含钛高炉渣中铁沉降行为研究

针对承钢含钛高炉渣黏度大,渣铁分离较差,炉渣中含金属铁2%左右,给高炉渣利用带来了困难,使生铁成本升高等问题,分析了含钛高炉渣含金属铁的形成原因,研究了含钛高炉渣析铁行为,以及炉渣停留时间、温度、黏度对渣中铁沉降的影响。研究结果表明:渣样的停留时间与渣中含铁量有着复杂的关系,停留时间在20~30min时渣样铁聚合明显,在40~80 min时随着时间的延长铁聚沉量变化不大,但位置下移且粒度变大;温度与渣中含铁量有显著关系,随着炉渣温度的升高,渣样上部含铁量明显减少,温度为1 500℃时,渣样上部含铁量由2.0%减小到0.4%;炉渣的黏度与渣中铁含量关系密切,向高炉渣中添加Ca F2可降低炉渣黏度,提高渣中铁的聚沉程度,Ca F2加入量为1%时可达到较好的聚沉效果。     

Al_2O_3和TiO_2含量对含钛高炉渣黏流特性及矿物组成的影响

以现场高炉渣为基样,应用半球点法和内柱体旋转法测定CaO-SiO_2-Al_2O_3-TiO_2-MgO五元渣系的熔化温度和黏度,研究高铝低钛渣中Al_2O_3和TiO_2含量对炉渣流动性的影响。实验结果表明:随渣中Al_2O_3含量增加,炉渣的熔化性温度和黏度上升;TiO_2含量增加,炉渣的熔化性温度和黏度下降,适当添加TiO_2可避免渣中Al_2O_3含量增加引起的炉渣流动性变差;渣中矿物组成黄长石和玻璃质的数量随TiO_2含量增加而降低。     

碱金属和TiO_2对高炉炉渣流动性的影响

针对高炉大量使用碱金属含量高、含TiO_2的低价外矿导致炉渣流动性恶化的问题,研究碱金属和TiO_2对高炉渣流动性的影响。结果表明,随着TiO_2含量增加,炉渣黏度升高;碱金属含量增加,炉渣黏度降低;二元碱度对炉渣黏度和熔化性温度影响较大。含TiO_2的低价外矿的使用比例不宜超过30%;当炉渣TiO_2含量3.2%、碱金属含量0.86%、二元碱度1.05、Mg O含量10.46%时,炉渣具有良好的流动性。     

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。     

钛化物对中钛高炉渣流动性能的影响

采用多功能熔体物性测定仪研究不同条件下TiO_2和TiC对中钛高炉渣流动性能的影响规律,分析高炉不同风口区域的含钛炉渣黏度变化规律。结果表明,在还原性气氛条件下,中钛高炉渣的黏度-温度曲线有明显的转折点,且黏度随TiO_2含量的增加而增加,炉渣熔化性温度随TiO_2含量的增加而升高。中性气氛下,中钛高炉渣的黏度和熔化性温度随TiO_2含量增加均降低。中钛高炉渣的黏度和熔化性温度随炉渣中TiC含量的增加急剧升高。高炉风口区域炉渣中含有的TiC和TiN含量较高,导致该区域炉渣的稳定性差。研究结果可为高炉生产制定合理的中钛高炉渣操作制度提供理论依据。     

高炉中析出Ti(C,N)的热力学探讨

由热力学计算结果分析了高炉冶炼含TiO_2铁矿时钛的物理化学行为,指出:有固体碳存在的,渣—铁界面不可能有纯TiN生成,析出的固体应该是Ti(C,N),其中TiN含量随着渣—铁界面处氮分压值的增加而增加。当高炉渣含TiO_2为13—28％时,生铁含钛量主要受形成碳氮化钛的反应所控制,与渣中TiO_2含量无关,温度低,有利于限制Ti(C,N)的析出。“低硅钛”操作是合理的。     

高炉冶炼含TiO_2炉渣的还原选择

对不同TiO_2含量炉渣的高炉冶炼,提出了钛的合理还原选择的问题。对TiO_2在冶炼过程中的行为与钛渣变稠的关系、熔铁中〔Si〕、〔Ti〕的变化规律、不同TiO_2含量范围内合适的〔Si〕、〔Ti〕含量及含TiO_2炉渣的高炉冶炼技术诸问题进行了分析探讨。     

