微波碳热还原转炉渣气化脱磷反应的宏观动力学

在1 100~1 350℃,1 000Pa,3倍碳当量条件下,采用微波加热方法对碳还原转炉钢渣的气化脱磷反应进行了宏观动力学分析。结果表明,微波加热条件下,气化脱磷率为31.0%~35.7%,该气化脱磷反应为二级反应,活化能为55.52kJ/mol,并得到了气化脱磷反应速率常数与温度的关系式,同时界面化学反应为可能的限制性环节。通过提高反应温度、减小钢渣及焦炭粒度、增大反应物料接触面积,可提高气化脱磷反应的速率。研究结果为探明微波碳热还原脱磷反应的机理及速率问题,实现转炉钢渣在钢铁企业内部的循环利用提供了理论依据。     

60 t转炉炉渣气化脱磷后循环利用试验研究

为研究转炉渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在河钢集团唐钢公司60 t转炉上采用焦粉进行气化脱磷试验。试验结果表明:在溅渣护炉阶段添加焦粉进行气化脱磷是可行的,依据多炉磷衡算法,试验炉次平均气化脱磷率为25.06%;对比常规冶炼炉次,气化脱磷炉次吨钢渣量有所减少,吨钢减少8.66 kg钢渣,减少比例为7.45%;试验各炉次终点钢水磷质量分数均在0.02%左右波动,可见将气化脱磷渣进行循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果。     

含磷钢渣碳热还原脱磷及资源化利用的研究现状

摘要：针对脱磷转炉渣中磷资源高效回收及其资源化利用过程中存在的问题,系统总结了含磷钢渣除磷方式及其应用优缺点,并着重总结了不同条件（炉渣温度、炉渣碱度、钢渣中FeO质量分数、碳当量、底吹气体流量、冶炼时间等）对碳热还原气化脱磷的影响规律。同时,以应用前景较好的碳热还原气化脱磷方法为基础,提出了脱磷转炉渣在碳热还原气化脱磷过程磷的流向规律,展望了渣中磷资源回收制备磷铁及其循环利用模式。这为实现渣中磷资源高效回收及处理后残渣资源化利用提供重要研究基础和方向。     

高磷钢渣气化脱磷影响因素的实验

 在脱磷剂种类和配比一定的条件下,借助微型烧结实验手段,研究了碱度、温度、配碳量和磷含量等因素对高磷钢渣气化脱磷率的影响规律。研究发现,碱度升高,钢渣气化脱磷率降低,温度升高,钢渣气化脱磷率升高;随着配碳量增加,钢渣气化脱磷率先升高后降低,磷含量增加,钢渣气化脱磷率升高,当磷含量达到一定水平后,磷含量对气化脱磷率的影响减弱,并最终确定了各因素的最佳状态。     

转炉熔渣低温气化脱磷行为

 在低温下脱磷转炉熔渣中的磷质量分数过高往往是限制转炉渣循环利用的重要因素,因此如何有效降低转炉熔渣中磷质量分数成为众多钢铁企业迫切需要解决的重点问题之一。基于此,从理论分析和工业试验角度,并结合XRD、SEM-EDS和拉曼光谱等试验手段进一步分析研究了理论热力学条件、转炉渣熔点、矿相结构和炉渣结构对低温气化脱磷的影响。通过理论分析表明,较高温度、较低的FeO含量和碱度有利于低温气化脱磷反应。工业试验结果表明,当终点温度为1 350～1 360 ℃、转炉渣FeO质量分数为25%～35%、碱度控制为1.2～2.5时,气化脱磷率可以达到30%以上。当炉渣碱度小于1.25、FeO质量分数小于35%时,适当地提高炉渣碱度和FeO含量能促进炉渣熔点降低,进而有利于低温气化脱磷反应的发生。XRD和SEM-EDS分析结果表明,转炉渣主要由富磷相、基体相和RO相组成,其中Si、P、Ca质量分数高的Ca₂SiO₄-Ca₃(PO₄)₂富磷相的存在不利于低温气化脱磷反应发生,Fe、Mn等金属氧化物质量分数高的RO相和基体相的存在有利于低温气化脱磷。通过转炉渣拉曼光谱分析表明,当转炉渣硅氧四面体结构Qn(n=1,2,3)相对含量较低时,渣中聚合度降低,且Ca₃Si₂O₇相含量较少,炉渣流动性较好,此种渣结构有利于低温气化脱磷。通过本研究可以为钢铁企业实现脱磷转炉渣的二次利用提供借鉴。     

