Kristallisationsverhalten von CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-FeO-Schlacken mit unterschiedlichen CaO/SiO2-Verhältnissen

Titan-extrahierter Schlamm ist ein Nebenprodukt, das während des Behandlungsprozesses von titanhaltiger Hochofenschlacke entsteht. Das Kristallisationsverhalten des titanextrahierten Schlamms während des Abkühlprozesses ist wichtig für seine Nutzung zur Herstellung von Glaskeramik. In dieser Arbeit wurde CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-FeO-Schlacke verwendet, um den Einfluss der CaO/SiO2-Verhältnisse auf die Kristallisation des titanextrahierten Schlamms zu untersuchen. FactSage 8.2 Berechnungen und mineralogische Charakterisierungen wurden durchgeführt, um die Phasen- und Mikrostrukturevolution während des Schlackenabkühlprozesses zu erforschen. Die Single-Hot-Thermoelement-Technik (SHTT) wurde für die in situ Beobachtung des Kristallisationsprozesses der Schlacke während des Abkühlens eingesetzt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass Perowskit-, Melilit-, Spinell-, Diopsid- und Anorthitphasen während des Abkühlprozesses bei CaO/SiO2-Verhältnissen von 0,7–1,1 kristallisieren. Die Erhöhung des CaO/SiO2-Verhältnisses auf 1,3 und 1,5 förderte die Kristallisation von Oliving und Merwinitphasen, hemmte jedoch die Kristallisation von Diopsid- und Anorthitphasen. Die Anfangskristallisationstemperatur und die Temperatur des Verschwindens der Schmelzphase der Schlacke stiegen mit zunehmendem CaO/SiO2-Verhältnis. Die Anfangskristallisationstemperatur wurde durch Perowskitphasenausscheidung bei CaO/SiO2-Verhältnissen von 0,7–1,3 bestimmt. Hingegen wurde die Anfangskristallisationstemperatur bei einem CaO/SiO2-Verhältnis von 1,5 durch die Kristallisation der Spinellphase kontrolliert. Die Inkubationszeit für die Kristallkeimbildung verringerte sich mit steigenden CaO/SiO2-Verhältnissen, was die Schlackenkristallisation förderte. Zudem erhöhte die Steigerung des CaO/SiO2-Verhältnisses von 0,7 auf 1,5 die kritische Abkühlgeschwindigkeit von 4 °C s−1 auf 11 °C s−1.