阻：（25 C时）214000欧姆厘米 纯净结晶硅是一种深灰色、不透明、有金属光泽的晶体物质。它即不是金属，又不是 非金属，介于两者之间的物质。它质硬而脆，是一种良好的半导体材料。硅在常温下很不活 泼，但在高温下很容易和氧、硫、氮、卤素金属化合成相应的硅化物。 硅与氧的化学亲合力很大，硅与氧作用产生大量的热，并形成SiO2： Si+ O2= SiO2 △ H298=-21O.2千克/克分子 二氧化硅在自然界中有两种存在形式：结晶态和无定形态。结晶态二氧化硅主要以简 单氧化物及复杂氧化物（硅酸盐）的形式存在于自然界。冶炼硅所用硅石，就是以简单氧化 物形式广泛存在的结晶态二氧化硅。结晶态二氧化硅根据其晶型不同，在自然界存在三种不同的形态：石英、鳞石英、方石英。这几种形态的二氧化硅又各有高温型和低温型两种变体。 因而结晶态二氧化硅实际上有六种不同的晶体，各种不同的晶型存在范围、转化情况，随压 力温度的变化二氧化硅的晶型转化不同，不仅晶型发生变化，而且晶体体积也随着自发生变 化。特别是从石英转化成鳞石英时，体积发生明显的膨胀，这就是硅石在冶炼过程中发生爆 裂的主要原因。 结晶的二氧化硅是一种硬、较脆，难熔的固体。二氧化硅的熔点为1713C 、沸点为2590C 。二氧化硅的化学性质很不活泼，是一种很稳定的氧化物。除氢氟酸外、二氧化硅不溶于任何 一种酸。在低温下比电阻很高（1.0 to3Q?Cm但温度升高时，二氧化硅的比电阻急剧下降,
固体粉末包埋渗铝概念 渗铝是金属材料表面化学热处理的一种方法，是把钢制工件或介质加热到一定温度使铝原子渗入并扩散到钢材基体内的过程。根据不同的使用要求、渗铝可在碳钢、低合金钢及高铬镍合金钢基体上进行。这些材料经过渗铝后，在其表面形成一层具有特殊性能的铁—铝合金层，从而提高材料的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。渗铝的方法有多种，一般按处理过程的介质状态，操作方法及加热手段可分为：固体粉末包埋扩散渗铝；液体热浸扩散渗铝；气体渗铝；涂刷和喷涂渗铝；静电喷涂渗铝；电泳沉积渗铝；熔融盐电解渗铝；中频高频料浆快速感应渗铝等多种方法。其中应用最多的是固体粉末包埋扩散渗铝和液体热浸扩散渗铝两种方法。凡钢材需要弯曲焊接等再加工的一般均采用固体粉末包埋扩散渗铝方法。 渗铝钢的性能 1、机械性能 总体上说，渗铝钢的机械性能取决于母材的机械性能，但在钢材表面进行渗铝后，虽然渗层很薄，但渗层的机械性能同母材的机械性能相差很大，对其基体材料的机械性能或多或少都会产生一些影响。材料表面经过渗铝后，在表面形成一层铁—铝合金层，这层合金层硬度非常高，并且很脆。但是由于渗层厚度有限，对于结构件来说，不会对使用性能产生什么影响，但是对于受压元件来说，就不得不考虑渗层对机械性能的影响，为了尽可能减少渗层对机械性能的影响程度，从两个方面加以控制，第一是调整渗剂配方，使渗层硬度降低，改善渗铝层的机械性能；第二是控制渗层厚度，在满足需要的前提下尽可能减小渗铝层的厚度，渗层薄对机械性能自然影响就小。定性上说渗铝对母材机械性能影响大小决定于渗厚度与母材厚度的比值，对于渗后做承压部件或受力部件的管材单面渗铝层厚与母材厚度的比值不宜超过0.07、且不大于0.20mm，对于双面渗铝的管材或型钢，渗铝双面厚度之和与母材厚度的比值不宜超过0.12，且每面渗层不超过0.20mm。对于薄壁管材和轻型型钢、渗铝层对机械性能影响大一些，对于厚壁管和普通型钢渗铝层对整体机械性能影响很小。