东北大学研发现代高炉最佳镁铝比冶炼技术

<正>东北大学教授沈峰满团队根据高炉炉渣中Al_2O_3含量的不同,研发了分段确定镁铝比(MgO/Al_2O_3)最佳操作指标的定量方式,掌控了高炉炉渣中镁铝的黄金分割点,确立了不同条件下镁铝比的适宜值,推进了我国高炉冶炼的精细化。2018年,该成果获得冶金科学技术一等奖。该技术总体达到了国际先进水平,特别是对MgO在炼铁工艺中的作用机理研     

变MgO含量的高炉渣性能试验研究与分析

通过实验室试验,测定镁铝比从0.7降到0.2的高炉渣的性能,寻找低镁炉渣的合适区间,从而达到既满足高炉需要,又降低生产成本的目的。结果表明,在Al_2O_3一定的情况下,随着镁铝比的降低,炉渣黏度是升高的趋势,而且升高幅度逐渐提高。工业试验时建议,炉渣中Al_2O_3在17%左右时,镁铝比0.5±0.05,R_4保持在0.9~0.95,R_2在1.2左右为宜。     

高炉渣适宜镁铝比分段管控的分析与应用

 为了给现代高炉渣适宜镁铝比(w(MgO)/w(Al2O3))提供理论依据，定性定量地指导高炉操作，针对高炉渣的适宜镁铝比问题展开研究。首先，分析了高炉渣中MgO的必要性，即在现代化大高炉的冶炼条件下，随着高Al2O3外矿用量的增加，炉渣中含有适宜的MgO是必须的。炉渣合理镁铝比可根据Al2O3质量分数不同进行分段管控：当渣中w(Al2O3)小于14%时，MgO可根据生产要求添加；w(Al2O3)为15%～17%时，适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al2O3))应控制在0.40～0.50，但需注意炉温的影响；当渣中w(Al2O3)大于18%时，适宜的镁铝比应控制在0.45～0.55。在理论分析与试验研究的基础上，进行了工业化应用试验。试验期炉渣镁铝比由0.51降低至0.47，高炉焦比由363.39降低至357.82 kg/t，综合燃料比由495.23降低至试验期的494.18 kg/t，取得了良好的技术经济指标，证明了现代高炉渣镁铝比分段管控技术的正确性和可应用性。     

青钢高炉渣中适宜镁铝比的探讨与实践

通过理论分析,并结合青钢新老厂区多年现场实际生产情况,对青钢高炉渣中适宜镁铝比进行了探讨。在青钢原燃料条件下,对于老区500m~3高炉,适宜镁铝比为0.65左右;对于新区1800m~3高炉,适宜镁铝比为0.50,后期随冶炼条件的改善,可以继续降低。青钢高炉生产实践表明,高炉适宜镁铝比很大程度上取决于高炉的原燃料条件和操作环境。     

Al2O3对高炉渣性能和结构的影响及其应用

为了解决高铝矿高炉冶炼时炉渣流动性差、渣铁难分、软熔带透气性变差等问题,基于邯钢高炉炉渣成分变化区间,结合理论计算和试验,研究了Al₂O₃含量对炉渣成分、性能的影响,获得了炉渣中Al₂O₃质量分数为15%～18%时适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al₂O₃))和二元碱度调控区间,并将研究结果用于指导邯钢高炉高铝矿冶炼。研究结果表明,在Al₂O₃质量分数由15%增加到16%过程中,炉渣黏度随炉渣结构复杂化而逐渐增加,当温度为1 500℃时炉渣黏度一般小于0.4 Pa·s,不会影响高炉正常冶炼;当Al₂O₃质量分数由16%增加到17%时,由于炉渣结构不断复杂化以及高熔点镁铝尖晶石相的析出,造成炉渣黏度陡增,此时炉渣二元碱度为1.25～1.30,渣中镁铝比为0.4～0.6,能够保证邯钢2号、8号高炉的炉况稳定和冶炼指标。当Al₂O₃...     