论高钛型炉渣高炉冶炼中TiO2的属性

TiO_2属两性氧化物,在高炉渣中TiO_2显酸性,正常高炉冶炼行程其酸性系数必须大于0.60,其还原规律与SiO_2性质相近,在炉内发生渣-焦,渣-铁反应,生成Ti(CN),弥散在渣中,超过一定数量,引起钛渣变稠。随着渣中TiO_2含量增加,L_s下降,熔化性温度升高。因此对攀枝花钒钛磁铁精矿熔剂性的评价,不应忽略占造渣主成份46％的TiO_2,高钛型炉渣应以CaO,MgO,SiO_2,Al_2O_3,TiO_2元成分来衡量碱度。     

Ti（C,N）对高炉冶炼的影响

研究表明,高炉型高TiO_2渣还原生成的大量Ti(C,N)固体颗粒,是造成渣中铁晶粒相互聚合成球、渣-铁分离困难的主要原因。同时改变了渣中气泡形状,增加气泡在渣中的稳定性,成为泡沫渣的主要影响因素。Ti(C,N)对石墨碳具有较好的润湿性,促进渣中游离碳的增多。     

TiO2在高炉冶炼过程中的行为

该文扼要地阐述了TiO_2在高炉冶炼过程中的行为。TiO_2为两性氧化物,在高炉渣成份范围内,显弱酸性,酸性系数为0.58～0.61。随着TiO_2的提高,炉渣脱硫能力降低,攀钢高炉属高钛渣治炼,(?)只有5～6,同时造成了渣铁温度低、铁损高、炉前工作量大、铁水粘罐等问题。     

中性气氛下高铝中钛型高炉渣黏度的试验研究

采用RTW熔体物性测定仪研究了中性气氛条件下高铝中钛型高炉渣的黏度和熔化性温度,得到了碱度和化学成分等因素对其黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:在中性气氛条件下,当炉渣碱度从0.92提高到1.12时,炉渣的黏度降低、熔化性温度升高;随着渣中MgO含量的升高,炉渣的黏度先降低再升高;增加渣中Al2O3含量,炉渣的黏度显著提高。当Al2O3的质量分数大于14.75%后对炉渣黏度的影响不明显;当TiO2的质量分数在10.57%～14.57%范围内增加时,高铝中钛渣的黏度随之降低,即在理想条件下,TiO2含量和温度的增加对炉渣黏度影响均不大。但当高炉冶炼钒钛磁铁矿时,炉渣中的Ti(C,N)等高熔点物质随原料中TiO2含量的增加和炉温的上升而增加,将对炉渣黏度产生很大的影响,故冶炼时应控制高炉内TiO2的还原以少生成高熔点钛化合物,并且严格控制铁水温度以使高炉接受矿石钛含量。     

TiO_2对高炉渣矿相结构及冶金性能的影响

采用偏光显微镜对不同TiO_2含量(7%~16%)的高炉渣矿相结构进行系统研究。结果表明,炉渣显微结构为斑状结构、似斑状结构;斑晶矿物主要为巴依石和黄长石,基质为玻璃质、细小钛辉石、钙钛矿以及少量的金属Fe、TiC、TiN及其固溶体;随着TiO_2配加量的增大,炉渣中巴依石和钛辉石含量先降低后升高,而黄长石含量先升高后降低;当TiO_2含量超过12%以后,炉渣基质中TiC、TiN及其固溶体的含量有所增加,这些高熔点化合物会使炉渣的黏度和熔化性温度升高,导致高炉渣的流动性变差。该研究成果可为改善含钛高炉渣的流动性能提供重要的理论依据。     

钒钛磁铁精矿低温综合利用新工艺

为了实现钒钛磁铁精矿的低温综合利用,采取碳热钠化工艺降低还原和熔分温度,考察了铁、钒、钛的富集回收情况。结果表明,钠化剂显著改善了钒钛磁铁精矿的还原及熔分效果,当钠化比为1.2时,1 100℃还原60 min即可达到90%以上的金属化率,1 250℃以上的温度下熔分后,铁的收得率达到96%,钒在铁水中的富集率为75%。熔分渣在无酸环境下经湿法处理后TiO_2含量达到77%,经还原熔分去除铁后品位可进一步提升。     