因此当薄壁渗铝管材或型材用于承压或受力元件时，必须考虑渗层对该材料整体机械性能的影响。实际上关于渗铝层对机械性能的影响是一个技术问题，作为一种新材料，从技术角度必须考虑和解释清楚渗铝对材料机械性能的影响问题。在实际应用中作为普通换热器，换热管的强度问题并不是主要问题，所以渗铝后对换热管的机械性能的影响一般可以不予考虑。对于一些高压或有特殊用途和特殊要求的换热器，应当把渗铝影响材料机械性能因素考虑在内。 碳钢基体渗铝材料可以进行冷热成型，在冷态拉伸长度不超过8%，在加热到760℃以上时拉伸不超过25%时不影响渗层质量。不锈钢和其它高铬镍合金钢不允许冷成型，热成形时需加热到较高温度。 2、抗腐蚀性能 渗铝钢在240℃以上，具有很强的抗H2S、SO2、SO3和RCOOH的腐蚀能力，在同等条件下，渗铝层的铝含量在15%（wt）以上，其耐蚀性比18-8级不锈钢高三倍以上。当渗层铝含量达到20%（wt）以上时，其抗高温硫的腐蚀能力远远高于含铬28%的不锈钢。在石油加工过程中，在240℃以下原油中的有机硫化物未分解、故不存在严重的硫腐蚀问题。在240℃～340℃之间、原油中的有机硫化物开始分解，生成H2S，并随着温度的升高而腐蚀加重，反应式 H2S+Fe→FeS+H2 当温度从340℃～400℃时，H2S开始分解，此时腐蚀反应式为： H2S→H2＋SFe+S→FeS 在有RCOOH作用下，腐蚀进一步加剧。这是因为： 2RCOOH+Fe→Fe(RCOOH)2＋H2↑ FeS+2RCOOH→Fe(RCOOH)2＋H2S↑ 环烷酸（RCOOH）在220℃以下不发生腐蚀，以后随着温度升高腐蚀增加，在270℃～280℃腐蚀最大，温
工业硅冶炼操作工艺 西安宏信矿热炉有限公司
一、工业硅生产工艺流程图
二、工业硅生产安全管理制度 工业硅生产是铁合金生产中最为精细的一种产业，要求每个操作人员必须经过严格培训，掌握生产个环节的重点和工艺要素，作到心中有数。只有这样才能将生产管理规范化、精细化，生产出高品级的工业硅。 1、冶炼工技术操作职责 ?保证高温冶炼，尽量减少热损失，使SiC的形成和破坏保持相对平衡。 ?炉料混合均匀后加入炉内。 ?正常冶炼的操作程序是沉料—攒热料—加新料—焖扎盖。 ?要垂直于电极加料，不要切线加料。料落点距电极100mm左右，不允许抛散炉料。 ?炉料形状和分布要合理，集中加料后，使料面呈馒头形状，料面要高于炉口200—300mm。 ?每班接时要捣炉，捣出的黏料捣碎后推到炉心。 ?沉料、捣炉时动作要块，不要碰撞电极、铜瓦和水套。 ?根据炉料融化情况加料，尽量做到加料量、用料量和出硅量相适应。 ?保持合理的料层结构，捣松的炉料就地下沉，不要大翻炉膛。 ?使用铁质工具沉料、捣炉时，动作要块，避免融化铁铲和捣炉棒。 ⑴木块等碳质还原剂在加料平台上可单独堆放，沉料结束或处理炉况时先加木块于电极根部凹坑处，然后加混合料盖住。 ⑵ 仔细观察仪表，协调其他人员用计算机控制电极的压放，使三根电极平衡运行。 ⑶ 随时了解电炉电流、电压的变化情况，给予适当的调整。
