P含量对CaO-SiO2-P2O5-FetO-MgO渣系P固溶行为的影响及nC2S-C3P超重力分离

研究不同P含量对CaO-SiO2-P2O5-FetO-MgO渣系中P固溶行为的影响,并利用超重力分离出含P固溶体.采用XRD衍射仪和扫描电子显微镜(SEM-EDS)对不同P含量渣系在1350℃下的物相和微观结构进行表征分析.结果表明:不同P含量的渣系中都形成了nCa2SiO4-Ca3(PO4)2(nC2S-C3P)固溶...     

固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2饱和熔渣中的溶解及反应机理

摘要：为了深入了解非均相脱磷剂中固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2（C2S-C3P）饱和熔渣中的溶解及反应机理，采用静态浸入法和旋转圆柱法研究固体CaO在C2S-C3P饱和CaO-SiO2-FetO-P2O5（10%）渣中的溶解行为，运用FESEM/BSED EDS对固体CaO和熔渣界面进行了观察，分析了固体CaO与C2S-C3P饱和熔渣间的反应机理。结果表明，加强对熔池的搅拌，能够加快固体CaO在熔渣中的侵蚀速度和溶解速度；发现了固体CaO在饱和熔渣中的溶解数量受熔渣中FeO通过边界层向固体内部渗透深度的影响，FeO渗透深度越深，溶解越多；固体CaO先与熔渣中的硅和磷反应生成磷含量低的C2S-C3P固溶体，待一段时间后，最终生成磷含量高的Ca5(PO4)2SiO4。     

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5渣系脱磷影响因素的研究

为了提高转炉渣中CaO的利用率,降低转炉渣的碱度,通过试验研究了CaO粒度、粒状CaO的加入比例、温度和保温时间对含磷富集相的影响。结果表明,适当增大CaO的粒度有利于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的形成;当渣中粒状CaO的含量较低时,增加粒状CaO的加入比例,可促进渣中大颗粒固溶体的形成并减少渣中磷的含量,但当粒状CaO的含量较高时,2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体生成量减少;适当提高温度有利于脱磷反应的进行;随反应时间的延长,2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的粒径增大,而且固溶体中磷的含量也不断增加。     

CaO-SiO2-FeO-P2O5-MnO脱磷渣系中组元活度的计算

依据分子离子共存理论建立了CaO-SiO2-FeO-P2O5-MnO脱磷渣系组元的活度计算模型,并对影响2CaO·SiO2-3CaO·P2O5含磷固溶体生成的组元活度变化规律进行了分析.结果表明:在渣中添加MnO会降低2CaO·SiO2和3FeO·P2O5等组元的活度,从而抑制含磷固溶体的生成;随着熔渣碱度的增大、w(FeO)的增加及温度的提高,2CaO·SiO2的活度均呈先升高后降低的趋势,因此,过高的碱度、w(FeO)及温度均不利于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体的生成.     

LiO2对CaO—SiO2—MgO—Fe2O3—MnO2—P2O5精炼渣系脱磷的影响

在LiO2替代CaO-SiO2-MgO-Fe2O3-MnO2-P2O5精炼渣系中部分CaO的条件下，研究了LiO2含量、碱度及氧化性对钢液磷含量的影响。结果表明，在LiO2=15%,碱度（CaO LiO2)SiO2为2.0-2.5(Fe2O3 MnO2)为7%的条件下，该渣系对钢液的脱磷率在70%以上，控制钢液磷含量在0.009%以下。     

Li2O对CaO-SiO2-MgO-Fe2O3-MnO2-P2O5精炼渣系脱磷的影响

在Li2 O替代CaO SiO2 MgO Fe2 O3 MnO2 P2 O5精炼渣系中部分CaO的条件下 ,研究了Li2 O含量、碱度及氧化性对钢液磷含量的影响。结果表明 ,在Li2 O =15 % ,碱度 (CaO +Li2 O) /SiO2 为 2 .0～ 2 .5 ,(Fe2 O3 +MnO2 )为 7%的条件下 ,该渣系对钢液的脱磷率在 70 %以上 ,控制钢液磷含量在 0 .0 0 9%以下。     