TiO_2含量对含钛铁矿粉熔化行为的影响

为了更好地利用各种铁矿粉,使用"座滴法"研究了TiO_2含量对含钛铁矿粉的熔化行为。结果表明:试样收缩过程主要分为慢速和快速两个阶段;随着TiO_2含量的升高,除TiO_2含量为1%外,铁矿粉特征熔化温度呈现升高的趋势;TiO_2含量为1%时,铁矿粉特征熔化温度较低;随着TiO_2含量的升高,铁矿粉熔化时间呈现增加的趋势;TiO_2含量过高不利于降低烧结燃耗,综合考虑含钛铁矿粉特征温度和熔化时间,TiO_2含量应控制在3%以内。     

高炉炉缸区钒氧化物的还原试验

炉缸区钒氧化物的还原对钒的收得率具有重要影响。通过研究炉渣成分和温度对钒氧化物还原的影响,结果表明:二元碱度对钒氧化物还原影响显著,钒氧化物的还原率随着二元碱度的增加而增加;MgO、Al_2O_3含量增加,钒氧化物的还原率先升高后降低;TiO_2含量增加,钒氧化物的还原率降低,且TiO_2含量超过11%时钒氧化物的还原率大幅降低;钒氧化物的还原率随着温度的增加而升高。当承钢高炉渣的二元碱度1.2、Al_2O_3含量14%、MgO含量10%、TiO_2含量9%、炉渣温度控制1 500℃时,钒氧化物的还原达到最佳,还原率达到90%左右。     

攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿降低铁损的生产实践

攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿由于炉渣存在TiO2还原问题,炉渣粘稠,渣铁难分,入炉品位低,冶炼渣量大,炉前维护与出渣、出铁技术落后,高炉铁损高达5％～10％,远高于普通矿冶炼高炉铁损。通过采取优化控制炉渣成分与冶炼炉温,对炉前出渣、出铁进行系列改进,低品位冶炼强化技术,快速开停炉技术,新3＃高炉操作优化等措施,2012年铁损由5．76％降至5．41％,2013年铁损降至4．3％,取得了明显的技术效果与经济效益。     

冷却方式对钛渣成分及酸解性能的影响

采用干法粒化、水冷和空冷等方法研究了冷却方式对钛渣的成分、物相及酸解性能的影响。结果表明:不同冷却方式处理的钛渣中低价钛氧化物含量均有所降低,粒化渣中Ti_2O_3含量最低。冷却渣中主要物相是TiO_2和(Fe Mg)_xTi_yO_5,但粒化渣中TiO_2主要是金红石型,而水冷渣和空冷渣中TiO_2主要是锐钛型。冷却渣酸解率均低于现场渣,水冷渣与空冷渣酸解率分别为90.61%和92.46%;粒化渣酸解率仅74.72%,较现场渣酸解率相差近20%。     

攀钢高炉炉渣性能分析

攀钢高炉渣是典型的高钛型高炉渣,炉渣TiO₂质量分数超过20%,炉渣性能在很大程度上受渣中TiO₂还原程度的影响。攀钢高炉渣实际上是一种CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-TiO₂五元炉渣,渣中TiO₂质量分数目前约21%～22%。渣中硅酸盐相矿物约占70%～80%,钛酸盐相约占20%,其余矿物为金属铁和碳氮化钛固溶体。炉渣熔化性温度约1360～1380 ℃,炉渣熔化性温度区间一般约20～30℃。在正常炉况下,在高温下液态炉渣的黏度约0.5 Pa•s。TiO₂的还原对炉渣性能的影响机制和定量的关联性仍需进一步深入研究。     

熔渣中BaO和TiO2对钢液氮含量的影响

 为了研究熔渣中BaO和TiO2含量对钢液氮含量的影响,选用CaO SiO2 Al2O3系碱性渣作为基本成分,在此基础上添加BaO和TiO2,观察它们对钢液氮含量的影响。结果表明：在渣中添加BaO和TiO2可促进钢液脱氮,且钢液中氮含量随渣中BaO和TiO2含量的增加呈线性下降。     

Al2O3在钛渣中的行为

针对钛渣电炉建成投产初期生产过程中出现的各种现象，结合有关理论知识，分析了Al2O3在钛渣中的行为。认为当钛铁矿中Al2O3含量偏高时会导致高钛渣粘度增加，熔点升高，炉况恶化以及指标变坏，同时还会影响二氧化钛的富集及氯化工序的正常生产。