2、出炉工技术操作职责 ①正常情况下，每班出3—4炉，尽量大流量、快出硅。 ②出炉前先将炉眼、流槽清理干净，准备好出炉工具和材料。 ③用烧穿器前，要先将钢钎清除炉嘴外的结渣硅，使炉眼保持φ150mm左右的喇叭口形状，然后用烧穿器烧开炉眼。能用钢钎捅开时不用烧穿器。 ④当流量小时，要用木棒捅炉眼、拉渣，用烧穿器协助出硅。 ⑤堵炉眼前炉眼四周和内部渣滓扒净，用烧穿器修理炉眼至通畅光滑，然后堵眼，深度超过或达到炉墙厚度。 ⑥堵眼时如果炉气压力过大无法堵塞，要停电堵眼。 ⑦出炉口和硅包附近要保持干燥，禁止积水，防止跑眼爆炸。 ⑧精练产品要按方案进行，不可随意改变供气量、精练时间、造渣剂的比例等。精练时注意安全，防止硅液飞溅、过大氧气回火等事故发生。 ⑨浇注前要修补好锭模，放好挡渣棒，锭模底部可适当放适量合格硅粒，或涂脱模剂，保护锭模。 ⑩浇注时，硅包倾倒至硅液快要流出时，稍停片刻，使硅渣稳定，再使硅液从包嘴慢慢流入缓冲槽。 ⑴工业硅锭冷却到乌红时，用专用吊具从锭模中吊出，转移到冷却间。严禁用水急冷。 3、电工技术操作职责 ①持证上岗，遵守供用电制度，要求与变电站和生产指挥紧密配合。 ②电工作到四会：会原理、会检修、会接线、会操作
防油渗面层施工工艺 1施工准备 （1）基本规定 1）防油渗面层应采用防油渗混凝土铺设或采用防油渗涂料涂刷。 2）防油渗面层设置防油渗隔离层（包括墙、柱连接处的构造）时，应符合设计要求。 3）防油渗混凝土面层的厚度应符合设计要求，防油渗混凝土的配合比应按设计要求的强度等级和抗渗性能通过试验确定。 4）防油渗混凝土面层应按厂房柱网分区段浇筑，区段划分及分区段缝应符合设计要求。 5）防油渗混凝土面层内不得敷设管线。凡露出面层的电线管、接线盒、预埋套管和地脚螺栓等的处理，以及墙、柱、变形缝、孔洞等连接处泛水均应符合设计要求。 6）防油渗面层采用防油渗涂料时，材料应按设计要求选用，涂层厚度宜为5-7mm。 7）当防油渗混凝土面层铺设在水泥类的基层上时，其基层的抗压强度不得小于1.2MPa；基层表面应粗糙、洁净、湿润并不得有积水。铺设前宜涂刷界面处理剂。 8）面层施工后，养护时间不得少于7d；抗压强度应达到5MPa后，方准上人行走；抗压强度达到设计要求后，方可正常使用。 9）防油渗面层采用防油渗涂料时，基层表面应平整、洁净，含水率符合施工质量要求。 10）面层的抹平工作应在水泥初凝前完成，压光工作应在水泥终凝前完成。 （2）技术准备 1）编制专项施工方案，详细明确工艺过程，制定工艺标准。划定浇筑混凝土的分区段位置，拟定详细的接缝工艺要求。 2）防油渗面层下的各层作法应已按设计要求施工并验收合格。 3）铺设前应根据设计要求通过实验确定配合比。 （3）材料要求 1）防油渗混凝土面层水泥应采用普通硅酸盐水泥，其强度等级应在32.5级以上。
2）砂应选用水洗中砂，洁净无杂物，其细度模数应为2.3-2.6。 3）碎石应采用花岗岩或石英石，严禁采用松散多孔和吸水率大的石子，粒径为5-15mm，其最大粒径不应大于20mm，含泥量不大于1%。 4）防油渗混凝土中掺入的外加剂和防油渗剂应符合产品质量标准。 5）防油渗涂料应具有耐油、耐磨、耐火和粘结性能，符合产品质量标准。 6）根据施工条件，应合理选用适当的机具设备和辅助用具，以能达到设计要求为基本原则，兼顾进度、经济要求。 （4）作业条件 1）配合比已经试验确定 2）应已对所覆盖的隐蔽工程进行验收且合格，并进行隐检会签。 3）施工前应做好水平标志，以控制铺设的高度和厚度，可采用竖尺、拉线、弹线等方法。 4）对所有作业人员已进行了技术交底，特殊工种必须持证上岗。 5）作业时的环境如天气、温度、湿度等状况应满足施工质量可达到标准的要求。 6）竖向穿过面层的立管已安装，并装有套管，管根用防油渗胶泥或环氧树脂进行处理。 7）顶部已无漏水现象。 8）基层洁净，缺陷处理完，并作了隐蔽验收。 2工艺流程 3操作工艺
