钛铁矿还原熔炼过程存在反应速率不高、渣铁分离不好、钛渣质量不优的问题.钛渣熔体输运性质的调控是实现高品质钛渣高效制备的关键.本论文通过经典分子动力学(Classical molecular dynamic,CMD)模拟的方法,优化初始构型,用于第一性原...钛铁矿还原熔炼过程存在反应速率不高、渣铁分离不好、钛渣质量不优的问题.钛渣熔体输运性质的调控是实现高品质钛渣高效制备的关键.本论文通过经典分子动力学(Classical molecular dynamic,CMD)模拟的方法,优化初始构型,用于第一性原理分子动力学(Ab initio molecular dynamic,AIMD)计算.根据AIMD计算结果,构建数据集.基于该数据集和神经网络理论,训练出准确的机器学习势,并根据原子力和体系能量验证其准确性.采用获取的机器学习势函数,开展了TiO_(2)–FeO–Ti_(2)O_(3)体系的局域结构和输运性质的分子动力学模拟.结果表明:[TiO_(6)]^(8−)八面体和[TiO_(6)]^(9−)八面体参与网络骨架的构建,[TiO_(6)]^(8−)八面体的稳定性大于[TiO_(6)]^(9−)八面体.不同FeO含量下,体系中[TiO_(6)]^(8−)和[TiO_(6)]^(9−)都是[TiO_(n)]^(m−)的主体.当FeO质量分数从5%增加到19%时,体系中团簇氧和桥氧向非桥氧和自由氧转变,体系的结构复杂程度(Degree of structure complexity,DSC)值从1.37降低到0.62,Q4、Q5和Q6转变为Q0、Q1、Q2和Q3,体系聚合度(Degree of polymerization,DOP)的值从4.34降低到1.84,体系的复杂度和聚合度降低,网络骨架的整体强度降低,体系的黏度值从0.043 Pa·s降低到0.037 Pa·s.研究结果将为高品质钛渣的低碳、高效制备奠定理论和技术基础.展开更多
文摘钛铁矿还原熔炼过程存在反应速率不高、渣铁分离不好、钛渣质量不优的问题.钛渣熔体输运性质的调控是实现高品质钛渣高效制备的关键.本论文通过经典分子动力学(Classical molecular dynamic,CMD)模拟的方法,优化初始构型,用于第一性原理分子动力学(Ab initio molecular dynamic,AIMD)计算.根据AIMD计算结果,构建数据集.基于该数据集和神经网络理论,训练出准确的机器学习势,并根据原子力和体系能量验证其准确性.采用获取的机器学习势函数,开展了TiO_(2)–FeO–Ti_(2)O_(3)体系的局域结构和输运性质的分子动力学模拟.结果表明:[TiO_(6)]^(8−)八面体和[TiO_(6)]^(9−)八面体参与网络骨架的构建,[TiO_(6)]^(8−)八面体的稳定性大于[TiO_(6)]^(9−)八面体.不同FeO含量下,体系中[TiO_(6)]^(8−)和[TiO_(6)]^(9−)都是[TiO_(n)]^(m−)的主体.当FeO质量分数从5%增加到19%时,体系中团簇氧和桥氧向非桥氧和自由氧转变,体系的结构复杂程度(Degree of structure complexity,DSC)值从1.37降低到0.62,Q4、Q5和Q6转变为Q0、Q1、Q2和Q3,体系聚合度(Degree of polymerization,DOP)的值从4.34降低到1.84,体系的复杂度和聚合度降低,网络骨架的整体强度降低,体系的黏度值从0.043 Pa·s降低到0.037 Pa·s.研究结果将为高品质钛渣的低碳、高效制备奠定理论和技术基础.