承钢半钢熔渣气化脱磷循环利用试验研究

溅渣护炉过程加入焦末可使熔渣中P元素以气态形式脱除,在河钢集团承钢公司进行了半钢熔渣气化脱磷循环利用工业试验,研究结果表明:炼钢温度下气化脱磷初始产物以P_2气体存在;半钢熔渣气化脱磷后循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果,试验炉次终点钢水磷质量分数均值在0.019%,满足冶炼需求;气化脱磷熔渣循环利用可减少石灰消耗约6.35 kg/t,减少比例为24.73%;气化脱磷炉渣主要物相组成为硅酸盐相、RO相,P主要富集在C_2S相(硅酸二钙)中,炉渣含有部分未反应的焦末。     

转炉熔渣气化脱磷与循环利用工业试验

为深入研究转炉渣气化脱磷后循环利用的工艺效果,在承钢公司100 t转炉上采用焦粉进行气化脱磷试验并分析了焦粉还原P的可行性.试验结果表明：在溅渣护炉阶段添加焦粉进行气化脱磷,熔渣中先被还原的是P₂O₅,试验炉次平均气化脱磷率为36.78%;应用气化脱磷渣循环利用工艺后,试验炉次冶炼终点钢液成分合格,钢液中P质量分数呈现降低趋势;试验中吨钢的钢铁料消耗量平均降低0.04 kg,吨钢的石灰消耗量平均降低5.54 kg,吨钢的CO₂排放量降低约1 kg.     

硅还原转炉熔渣气化脱磷实验研究

在1773～1973 K温度范围内,满足溅渣护炉的炉渣条件下,在真空碳管电阻炉中对转炉渣进行了硅热还原实验研究.结果表明,在影响还原脱磷的因素中温度的影响最大,FeO含量次之,再次是氮气流量,炉渣碱度影响最小.研究确定了适宜溅渣护炉气化脱磷的最佳条件,还原炉渣气化脱磷率最高可以达到81.23%.     

硅还原转炉熔渣气化脱磷热力学分析

以离子理论为基础,从转炉渣脱磷热力学分析人手,计算确定了气化脱磷反应的最终产物,对转炉溅渣护炉过程中气化脱磷的热力学可行性提供了理论依据.结果表明,在转炉内还原炉渣气化脱磷是可行的.并讨论了温度、碱度、FeO含量、流动氮气等因素对炉渣气化脱磷产物平衡分压的影响.     

焦粉还原转炉熔渣气化脱磷试验

为实现转炉溅渣护炉阶段的气化脱磷工艺,避免炉渣磷富集,便于脱磷熔渣留至后续炉次循环利用,在实验室进行了焦粉还原转炉渣的热态试验,研究结果表明,随着试验温度的升高,焦粉的气化脱磷率逐渐升高,1900 K下的气化脱磷率可达82.35%;焦粉的气化脱磷率随着炉渣碱度的升高呈现降低趋势;当焦粉加入量足够时,适当增加炉渣中FeO质量分数有利于气化脱磷反应的进行;当焦粉粒度为0.5~2.5 mm时,气化脱磷率变化不大,约为58%,但当焦粉粒度为2.5~3.5 mm时,气化脱磷率降至52%。富磷相微区碳质量分数与磷质量分数成反比,这印证了焦炭确实参与了气化脱磷反应。研究结果为工艺开发提供了一定的理论指导。     

低碳铝镇静钢转炉炼钢低温脱磷工艺

对转炉脱磷进行热力学与动力学分析,介绍了低碳铝镇静钢转炉低温脱磷生产工艺,对该生产工艺过程参数进行了统计分析,并对过程炉渣进行了SEM、EDS、XRD分析.结果表明:通过降低平均出钢温度至1 617 ℃,碱度控制在2.4～3.0,TFe质量分数控制在12％～15％,转炉后期脱磷效率大大加强,冶炼后期调渣后TSC阶段渣钢...     