固体渗硅工艺研究 1.前言 在沸腾的酸性介质中，一般钢铁或不锈钢很快就被腐蚀甚至完全溶解，故在化工机械方面有许多设备零件要采用贵重的合金或高铬镍不锈耐酸钢制造。但这些合金和铬镍是希缺的合金材料。高硅铸铁(14~18%硅)虽有良好的抗蚀性能，但其性脆，不能锻造，也很难切削加工，加之铸件废品率高，在工业上难以广泛使用。在当前我国石油化工等工业部门飞速发展的大好形势下，多快好省地发展耐酸蚀的材料，是一个急待解决的问题。 钢渗硅后，心部有一定韧性和强度，其表面则具有高硅铸铁耐腐蚀、耐磨损的特点，且对氧化性的硫酸、硝酸及大多数盐类具有良好的抗蚀性，并且其耐热性、耐磨性也较好。实践证明，低碳钢经渗硅处理后，在某些情况下可以代替贵重的高铬镍合金不锈耐酸钢使用。从节约合金材料，立足国内资沉以及降低化工机械成本等方面来看，.渗定的时间后，观察油样的变化。 一、仪器及材料 1.元底试管带橡皮塞:高度160±10毫米，内径20±1毫米，三支。 2。电热恒温箱((0~200 ℃)一台。 二、实验步骤 3。将盛油试管取出，慢慢的将其倒转，又还原，如此操作六次，然后在室温下静置一小时。 三、试验结果评定 将以上经过试验操作的油样，在白色光线下进行观察，三个试管均不应显示相的变 化或分离的痕迹，即为合格。 附录2 防锈油脂磨削物测稳定方法(草案)(同S Y 1575-77S附录2) 附录3 置换型防锈油重迭面防锈性测定方法(同S Y 1575-77 S附录5) 硅工艺具有一定的政治、经济意义。 本文介绍以还原性反应为主的固体渗硅工艺及低碳钢固体渗硅试件的抗酸性能和生产试用情况，以期引起有关方面的一教视，使渗硅这一工艺进一步发展和在生产上得到更广泛的应用。由于我们对不少问题尚未深入研究，错误之处，请批评指正。 二、渗硅方法的选择 固体渗硅的研究，在国外已有几十年的历史（1），但至今仍未能用于生产（2）。我们对各种渗硅的方法进行了试验分析。实践证明，以氢气为携带气体(H2+ SiC14)以还原性反应为主（3）的气体渗硅方法抗腐蚀性能较好，而所谓经典的固体渗硅(Si+SiO2+NH4C1)方法的抗腐蚀性能较差。可是从目前生产条件来看，固体渗硅工艺简单，容易实现。 毛主席教导我们：“一切矛盾都依一定条件向它们的反面转化。”如果能够试验出一种以还原性反应为主的固体渗硅剂，是有可能解决固体渗硅工艺的质量问题的。在实践中，我们先后试验得出两组效果较好的以碳、氢和碱金属钾、钠为还原剂的固体渗硅工艺。初期试验的渗硅剂是由硅铁+石墨+氟化钠+木炭所组成，渗剂中的木炭和石墨在高温下与氟作用生成大量的活性碳原子（4），起清洁工件和作为渗剂以及促进渗硅作用。以后又以氟化氢钾代替木炭，将原来的渗硅剂进一步改进为硅铁+石墨+氟化钠+氟化氢钾。 由于氟化氢钾比木炭的还原性更强，所得渗硅层与莱休结合得更好，抗酸性能也有 很大的提高，上述两组渗硅剂基本上具有相同的工艺性能。 三、渗硅机理 在上述渗硅剂中，由于有碳和双暇催化作用，渗硅层的形成机理是很复杂的，有关 这方面的资料报导也很少见，我们对此还没有深入研究。渗硅过程可以认为有以下反应
