高炉低钛渣粘度和熔化性能

使用RTW-10型熔体物性综合测定仪,测定CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2渣系粘度随温度的变化,并计算其熔化性温度,研究渣系高温冶金性能. 结果表明,渣中TiO2含量由1.0%升高至2.2%时,炉渣的熔化性温度和粘度均降低;随渣中Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升,炉渣粘度增大;在高温区,炉渣粘度小于0.7 Pa×s,炉渣仍具有良好的流动性. MgO含量由8.5%升高至10.5%时,熔化性温度逐渐降低,炉渣粘度变化较小. 对于工业生产中炉渣TiO2含量较低的高炉,可考虑增加含钛原料的使用,以进行护炉操作.     

酸性钒钛渣粘度及熔化性温度

用分析纯化学试剂配制酸性钒钛渣,并测定其熔融态粘度.研究了TiO2,FeO,V2O5含量以及碱度变化对酸性钒钛渣粘度及熔化性温度的影响,并用SEM分析了缓冷后熔渣的结构.实验结果表明,当TiO2含量在30%～40%,V2O5含量在1.4%～2.4%,FeO含量在4%～14%之间,碱度在0.2～0.3变化,1510℃时粘度≤0.2 Pa·s,熔化性温度在1436～1505℃.1510℃时熔渣的粘度随TiO2,FeO含量及碱度的增加而减小;熔渣的熔化性温度随TiO2含量增加而增加,随碱度的增加先减小后增加,随FeO含量增加而减小;SEM结果表明,当TiO2含量增加时,炉渣矿相由规则的细长条形向短粗无序转变.     

高铝硅钢渣系物性对钢包衬粘渣的影响

本文研究了高铝硅钢炉渣的熔化温度、物相组成、钢包残砖粘渣层物相结构,探讨了钢包粘渣机理.结果表明,刚玉包衬发生粘渣是因为碱度2左右的CaO-SiO2-MgO-Al2O3系炉渣的熔化温度过高、粘度过大,在浇铸温度下易析出高熔点的镁铝尖晶石.提高炉渣碱度可减少甚至避免镁铝尖晶石析出,进而显著降低高铝渣熔化温度.防止钢包粘渣的合理渣系为:碱度CaO/SiO2在3～8范围,Al2O3含量在25％～40％,MgO含量在10％以下.     

炉渣组分对CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O渣系粘度的影响

针对高碱度高氧化铝含氧化钠的CaO-Al2O3-SiO2-TiO2-MgO-Na2O六元渣系,采用有限制的混料均匀设计方法设计实验,在1773 K温度熔融还原条件下测定了该渣系的粘度. 利用偏最小二乘法回归分析,建立了炉渣组分与粘度的回归方程,利用回归方程分析了炉渣碱度[w(CaO)/w(SiO2)], MgO, TiO2, Al2O3及Na2O对炉渣粘度的影响. 结果表明,回归方程拟合的关联系数RC2为0.9945,方程可很好地预测该渣系的粘度. 在实验范围内,炉渣粘度随碱度的增加而增加. 碱度一定时,炉渣粘度随MgO, Al2O3, Na2O含量的增加而逐渐降低,随着TiO2的增加先降低后增加. 当炉渣碱度小于3.1、MgO质量含量大于4%、Al2O3大于20%、TiO2在3.1%~6.1%、Na2O大于0.75%时,1773 K温度下炉渣粘度均小于2 Pa×s,此时渣系粘度完全满足实际冶炼要求.     

Cr2O3、Fe2O3对高炉渣粘熔特性的影响

以高炉渣为主要原料采用熔融法制备微晶玻璃,通过试验研究了晶核剂Cr2O3、Fe2O3对高炉渣粘度及熔化性能的影响规律.结果表明:晶核剂Cr2O3使高炉渣熔点升高,粘度增大,加入2％ Cr2O3作晶核剂时,炉渣浇注温度需要控制在1400℃以上;晶核剂Fe2O3能够降低高炉渣的熔点,但对粘度影响不大,加入2％ Fe2O3作晶核剂时,需要将炉渣温度控制在1325℃以上;加入2％ Cr2O3和2％ Fe2O3组成的复合晶核剂时,需要将温度控制在1375℃以上才能保证渣液的良好流动性,以实现顺利浇注、压延成型,为采用熔融高炉渣直接制备微晶玻璃工艺的研发提供了基础的工艺技术参数.     

低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2系精炼渣的性能

设计了精炼铜-铬合金用低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系,并研究了其粘度、密度、表面张力及熔化温度等性能. 结果表明,该渣系的熔化温度在1336~1402℃之间;高温下该渣系的密度和表面张力均随温度升高而减小,且随CaF2含量和MgO含量增加逐渐降低;增加CaF2添加量可降低渣系粘度;CaF2含量较低时,MgO含量增加也可降低渣系粘度,CaF2含量较高时,渣粘度在MgO含量为6%时最小,MgO含量续增加到9%时粘度反而上升. 该渣系粘度较低,表面张力较小,具有良好的精炼效果.     