包钢4150m~3高炉降低(MgO)研究

针对包钢4150m~3高炉原料条件及实际生产状况,开展了MgO对终渣流动性影响研究,在此基础上进行了降低(MgO)生产实践。理论分析和实验室试验结果表明,在终渣Al_2O_3为14%、R_2为1.1的条件下,将终渣MgO控制在6%~10%为宜。包钢4150 m~3高炉降低(MgO)生产实践表明,在炉渣碱度稳定的前提下,炉渣脱硫能力随着镁铝比的降低而降低。建议(MgO)控制在8.0%,镁铝比控制在0.6,炉渣脱硫性能可满足生产需求。     

低钙石灰烧结法处理粉煤灰高效提取氧化铝研究

为解决石灰烧结法配钙量高、渣量大和氧化铝回收率低等问题,提出了低钙石灰烧结法从脱硅粉煤灰提取氧化铝的新工艺,并研究了不同配钙比和碱铝比对熟料烧结行为、粉化性能和氧化铝浸出性能的影响。结果表明:低钙石灰烧结法处理粉煤灰烧结熟料主要物相组成为12CaO·7Al_2O_3和γ-2CaO·SiO_2,并含有少量CaO·Al_2O_3、2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3、2CaO·Al_2O_3·SiO_2和β-2CaO·SiO_2;提高钙铝比有助于2CaO·Al_2O_3·SiO_2向12CaO·7Al_2O_3和γ-2CaO·SiO_2的转化,从而提高氧化铝浸出性能和熟料粉化性能;提高碱铝比促进2CaO·Al_2 O_3·SiO_2向12CaO·7Al_2O_3和2Na_2O·3CaO·5Al_2 O_3的转化,有利于提高氧化铝的浸出性能,但过高的碱铝比增加熟料中的β-2CaO·SiO_2含量,从而降低熟料粉化性能;在1 350℃烧结1 h的条件下,当钙铝比为1.20、碱铝比为0.15时,脱硅粉煤灰烧结熟料氧化铝浸出率达到90%左右。     

Al_2O_3和MgO对炉渣热焓的影响及热力学分析

为了研究Al_2O_3和MgO对炉渣热焓、Al_2O_3和MgO活度及炉渣液相区的影响,以酒钢高炉炉渣成分为基础,通过Factsage热力学软件计算了不同组分炉渣的热焓、活度和液相区变化。结果表明,随着Al_2O_3和MgO含量的增大,炉渣热焓值均逐渐增大,Al_2O_3和MgO在炉渣液相中的活度也逐渐增大。炉渣液相区随着Al_2O_3和MgO含量的提高及温度的升高而扩大,根据炉渣实际成分,当Al_2O_3含量低于10%,适当降低碱度和MgO含量可扩大炉渣液相区,当Al_2O_3含量大于10%时,提高碱度和MgO含量有利于液相区的扩大。     

MgO/Al2O3对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质熔渣析晶行为的影响

为了探究MgO/Al_2O_3对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质高炉熔渣析晶行为的影响,利用Factsage热力学软件模拟了不同MgO/Al_2O_3时调质高炉熔渣降温过程中的理论析晶温度和析晶种类及含量,在实验室条件下以化学纯试剂模拟制备不同MgO/Al_2O_3高炉熔渣,利用XRD和SEM定性分析了不同MgO/Al_2O_3调质高炉熔渣的析晶行为。结果表明:不同MgO/Al_2O_3调质高炉熔渣均出现析晶现象,析出相主要是钙镁黄长石(2CaO·MgO·2SiO_2)和钙铝黄长石(2CaO·Al_2O_3·SiO_2),且析出相含量随MgO/Al_2O_3的变化呈规律性变化;不同析出相的开始析出温度和熔渣的固相开始析出温度随MgO/Al_2O_3值变化呈规律性变化,当MgO/Al_2O_3为0.6时,熔渣固相开始析出温度最低,为1 406.83℃,此时析晶活化能最大,此时体系最稳定。     

Al_2O_3/SiO_2对烧结矿铁酸钙生成能力的影响

针对烧结矿中含铝过高而导致烧结黏结相强度差的问题,本文采用烧结杯实验,通过分析不同Al_2O_3/SiO_2比值条件下生产的烧结矿的矿物组成与矿相结构,研究混合料中该比值对烧结矿铁酸钙的形成规律。研究结果表明:Al_2O_3是形成复合铁酸钙的条件,其量少时有利于针状铁酸钙的形成,可以降低烧结矿混合料的初熔温度,改善烧结矿质量。在所研究原料的基础上,当Al_2O_3/SiO_2比值在0.35～0.40时,CAF3生成量最高;当Al_2O_3/SiO_2比值超过0.40后,烧结矿低温还原粉化指数逐渐恶化。     