简述有机硅单体生产的工艺流程 金属硅通过破碎成硅粉，和催化剂、氯甲烷一起加入到硫化床，进过洗涤塔滤出渣浆后进过粗 单体塔获得粗单体。 硅粉和氯甲烷为有机硅生产的原料，硅块进过给料机送至鄂式破碎机进行初步破碎，再送至旋风磨，磨成硅粉，筛分后的合格硅粉由气力输送泵或槽车送至单体合成。 硅粉和氯甲烷在流化床内气固相催化反应合成有机硅粗单体，从流化床出来的气固混合物进 过旋风分离器出去大部分粉尘后去洗涤塔，顶部采出的粗单体去粗单体塔进一步分离，粗单体塔地步采出粗单体。 粗单体：混合物，主要含有二甲基二氯硅烷、一甲基三氯硅烷、三甲基一氯硅烷、一甲基二 氯硅烷、二甲基氯硅烷、高沸物、低沸物等。 粗单体进过脱高塔、脱低塔、二元塔（产品二甲、一甲）、轻分塔（产品轻沸）、含氢塔（产 品：含氢），共沸塔（产品：共沸）、三甲塔（产品三甲）、高沸塔（产品高沸）进行精馏分 离操作。 甲基单体精馏具有分离组分多、组分相对挥发度度小、分离纯度高等特点，装置采用微正压、 先脱高、后脱低、先后分出一甲、二甲的多塔连续工艺、分别获得多种高纯度的甲基单体产品。 简述有机硅基础聚合物（110 硅橡胶和107 硅橡胶）的生产工艺流程和应用 110 硅橡胶 二甲加入浓酸循环封闭式管道反应系统发生水解反应生成低聚硅氧烷（二甲水解物）并释放出氯化氢，氯化氢通过管道输送至其他工段生产氯甲烷或者浓盐酸，低聚硅氧烷 进过萃取、中和、蒸煮、排水处理，得到合格水解物。 水解物经过静置排水后进入裂解釜，在氢氧化钾催化剂的作用下环花重排，经裂解 塔分解出钾盐、线体、得到环体进入脱低塔；脱低塔塔顶采出D3，塔釜液体输送至产品塔；产品塔塔釜返回至水解循环系统水解，塔顶采出DMC。 DMC 和 VMC 混合脱水后，加入封头剂、碱胶发生聚合后经过脱氢脱去低分子得到产品进行包装，即可得到110 甲基乙烯基生胶. 甲基乙烯基硅橡胶由于硫化活性提高，耐热性和高温抗压缩变形有很大改进，是产量最大、应用最广的一类硅橡胶，品种牌号也最多。除通用型胶料外，各种专用性和具 有加工特性的硅橡胶，也都以它为基础进行加工配合，如高强度、低压缩变形、导电性、迟燃性、导热性等硅橡胶。这类硅橡胶广泛用于 O 型密封圈、油密封，各种管道、密封剂和粘合剂等。 110 系列硅橡胶可用于制造模压胶、挤出胶、电绝缘胶、阻燃胶等各类混炼胶。 107硅橡胶 原料经过脱水，加入催化剂聚合后，脱去低分子即可进入成品罐储存包装。 连续法生产 将3 个静态混合器串联，组成了连续化的生产流程。如图所示。二甲基环硅氧烷先经过 预热，然后在脱气罐中脱水，在用泵经催化剂混合器送至第一静态混合器。在混合器内 物料与催化剂（硅氧烷醇钾溶液）混合。第一混合器温度为 180-190 ℃，压力 1.16MPa ，物料停留时间为 17-24 分钟，在此加入计量的水。随后，在第二静态混合器即中和器内 用磷酸和硅氧烷配制成的溶液进行中和处理；加入中和剂的物料再进入第三静态反应器， 进一步完成中和。最后，中性物料经压力调节阀，再加热提高物料温度，进入脱除挥发 分装置，在真空下除去聚合物中的低分子聚硅氧烷。 7硅橡胶是由硅氧烷单体聚合而成的、其分子两末端带有羟基的有机硅材料。 根据羟基含量高低和粘度不同，可分别用于不同的行业。