Li2O对低氧化性钢包渣改性处理的实验研究

通过模拟低氧化性钢包渣组成,采用CaO-SiO2-Fe2O3-MnO2(2%)-MgO(6%)-P2O5(3%)系熔剂,在CaO/SiO2≤2.5,Fe2O3≤5%的范围内,用Li2O替代熔剂中CaO,测定Li2O对熔剂熔点和熔剂控制钢液回磷能力的影响。     

CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系脱磷行为

利用Factsage软件计算了Al2O3含量对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系熔点和黏度的影响,并通过实验研究了在1 400℃时,CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系对高磷铁水脱磷行为的影响.结果表明:渣中Al2O3的质量分数在3％～6％之间时,随着A12O3含量的增加,渣系的熔化温度迅速降低,进一步增加渣中的A12O3含量,渣系的熔化温度逐渐增加;Al2O3对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系的黏度影响不大;渣中Al2O3的质量分数在3％～6％之间变化时,渣系脱磷能力变化不是很大,脱磷率维持在91％左右,进一步增加渣系中A12O3的量,脱磷率逐渐下降;Al2O3对脱磷率产生影响可能是其改变了炉渣中液相所占比例,进而影响磷从铁水中向液相渣的传质过程.     

向CaO基熔剂中添加Li2O,Na2O,K2O和BaO对钢水回磷控制效果的影响

在1853K温度下,用强碱性氧化物Li2O,Na2O,K2O和BaO分别替代CaO-SiO2-Fe2O3-MnO2-MgO-P2O5系熔剂中的部分CaO,进行钢水回磷控制实验.结果表明,上述添加剂影响钢水脱磷效果的强弱顺序为Li2O＞Na2O＞K2O＞BaO.推荐Li2O作为CaO基实验熔剂的首选添加剂.确定钢水回磷控制用CaO基熔剂的优化组成为W(CaO+Li2O)/WSiO2=2.5,WLi2O=15%,W(Fe2O3+MnO2)≥2%.当W(Fe2O3+MnO2)=2%时,采用上述组成的熔剂可获得48.1%的脱磷率.向CaO基熔剂中添加10%～30%的Li2O后,其磷酸盐容量lgCp为20.32±0.22,比未添加Li2O时CaO基熔剂的最大磷酸盐容量值增加了0.5～1.0个数量级.     

高温下CaO—SiO2—FeO—MgO饱和—X渣系的泡沫性能

测量CaO-SiO2-FeO-Al2O3和CaO-SiO2-FeO-Al2O3MgO饱和－X（X＝Al2O3,MnO,P2O5和CaF2）渣系的泡沫性能是为了了解其泡沫特性,CaO-SiO2-FeO-10Al2O3渣（C／S＝0．93和1．2）渣系的泡沫化率随着FeO含量增加而减少,直到达20％为止。当FeO含量在20－40％时泡沫化率几乎恒定。熔渣粘度被认为是影响泡沫性能的主要因素,把Al2O3加入到硅酸盐熔渣中,因溶渣粘度增加,会造成泡沫化率增加;这可以用硅酸铝熔渣中Al2O3结构作用加以解释。在饱和MgO和Al2O3值渣系中,FeO相当于酸性氧化物,因为熔渣比饱和MgO和无Al2O3渣碱性更强。而这里FeO因为Al2O3提高了MgO在渣中溶解度而充当碱性氧化物。在饱和中加入MgO会减少泡沫化率,只是因为减少了熔渣粘度。但是,在熔渣中加入CaF2和P2O5会造成熔渣泡沫性能复杂;这可能是因为Marangoni效应。可以从如下的因次分析获得泡沫化率和熔渣的物理特性间的关系。∑＝214μ／√ρσ（关于CaO基渣系）∑＝999μ/√ρσ（关于饱和渣系MgO）泡沫高度可以认为是熔融铁脱碳率的函数,在电炉工艺中熔渣的泡沫作用可以作为脱碳率的函数加以讨论。     

Phosphorus Capacity of CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO Slag

The CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO slag occurs in the production process of Corex ironmaking technology.Most of its metallurgical properties,especially the phosphorus property,are different from the slag produced from blast furnace or converter.In order to explore the dephosphorization ability of CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO slag,its phosphorus capacity was measured at 1 673 Kby gas-slag-metal equilibrium technique.An iron crucible was used as the reaction vessel,Ag alloy with 0.2% P was used as the metal phase which equilibrated with CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FexO slag,and a constant flow of CO-CO2-N2 gas was used to provide oxygen partial pressure in the experiment.The effects of MgO,FexO and basicity on slag phosphorus capacity were investigated by single factor test.The results show that the phosphorus capacity rises firstly and then decreases with increasing MgO content under the condition of basicity 1.3,FexO content of 2% and Al2O3 content of 12%.The phosphorus value reaches maximum as the MgO content is 8%.When the basicity of slag is 1.1,MgO content is 10%,and Al2O3 is 12%,the phosphorus capacity increases with the increase of FexO content.The phosphorus capacity rises linearly when the basicity is increased from 1.1to 1.5.     

低氧分压条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系热力学性质的研究

以促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体生成的非均相脱磷工艺被视为未来实现转炉少渣冶炼的重要手段,但目前相关渣系热力学性质的研究较少,不能为合理解释非均相渣脱磷的机理提供理论依据.为此,本文利用FactSage热力学软件绘制了低氧分压(1mPa)条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系及其子体系的热力学相图,分析了不同温度下相平衡关系及液相线的变化规律.研究结果表明:升高温度可使体系中液相区及Ca_3(PO_4)_2初晶区的范围扩大,但会导致α'-Ca_2SiO_4的初晶区缩小以及Ca_2Fe_2O_5等物相的消失;降低氧分压可使体系的液相区缩小,并向高FeO的方向收缩;CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系中存在较大的α'-Ca_2SiO_4与Ca_3(PO_4)_2共存区,尤其是α'-Ca_2SiO_4,Ca_3(PO_4)_2与Ca_2Fe_2O_5的三相共存区可极大地促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体的生成.     

Separation and Recovery of Phosphorus from P-bear-ing Steelmaking Slag

In order to recycle the phosphorus from P-bearing steelmaking slag, the influences of magnetic field inten- sities, slag particle sizes and slag compositions were investigated by magnetic separation experiments. SiO2, A1203 and TiO2 melting modification of converter slag was made respectively and phosphorus-rich phase was extracted by magnetic separation. The results show that MgO, MnO, Na2 0 and CaF2 have little effect on the phosphorus recovery, whereas the addition of SiO2, Al2 03, and TiO2 has great effect on phosphorus enrichment in slag and magnetic separation. With adding the reagent of SiO2 Al2 03 and TiO2, recycled non-magnetic substances are increased obviously and P2 05 content in nowmagnetic substances and phosphorus recovery rate are also increased. The phosphorus recovery rates of modified slag No. 8 （SiO2 modification）, slag No. 10 （AI2 03 modification） and slag No. 11 （TiO2 modification） are 84.75 %, 82.16 % and 74.46 %, respectively. Then, most of phosphorus was recycled.     

CaO-SiO2-FeOx及CaO-SiO2-P2O5-FeOx渣系热力学性质的研究

CaO-SiO2-FeOx三元渣系和CaO-SiO2-P2O5-FeOx四元渣系是转炉脱磷用渣的主要子渣系,研究这两种渣系的热力学性质可为脱磷渣的高效利用提供理论依据。利于相图软件FactSage分别绘制了这两种渣系的相图,并分析了温度和氧分压对体系相平衡关系和液相线的影响规律。分析结果表明:升高温度会使这两种渣系的液相区扩大,初晶相稳定区域显著减小;降低氧分压会导致尖晶石固溶体相的初晶区消失,磷石英(SiO2)、伪硅灰石(CaSiO3)、α’-Ca2SiO4固溶体相减小。     

CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3脱磷渣系中组元活度的计算

2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5含磷固溶体的生成可提高转炉液相渣的脱磷能力,减少渣量.但目前CaO-SiO_2-FeO-P_2O_5-Al_2O_3渣系中各组元活度的变化规律尚不明确,无法为分析含磷固溶体的形成机理提供理论依据.为此,本文依据分子离子共存理论建立了熔渣组元的活度模型,分析了不同条件下组元活度的变化规律.结果表明:随渣中Al_2O_3含量的增加,2CaO·SiO_2、3CaO·P_2O_5、3FeO·P_2O_5的活度逐渐降低;随着碱度的增大,3CaO·P_2O_5的活度升高,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5的活度则呈先升高后降低的趋势;随着渣中FeO含量的增加,2CaO·SiO_2、3FeO·P_2O_5及CaO·Al_2O_3的活度逐渐增大,并在w(FeO)为15%时达到最大值,之后逐渐降低;升高温度会导致CaO、3CaO·SiO_2的活度增大,2CaO·SiO_2的活度降低.     

基于高FeO转炉渣的钢液脱磷行为

 为了研究在转炉冶炼中高FeO转炉渣条件下钢液的脱磷行为,采用双联法在某钢厂300 t脱磷转炉上展开高氧化性转炉渣脱磷工业试验。通过理论分析并结合XRD、拉曼光谱分析等手段,研究了脱磷温度、转炉渣矿相结构以及终渣成分等因素对高FeO转炉渣条件下钢液的脱磷的影响。通过热力学公式计算发现,脱磷转炉最佳理论脱磷温度约为1 675 K。对比分析了不同脱磷效果的转炉渣的矿相结构,结果表明,2CaO·SiO₂和3CaO·P₂O₅矿相结构有利于脱磷反应的进行,3CaO·SiO₂对脱磷效果的影响不明显;Si—O—Si键和[FeO₄]键特征峰面积越大,Q0和Q2单元特征峰面积越小,脱磷效果越好。最后研究了脱磷炉钢液脱磷率≥60%时终渣成分的最佳控制工艺参数,碱度R为1.05～1.30,w([FeO])为33%～37%,w([MgO])≤3.0%,w([MnO])为4.3%～5.4%。本研究可以为钢铁企业采用双联法开发超低磷钢提供理论依据和技术指导。     

连铸保护渣组分对粘度的影响

根据合金钢连铸保护渣多组分组成特点,设计了CaO-SiO2-Na2O-CaF2-Al2O3-MgO-MnO-BaO渣系,研究了该渣系组成与粘度的关系。研究结果表明,该渣系保护渣的粘度在CaO/SiO2=0.6~1.1、CaF2=5%~15%、Na2O=2%~10%、MgO=0~5%、MnO=0~5%、BaO=0~7%范围内随着含量增加而降低;在MgO=5%~8%、MnO=5%~8%、BaO=7%~12%范围内,连铸保护渣的粘度基本不变。通过研究还得出了粘度与组分之间的回归方程,对连铸保护渣的设计具有积极的指导意义。     

二元碱度和Al_2O_3对CaO-SiO_2-FeO-Fe_2O_3-P_2O_5-Al_2O_3-MgO-MnO钢渣中磷酸盐富集的影响

以八元CaO-SiO_2-FeO-Fe_2O_3-P_2O_5-Al_2O_3-MgO-MnO钢渣体系为研究对象,结合热力学计算和实验检测,分析了二元碱度B和Al_2O_3含量对八元钢渣系中磷酸盐富集行为的影响。结果表明:钢渣二元碱度和Al_2O_3含量直接影响钢渣中f-C2S的生成量,进而影响磷酸盐富集相nC_2S-C_3P内P_2O_5的含量。随着二元碱度从1.3提高至2.5,磷酸盐富集率增大,磷酸盐富集相nC2S-C3P中的P_2O_5含量呈现先迅速增大(B从1.3至1.7),然后逐渐减小(B从1.8至2.5)的趋势。当二元碱度和Al_2O_3质量分数分别控制在1.7和12%时,即当满足四元碱度R为1.23时,此八元钢渣体系有较好的磷酸盐富集效果,磷酸盐富集相nC_2S-C_3P内的P_2O_5的质量分数可以达到24.23%。