精炼高纯洁度钢的新方法

摘自《日本公开特许公报》,平1—301814 通常,转炉出钢时带入钢包的炉渣含有高达10～20％的总氧化铁含量,如不采取适当措施就会将钢水中的Al氧化,致使钢中的Al_2O_3非金属夹杂含量增加。为了提高钢的纯洁度,川崎钢铁公司开发了一种新的精炼工艺,即在转炉出钢过程中,往钢包内加石灰,形成成分接近CaO∶Al_2O_3=1∶1的低熔点CaO-Al_2O_3系炉渣来改善炉渣的流动性,并进一步在出钢末期和(或)出钢以后往钢包内炉渣上方加铝促进氧化铁还原,为此,必须加入与铝同氧化铁反应产生的Al_2O_3量大致同等的石灰。同时通过浸入式吹     

高炉渣液相生成行为与结晶过程的热力学研究

根据实际高炉炉渣的化学组成,利用FactSage热力学软件结合实验研究对不同组分条件下高炉渣的冶金行为进行探究从而得出二元碱度R_2、w(MgO)/w(Al_2O_3)和Al_2O_3含量对高炉渣熔化温度以及液相生成行为与结晶过程的影响。结果表明:熔渣的开始结晶温度处于液相生成区间即熔化区间内,当R_2在0.9～1.2、w(MgO)/w(Al_2O_3)在0.35～0.60、Al_2O_3质量分数在12%～17%的范围内增加时可促进黄长石的生成而抑制硅灰石和假硅灰石的生成,促进高炉熔渣的液相生成。R_2每增加0.1,熔化终了温度升高约34.3 K;w(MgO)/w(Al_2O_3)每增加0.1,熔化终了温度升高约32.0 K;Al_2O_3质量分数每增加1%,熔化终了温度升高约7.6 K。     

酒钢高炉炉渣熔化温度与流动性研究

为了研究二元碱度、MgO含量和Al_2O_3含量对酒钢高炉炉渣流动性及熔化温度的影响,以酒钢高炉炉渣为基础,运用Factsage热力学软件计算了不同组分炉渣的黏度和熔化温度。根据计算结果,分析了二元碱度、MgO含量和Al_2O_3含量对炉渣黏度和熔化温度的影响规律。结果表明,当前酒钢高炉炉渣化学稳定性良好。为使炉渣具有良好的流动性和熔化温度,酒钢高炉炉渣二元碱度应控制在1.05左右,MgO含量在8%~10%以上较为适宜,Al_2O_3含量应不超过10%。     

5号高炉高Al_2O_3炉渣冶炼实践

梅钢5号高炉在生产中炉渣(Al_2O_3)含量一般在15.5%左右,长期以来在高炉炉料中加入蛇纹石熔剂,维持其传统经验认可的高铝渣的(MgO)/(Al_2O_3)需要维持在0.5以上的技术原则以获得合适的炉渣黏度等冶金性能,但产生了渣量增加及高炉下部透气性恶化等问题。为此梅钢高炉根据辅助炉渣相图理论开展了渣系结构优化研究及冶炼实践,结果表明:适当提高炉渣R_2可以降低炉渣黏度改善流动性,对于(Al_2O_3)在15.5%~16.0%的炉渣,(MgO)在7.O%~7.5%,R_2控制在1.20~1.25,能够满足高炉冶炼需求;在(Al_2O_3)含量达到15.73%炉渣条件下,通过渣系、炉料结构及操作制度等冶炼技术的调整优化,发挥系统协同作用,高炉能够获得良好的技术经济指标,全年平均利用系数达到2.262 t/(m~3·d),燃料比达到492 kg/t。     

渣相组分对高炉炉缸死焦堆滞留率的影响

 为明确高炉炉渣组分对死焦堆中炉渣静态滞留率的影响,采用自行设计的炉渣穿焦试验装置模拟高炉炉渣穿过炉缸死焦堆的过程,探究不同二元碱度(w(CaO)/w(SiO₂))、镁铝比(w(MgO)/w(Al₂O₃))对炉渣滞留率的影响。试验结果表明,随着碱度的增加,炉渣穿过焦炭层的能力增强,滞留率降低;当炉渣镁铝比较低时,炉渣滞留率较高,当镁铝比为0.50～0.55时,滞留率出现最小值,当镁铝比较高时,由于渣焦间润湿性变好,“液桥”间炉渣滞留量增大,滞留率存在上升趋势;渣焦间润湿性较差。炉渣穿过焦炭层的过程主要为物理传输过程,但炉渣仍存在着向焦炭内部渗入的现象,渣焦界面发生反应生成SiC,该反应产物可改善渣焦界面润湿性。     