防油渗面层铺设工艺 1．材料性能要求 ⑴水泥：采用强度级别不小于32.5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。 ⑵砂：采用中砂或粗砂，细度模数为2.3～2.6，含泥量不大于2%。 ⑶石子：采用花岩石或石英石碎石，粒径为5～15mm，含泥量不大于1%。 ⑷外加剂：B型防油渗剂、密实剂、减水剂、加气剂或塑化剂，质量应符合产品质量标准，并有生产厂家产品合格证。 ⑸防油渗涂料：聚氨酯类、环氧树脂类等地面涂料，应符合设计要求和产品质量标准。 ⑹玻璃纤维布：1.5～2mm厚无碱网格布。 ⑺防油渗胶泥：符合产品质量标准。 2．施工工具与机具 ⑴机具：混凝土搅拌机和计量装置、机动翻斗车、平板式振捣器、手推车等。 ⑵工具：平锹、铁抹子、木抹子、大杠尺、铁滚筒、筛子、钢丝刷、笤帚等。 3．作业条件 ⑴基层已按设计要求施工完成，预制板已嵌缝，水泥类基层的抗压强度已大于1.2MPa。 ⑵屋面已做好防水层或有防雨措施。 ⑶门框、板上平面预埋件、各种管道及地漏等已安装完毕，立管和套管穿过面层孔洞已用细石混凝土灌注密实，并经检查合格。 ⑷防油渗混凝土的配合比已通过试验确定，砂浆搅拌设备和计量装置已经校核。 ⑸面层标高和排水坡度的基准点和水平基准控制线已设置或标志 ⑹施工机具已备齐，水、电已接通。 ⑺气温不低于5℃。 4．施工工艺 防油渗面层铺设工艺流程如下： 基层清理→铺设找平层→铺设防油渗隔离层→铺设面层→养护。 5.施工要点 ⑴防油渗混凝土配合比应按设计要求的强度等级（不小于C30）和抗渗性能通过试验确定，坍落度不宜大于lOmm。可参考表9-18。 表9-18 防油渗配合比(质量比) 材料水泥砂石子水防油渗剂 防油渗混凝土 1 1.79 2.996 0.5 B型防油剂 ⑵防油渗混凝土应使用机械搅拌，先投碎石、水泥、砂和水，后加B型防油渗剂（稀释溶液）。搅拌时间不少于180s，要求搅拌均匀至颜色一致。配制好的拌合物应在初凝前用完。 ⑶防油渗水泥浆按配制： 1）氯乙烯—偏氯乙烯混合乳液的配制：采用10％含量（质量分数）的磷酸三钠水溶液中和氯乙烯偏氯乙烯共聚乳液，使pH值为7~8，加入含量（质量分数）为40％的OP溶液，搅拌均匀，然后加入少量消泡剂，以消除表面泡沫。 2）防油渗水泥浆的配制：将氯乙烯—偏氯乙烯混合乳液和水按l:1配合比搅拌均匀后，边拌合边加入水泥，并按要求的加水量加入后，充分拌合。 ⑷防油渗胶泥底子油配制：将防油渗胶泥加热至90℃，按配合比边搅拌边缓慢加入二甲苯和环已酮的混合溶液，搅拌至胶泥全部溶解即成。然后存有盖的容器中，以防止溶剂挥发。 ⑸基层清理：基层表面应清扫掉干净，铺设面层前1d浇水湿润，表面积水应予扫除。 ⑹铺设找平层：基层表面刷素水泥浆一道，1:3水泥砂浆15～20mm厚，表面平整粗糙。 ⑺铺设防油渗隔离层：
铝土矿预脱硅分选新工艺及工业应用前景 刘丕旺1,裴昱1,张伦和2,李开公3,刘惠中3 (1.郑州轻金属研究院,河南郑州450041;2.中国长城铝业公司, 河南郑州450041;3.北京矿冶研究总院,北京100044) 摘要:我国铝土矿资源的中低品位特点是发展我国氧化铝工业的瓶颈,“九五”期间开展的科技攻关课题对铝土矿物理方法和化学方法选矿进行了研究,本文着重介绍了铝土矿预脱硅分选新工艺的研究开发以及预脱硅分选拜耳法和预脱硅分选并联法的工业应用前景。 关键词:铝土矿;预脱硅选矿;拜耳法;并联法 中图分类号:TF046 文献标识码:B 文章编号:10021752(2001)09001805 我国铝土矿资源丰富〔1〕,储量占世界第四位, 资源总量约40亿吨,具备大力发展氧化铝工业的资源条件。但是世界铝土矿的分布极不均匀,赤道附近国家拥有占世界储量的90%以上的新生代三水铝石和一水软铝石,品位高,单体储量大,适宜于用拜耳法生产氧化铝。