高铝渣的流动性和脱硫能力

采用KTH炉渣粘度模型和实验研究了高铝渣流动性与炉渣成分、温度的关系,采用多元逐步回归分析方法研究了实际生产中炉渣脱硫能力与炉渣成分、铁水成分的关系.结果表明,高铝渣中Al2O3会降低炉渣流动性,Al2O3含量低于18.5%(ω)为宜,最高不应超过19.5%(ω);渣中适量的MgO可改善炉渣流动性,宜将炉渣四元碱度控制在0.92以上,镁铝质量比控制在0.48以上,同时炉渣二元碱度不超过1.19,MgO含量不超过12.5%(ω).铁水温度和炉渣二元碱度是影响炉渣脱硫能力的主要因素,MgO含量等其他因素作用相对较小.     

CaO-SiO2-FeO-B2O3-MnO脱磷渣熔化温度和粘度特性

采用FactSage模拟软件和修正后的Einstein?Roscoe公式计算了无氟型CaO?SiO2?FeO?B2O3?MnO预熔脱磷渣的熔化温度和粘度,考察了碱度和各成分配比对脱磷渣熔化温度和粘度的影响,得到合理的脱磷渣成分配比及控制区间和适宜的熔池温度,采用正交法进行了实验验证,通过直观分析、方差分析和主效应分析优选出最佳配比. 结果表明,该渣系粘度随碱度、FeO含量和助熔剂含量提高而降低,1400℃时最佳配比为碱度R?4.0, B2O3含量9wt%, MnO含量10wt%, FeO含量45wt%. 计算的熔化温度为1195.51℃,粘度为0.207 Pa×s,实验所测熔化温度为1192.21℃,粘度为0.199 Pa×s,计算值与实测值相近,表明正交法优选方案可靠.     

晶核剂Cr2O3、Fe2O3对玻璃熔化性能的影响

高炉渣的主要成分与玻璃相似,采用熔融法以高炉渣为主要原料制备微晶玻璃(高炉渣配比为70%),以少量纯化学试剂调整基础玻璃成分,通过实验研究了晶核剂Cr2O3、Fe2O3对玻璃熔化性能的影响规律.结果表明:基础玻璃中加入0.5%~2.5%的Cr2O3作晶核剂时,随着Cr2O3加入量的增多,熔化温度呈现逐渐升高趋势,当向基础玻璃中加入1.0%~3.0%Fe2O3作晶核剂时,随着Fe2O3加入量的增多,熔化温度逐渐降低.将0.5%~2.5%Cr2O3、1.0%~3.0%Fe2O3按一定比例配合作为复合晶核剂,总量控制在3.5%,Cr2O3与Fe2O3对玻璃熔化性能的影响可以互相抵消.晶核剂Cr2O3、Fe2O3的引入,可明显降低玻璃的熔化性温度,为了保证玻璃液的顺利浇注成型,至少应将温度控制在1360 ℃以上.     

炼镍转炉溅渣护炉过程中溅渣层形成机理

对炼镍转炉溅渣护炉期间镁铬残砖溅渣层的化学成分、熔化温度、粘度、物相结构及形成机理进行了研究. 结果表明,溅渣初始砖衬表面形成了以铁氧化物为主的过渡层;炉渣进一步挂结,形成由铁镁橄榄石和磁铁矿构成的粘渣层,其中MgO含量上升至11.01%,半球点温度达1424℃;溅渣后下一炉冶炼过程中,过渡层中铁氧化物通过扩散与镁铬砖作用形成以高铁尖晶石和镁铁固溶体为主的反应层,其中Fe2O3含量由1.33%增至18.43%,半球点温度升高至1598℃. 砖衬单炉损耗率降低近一半,炉龄大幅提高.     

添加Fe2O3对碳热还原含钛高炉渣的影响

以攀枝花含钛高炉渣为原料,针对碳热还原含钛高炉渣的还原产物TiC晶粒粒径较小而难以分离的问题,在原料中添加不同比例的Fe2O3促进TiC与渣相分离. 结果表明,原料中加入Fe2O3后,还原产物中Fe在渣中呈弥散分布,渣中TiC晶粒依附Fe相生长. Fe2O3添加量为5wt%时,依附于Fe相形核长大的TiC明显沉降,富集于还原产物底部,含钛高炉渣还原产物中TiC初步富集.     