含钛高炉渣熔化性研究

以高炉渣为主要原料,配入Ca(OH)_2、SiO_2、Al_2O_3和TiO_2化学试剂调整炉渣的组成,应用炉渣熔化特性测试仪半球点法,研究了含Al_2O_3 14.6%～17.6%、TiO_2 5%～7%高炉渣的熔化特性。结果表明:随着碱度的升高,炉渣的熔化性温度明显升高;TiO_2含量增加,炉渣的熔化性温度相应降低;适当提高渣中MgO的含量,可避免因Al_2O_3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度为1320～1420℃,熔化性良好。     

唐钢3200m~3高炉炉渣成分及性能分析

近年唐钢3 200 m~3高炉由于炉料结构发生变化,渣中Al_2O_3含量最高达16%,影响了炉渣性能,对生产的稳定带来了影响。通过检测炉渣的成分及性能,结合相图理论,分析了Al_2O_3、二元碱度及Mg O含量对炉渣性能的影响,结果表明,二元碱度在1.15以下时,炉渣在较低温度下仍有较好的流动性;R~2为1.2时,MgO含量应低于8.69%。唐钢高炉选择Al2O3含量约为15%、MgO含量为6%~9%、R2≯1.2的渣型较为适宜。     

碱法处理含钛高炉渣的矿相变化及工艺条件探索

采用XRF、XRD和金相显微镜分析含钛高炉渣的化学成分、物相组成和矿物形态,发现渣中含钛量高达20%,主要矿物相为钙钛矿、透辉石和镁铝尖晶石,各物相结合紧密、分布均匀。将Na_2CO_3与含钛高炉渣进行高温混合焙烧,焙烧熟料用去离子水进行水浸处理,以实现对含钛高炉渣中Si、Al组分的提取,同时实现对Ti组分的富集,达到分离三种有价组分的目的。通过研究焙烧温度、碱渣质量比和焙烧时间对组分浸取率的影响以及焙烧过程中矿物相的变化,结果表明:在焙烧过程中镁铝尖晶石先于透辉石与助剂Na_2CO_3发生反应,而钙钛矿不与Na_2CO_3发生反应。优化的焙烧条件为:焙烧温度900℃,碱渣质量比为2∶1,焙烧反应时间180 min,此条件下SiO_2和Al_2O_3的提取率分别达到47.52%和82.97%。     

低钛高炉渣制备LF精炼渣及其脱硫性能与实验研究

为了解决低钛高炉渣资源利用的问题,将低钛高炉渣进行脱硫后配加一定比例的CaO和Al_2O_3制备LF精炼脱硫渣,并采用热力学计算、实验仪器测量和模拟实验等方法对所制备的LF精炼渣的脱硫能力、熔化性能和脱硫效果进行了研究。低碱度(1.8)、低Al_2O_3(10.0%)的LF精炼脱硫渣的硫容量和硫分配比略低Ls,分别为0.0027、10.05。高碱度(≥3.5)、高Al_2O_3(≥15.0%)的LF精炼脱硫渣的硫容量和硫分配比Ls分别在0.0091和268.49以上,并且均具有较为适宜的熔化性能,黏度和熔点分别均在0.120 Pa·S和1517℃以下,满足LF炉精炼的需求。在FeSi或Al脱氧的条件下,钢水的脱硫率和硫分配比分别在51.43～85.54%和9.36～50.33之间,采用低钛高炉渣配加CaO、Al_2O_3制备LF精炼脱硫渣可以取得较好的脱硫效果。     

Al_2O_3含量对烧结矿产、质量的影响

通过烧结杯试验和矿相鉴定,研究了Al_2O_3含量对武钢烧结矿产、质量的影响。提出了在武钢现有原料条件下,Al_2O_3含量的适宜范围为2.2%,Al_2O_3/SiO_2之比为0.27。外购矿石时,一定要严格控制Al_2O_3含量不宜超过3.5～4%。