其他国家只有少量的中生代的一水软铝石和古生代的一水硬铝石,我国属于一水硬铝石-高岭石型铝土矿,有高铝高硅低铁难溶的特点,A/S低于7的矿石占总量的70%,全国六大氧化铝厂,除平果铝厂外,都是采用混联法或烧结法生产氧化铝,该工艺投资大、工艺复杂、能耗高、成本高,难以与国外的拜耳法相比,我国加入WTO在即,随着世界经济全球化进程,国际氧化铝市场竞争更趋激烈,我国氧化铝工业将面临严峻的挑战。 铝土矿资源特点成为我国发展氧化铝工业的瓶颈,为此,“七五”、 “八五”期间,氧化铝行业对我国一水硬铝石型铝土矿强化溶出等一系列新技术进行了科技攻关,取得了一批重要的科技成果,“九五”期间,组织的科技攻关“处理中低品位一水硬铝石型铝土矿新工艺研究”列为重点攻关课题(1996-122-01),旨在通过物理方法或化学方法对铝土矿进行脱硅选矿,选出高品位精矿,进行拜耳法生产。该课题下设四个专题,它们分别是“铝土矿湿法化学处理提高铝硅比”、 “铝土矿焙烧预脱硅”、 “铝土矿浮选拜耳法新工艺”、 “铝土矿预脱硅分选拜耳法新工艺”,通过各攻关单位共同努力,各专题都有不同程度的进展,取得了几项重要的科技成果。1 铝土矿脱硅选矿新工艺研究的进展 1.1 铝土矿湿法化学处理提高铝硅比 中南工大等单位开展了这项研究,用苛性碱溶液在常压下处理铝土矿,其中的高岭石发生反应,生成铝酸根和硅酸根。一水硬铝石不发生反应,矿浆进行液固分离,可以选出铝土矿精矿,液相用石灰处理,分别将其中氧化铝和氧化硅沉淀分离,再生的碱液返回重复用于浸出铝土矿,该专题进行了试验室研究,取得了阶段性成果。 1.2 铝土矿焙烧预脱硅 中南工大、郑州轻金属研究院等单位开展了这项研究,将铝土矿经1000℃左右预焙烧,焙烧过程中,其中的高岭石发生相变,生成莫来石和游离SiO2。其反应式为3(Al2O3?2SiO2)=3Al2O3?2SiO2 +4SiO2,焙烧矿用苛性碱溶液常压浸出,游离SiO2进入溶液,借此,可将原矿A/S4～5提高至精矿A/ S10以上,溶液中的SiO2用石灰沉淀分离碱液再生后重复使用,该项专题进行了试验室研究(或扩大试验),取得了阶段性成果。 1.3 铝土矿浮选脱硅新工艺研究〔2〕 20世纪50年代开始,国外就开始了铝土矿浮选试验,我国从70年代以来,开展了这项研究,进行过小型试验,小型连续试验和半工业试验,原矿A/S 收稿日期:2001-04-18
地面与楼面工程防油渗面层施工工艺本工艺标准适用于工业与民用建筑的防油渗面层施工，面层应采用防油渗混凝土或防油渗涂料涂刷。 11.1 材料要求 11.1.1 水泥：应采用普通硅酸盐水泥，其强度等级应不小于32.5。11.1.2 砂：应为中砂，其细度模数应为2.3～2.6，应洁净无杂物。11.1.3碎石：应采用花岗石或石英石，严禁使用松散多孔和吸水率大的石子，其粒径为5～15mm，最大粒径不应大于20mm，含泥量不应大于1%。 11.1.4 外加剂：宜选用减水剂、加气剂、塑化剂、密实剂或防油渗剂，质量符合其产品质量标准，其掺入量应由试验确定。防油渗涂料应具有耐油、耐磨、耐火和粘结性能。 11.1.5 防油渗涂料：按设计要求选用具有耐油、耐磨、耐火和粘结性能，抗拉粘结强度不应小于0.3N/mm2。 11.1.6 玻璃纤维布：采用无碱网格布。 11.1.7 防油渗面层应采用防油渗混凝土或防油渗涂料涂刷。 11.2 主要机具 混凝土搅拌机、平板振捣器、手推车或翻斗车、水桶、半截桶、铁滚子、2m刮尺或大杠、木抹子、铁抹子、橡皮刮板或油漆刮刀、平板锹等。 11.3 作业条件