硫酸铵熔融反应法从含钛高炉渣中回收钛

以承钢含钛高炉渣、(NH₄)₂SO₄和KHSO₄为主要原料,通过熔融反应法使其中的钛转化为易溶于水的形式,达到回收钛的目的。考察了(NH₄)₂SO₄加入量、KHSO₄加入量、加热温度和保温时间对钛回收率的影响。实验结果表明,反应温度和保温时间对钛回收率的影响较大。回收钛的最适条件为：含钛高炉渣与(NH₄)₂SO₄的质量比为1∶6,反应温度为350℃,保温时间为27 min,在此条件下钛的回收率为91.7%,硫酸铵中氮的挥发损失率为81.5%。回收钛后所得残渣主要含有大量硫酸钙、二氧化硅和少量钙钛矿、钙铝黄长石。     

攀钢含钛高炉渣中钛组分的提取及综合利用进展

自20世纪70年代以来,攀钢炼铁产生了大量的含钛高炉渣,其TiO2含量达20%～29%,目前仍以每年300万吨的速度增加,是我国特有的二次钛资源。长期以来,许多学者和工程技术人员对其中钛的提取及其综合利用进行了大量的探索研究,虽然取得了一些进展,但或由于技术困难、经济效益差,或造成二次污染等原因难以实现工业化利用。这些宝贵资源不仅未得到利用,而且由于大量堆积还严重污染环境。因此,研究含钛高炉渣的综合利用不仅具有极大的经济效益,而且对于循环经济、节约型社会、环境保护和可持续发展具有重大的社会效益。本文总结分析了近年来攀钢含钛高炉渣综合利用研究方面取得的一些进展和存在的主要问题,提出了今后研究的主要方向,不断推动实现攀钢含钛高炉渣的真正利用。     

Cr2 O3、TiO2对高炉渣制备微晶玻璃晶化方式的影响

以包钢高炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-SiO2-MgO-Al2O3系微晶玻璃,主要通过差热分析方法,并借助于Augis-Bennett方程和Ozawa方程研究了分别添加2%Cr2O3和8%TiO2作晶核剂时基础玻璃的晶化方式.研究结果表明:添加2%Cr2O3作晶核剂时,晶体生长指数均可实现大于3,晶化方式为整体晶化;而添加8%TiO2作晶核剂时,晶体生长指数均不可能大于3,晶化方式为表面晶化.因此,Cr2O3是高炉渣制备透辉石类微晶玻璃适宜的晶核剂成分,可单独用作晶核剂,而TiO2无法使基础玻璃整体晶化,不能单独用作晶核剂.研究结果为利用高炉渣成功研制开发透辉石类微晶玻璃在晶核剂种类选择确定方面提供了理论指导.     

高温下煤灰热膨胀行为研究

为了更好地了解硅铝比在煤炭燃烧和气化过程中对炉体结渣和堵渣产生的影响,选取硅铝比不同的A、B、C三种煤样,在弱还原性气氛下,利用自主研制高温熔融装置,考察三种煤灰样在高温熔融炉中的形变情况,探究煤灰热膨胀行为。针对A煤样,将其灰化后分别添加SiO2和Al2O3,添加量为煤基的1%~5%,研究其高温下XRD物相变化、熔渣流动现象和熔渣表观形貌。结果表明:不同硅铝比的煤灰热膨胀行为存在差异,B、C煤灰产生明显热膨胀现象,A煤灰未出现此现象;添加SiO2的A煤灰产生明显热膨胀现象,而添加Al2O3却未出现膨胀过程。添加SiO2后的煤灰在高温下灰粘度会增加,气体较难透过粘稠液体相,造成煤灰在高温下会出现明显膨胀现象,进而会导致煤炭在燃烧和气化过程中出现炉体内壁的结渣和出渣口堵渣等问题。通过考察弱还原性气氛下,研究不同硅铝比对煤灰高温熔融过程形变的影响,为解决实际生产中气化炉结渣和堵渣问题提供理论依据。     

钛白废酸浸取攀钢高炉渣的研究

攀枝花钢铁公司采用高炉炼铁,每年产出大量的高炉渣,造成现有渣场无法堆放,并严重污染金沙江水域。而废渣中含有大量的钛、镁、铝等有价值的金属,需要对其进行浸取处理以更合理利用资源。在用硫酸法由高钛渣生产富钛料的过程中,镁、铝的存在会带来一系列极为不利的影响,例如增加酸耗、浸取液过滤困难、影响后续的水解等。生产钛白会产生大量的废酸,难于治理,结合上述几方面的原因,我们选择了用废酸对高炉渣酸解浸取,降低其中的镁、铝含量,实现酸废液循环操作．     

Development and Application of Al_2O_3-Si_3N_4 Refractories Used in Blast Furnace

Newly developed Al2O3-Si3N4 composite refractories used for blast furnace is introduced in this work. Al2O3-Si3N4 composite refractories attacked by alkali vapor and blast furnace slag was investigated. High performance Al2O3-Si3N4 composite refractories was produced and used at both 2560m^3 blast furnaces of Tan-gsteel and No. 5 blast furnace of Shaosteel.