转炉炼钢渣磷元素的富集及影响因素

为了研究炼钢过程中出现的低碳低磷钢冶炼困难以及转炉终点补吹回磷的现象,以转炉炼钢渣相为研究对象,利用扫描电镜测量分析了渣相的微观组成与C_2S(2CaO·SiO_2)富磷相在渣中的比例。研究结果表明,转炉脱磷由"氧化脱磷"+"固磷"两个环节组成;渣中SiO_2通过影响C_2S量的多少对脱磷产生影响,渣中FeO质量分数高,会分解C_2S相进而导致钢水回磷;温度高导致固磷相分解,研究结果表明,通过控制转炉终渣固磷相熔点高于钢水温度,可实现低温出钢。     

复吹转炉双渣吹炼脱磷试验

 通过现场试验,研究了在同一转炉内进行前期脱磷倒渣后,中后期少渣脱碳以冶炼超低磷钢的工艺,即复吹转炉双渣吹炼脱磷工艺。结果表明：在铁水磷质量分数为0.11%～0.14%条件下,半钢和终点渣碱度控制在20～2.3和3.6～3.8,TFe质量分数控制在14%～16%和16%～18%,半钢倒渣量40%～60%,可以使转炉终点磷质量分数控制在0.007%以下。     

100 t转炉冶炼钒钛铁水高效脱磷机理分析与生产实践

基于转炉出钢过程回磷机理分析与控制措施,通过现场取样、数据采集、模拟试验及利用FactSage软件分析了转炉冶炼过程脱磷机理,研究探讨了渣中FeO含量、TiO2含量、SiO2含量、终点温度、熔渣碱度、底吹搅拌对脱磷的影响.研究结果表明,结合首钢水城钢铁集团公司生产实践,控制终点温度在1630～1645℃、终渣FeO质量...     

转炉冶炼低磷洁净钢的工艺开发和实践

 转炉具备冶炼低磷钢的生产能力,但生产超低磷9Ni钢,转炉脱磷工艺仍然是主要难点和研究重点。分析了钢水温度、炉渣碱度、FeO和渣量等对转炉脱磷的影响规律,并结合现场工装设备条件,对转炉双联法、三渣法、双渣法3种脱磷模式进行试验对比。双联脱磷工艺半钢温降大、单炉周期长、生产组织难度大,三渣法操作过程复杂、终点磷控制优势不明显。双渣法冶炼周期短,通过优化转炉脱磷工艺,实现了采用双渣法冶炼工艺生产超低磷钢,简化了超低磷钢转炉冶炼流程,提高了生产效率。研究了转炉脱磷主要工艺参数,分析得出采用脱碳氧枪喷头时,供氧流量按脱碳吹炼流量的83.5%控制,可达到良好的脱磷效果并减少铁水碳的烧损;脱磷期半钢碳含量不宜控制过低,半钢碳质量分数为3.0%～3.5%时能保证前期的脱磷效果和脱碳期的热量。脱磷期温度控制在1 300～1 350 ℃,脱磷率较高也有利于炉渣熔化。炉渣碱度为1.8～2.2时,可保证较高的脱磷率和化渣效果。一次倒渣量40%以上,脱碳期终点温度按1 590～1 610 ℃控制,终渣FeO质量分数不小于20%,终渣碱度大于6,转炉终点磷质量分数可降低到0.002%以下。采用下渣检测系统和滑板挡渣操作,严格控制下渣量,出钢采用磷含量低的合金,炉后钢水增磷可控制在小于0.000 5%。通过工业试验,实现了铸机成品磷质量分数小于0.002%。     

应用COMI炼钢工艺控制转炉脱磷基础研究

 基于转炉炼钢过程脱磷的热力学分析和计算,以控制转炉冶炼过程脱磷期温度为出发点,提出一种利用CO2气体代替部分O2进行吹炼的转炉炼钢新工艺,即COMI炼钢工艺。研究发现：COMI炼钢工艺能有效控制转炉熔池温度,降低半钢和一倒钢液磷含量,同时可有效减少炉渣铁损,为转炉高效脱磷提供了一种新思路。     

复吹转炉冶炼低磷钢试验研究

研究了复吹转炉铁水脱磷预处理,半钢倒渣后在同一转炉内进行少渣精炼冶炼超低磷钢的工艺。结果表明:在铁水磷含量0.13%条件下,半钢和终点渣碱度(CaO/SiO2)控制在2.0和3.6左右,TFe含量控制在18%左右,半钢倒渣量40%～60%,半钢脱磷率最高达65%,平均为50%,终点脱磷率最高98%,平均为94.6%,冶炼终点钢水磷含量控制在0.007%以下,最低0.003%,满足低磷钢生产要求。