11.3.1 基层施工完毕，并通过了验收。基层表面必须平整、洁净、干燥，不得有起砂现象。 11.3.2 已按厂房柱网进行施工区段划分，面积不宜大于50m2。分格缝应设置纵向、横向伸缩缝，纵向分格缝间距为3～6m，横向分格缝间距为6～9m，且应与建筑物轴线对齐。 11.3.3 已经根据设计要求向试验室申请了防油渗混凝土的配合比。11.3.4面层内不得敷设管线。凡露出面层的电线管、接线盒、预埋套管和地脚螺栓等的处理，以及与墙、柱、变形缝、孔洞等连接处泛水均应符合设计要求。 11.4 操作工艺 11.4.1 防油渗混凝土面层工艺。 1 防油渗混凝土面层工艺流程： 2 找标高、弹水平线：根据墙柱上已有的+500mm水平标高线，按设计要求测出地面面层的水平线，弹在四周墙柱上。 3 基层处理：铺设面层前，要求基层表面进行处理。将灰尘等处理干净，剔除各种凸起物。铺设面层时，在基层表面应满涂防油渗水泥浆结合层。 防油渗水泥浆按下列配制： (1) 氯乙烯一偏氯乙烯混合乳液的配制：用10％浓度的磷酸三钠水
铝合金表面处理的方法及应用 作者姓名：侯建宇 专业班级：材控08-2 指导老师 专业技术职务
目录 摘要 (2) 前言 (2) 1化学转化膜处理 (2) 1.1阳极氧化法 (2) 1.2化学氧化法 (2) 1.3稀土转化膜 (3) 1.4微弧氧化法 (3) 1.5有机硅烷化处理 (3) 1.6电泳涂漆处理 (3) 1.7磷化底漆处理 (4) 2.1激光处理 (4) 3.1离子注入 (4) 4.1热喷涂 (4) 5.离子束处理 (4) 5.1等离子体浸没注入 (4) 5.2磁控溅射 (5) 5.3双层辉光离子渗金属 (5) 6复合技术 (5) 7结语 (5)
摘要：综述了铝及铝合金表面处理技术的研究进展,讨论了铝及其合金表 面处理的各种方法,并对它的应用前景进行了简述。 关键字：铝合金；表面处理；应用前景 前言 对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。本文分类论述了铝及其合金材料表面处理 的主要方法。 1 化学转化膜处理 金属表面处理工业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。 1.1 阳极氧化法 铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。当成膜速度大于溶解速度时,膜才得以形成和成长。通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。 1.1.1 硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。 改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。 1.1.2复合阳极氧化复合阳极氧化法是一种新型的阳极氧化技术。日本的吉村长藏等[4]往铝阳极氧化液中添加一些难溶粉体,发现氧化膜的厚度,硬度均有很大变化。曾凌三、梁东[5]也做了类似的实验,结果发现这些难溶粉体表面带电状态和膜层表面之间发生电化学反应,粉体沉积在膜层中,同时也有一部分粉体在机械搅拌作用下进入膜孔内,氧化膜的性能改变取决于粉体的性质和悬浮浓度。 1.2 化学氧化法 在一定温度下，通过化学反应在率零件表面生成一层薄的氧化膜，称为绿的化学氧化法。