沉降电炉渣体系的熔化温度研究

本文采用Factsage软件的Phase Diagram模块对艾萨炼铜工艺电炉渣体系的初始熔化温度和完全熔化温度进行计算,同时分析了炉渣各组分对于熔化温度的影响规律。研究结果表明:电炉渣的完全熔化温度随着Al_2O_3、Fe_3O_4含量的升高迅速上升,CaO、SiO_2的含量对于熔化温度的影响不大;FeO含量的升高会使熔化温度大幅降低,通过采取一定的措施促进电炉渣中Fe_3O_4转变成FeO,可以显著降低熔化温度。实际生产中需要控制Al_2O_3的含量低于4.5%、Fe_3O_4的含量低于8%、MgO的含量低于4%,从而可确保电炉渣在操作温度下完全熔化。     

m(MgO)/m(Al_2O_3)对铁矿粉烧结矿相组成的影响

在准化学平衡条件下,通过相平衡实验研究了不同的m(MgO)/m(Al_2O_3)对含两种类型的Al_2O_3的铁矿粉烧结矿相组成的影响。利用X射线衍射及扫描电镜分别对试样进行了矿相组成分析和显微结构观察。实验结果表明:当温度为1300℃、二元碱度R=2.0时,含两种类型的Al_2O_3的铁矿粉主要矿相组成相近;随着m(MgO)/m(Al_2O_3)的增大,磁铁矿(Fe_3O_4)、硅酸盐(Ca_2SiO_4)、铁酸一钙(CaO·Fe_2O_3)等矿相含量有所升高;同时铁酸钙中固溶Al减少,铁酸钙形态由板片状向针状转变,并且产生富Mg的复合铁酸钙(SFCAM)。     

MgO和Al_2O_3含量对铁酸钙生成的影响

铁酸钙作为高碱度烧结矿的黏结相,对烧结矿冶金性能的影响极其重要。研究了其生成过程受MgO、Al_2O_3的影响。根据铁酸钙研究基础在CaO、Fe_2O_3固定配比原料中加入不同量的MgO和Al_2O_3,烧结后进行X射线衍射分析,并结合金相显微镜的观察,分析MgO、Al_2O_3的对铁酸钙生成的影响。研究表明:在0.5%～2.5%范围内,随MgO含量的增多,铁酸钙先增多后减少,在1.5%～2.0%取得最大值,且MgO含量为2.0%时,矿相结构较为理想;Al_2O_3可以促进铁酸钙中Fe_2O_3的固溶和二元铁酸钙中的液相生成,从而促进铁酸钙向复合铁酸钙转化。     

MgO/Al_2O_3对复合铁酸钙润湿性和黏度的影响

本文以烧结矿最主要粘结相复合铁酸钙为研究对象,探究了复合铁酸钙物性随MgO/Al_2O_3比值的变化规律。通过改变复合铁酸钙的MgO、Al_2O_3含量研究了不同配比组成的复合铁酸钙的黏度特性和其溶化后与Fe_2O_3间的润湿性。结果表明:同一温度下,复合铁酸钙的黏度随MgO/Al_2O_3比值的增大而减小;随MgO/Al_2O_3比值的增大,润湿角整体呈现先减小后增大的趋势,在MgO/Al_2O_3=0.66附近取得最小值。     

CaO-MgO_((snt))-MnO-FeO_n-SiO_2-P_2O_5渣系与铁液之间的磷平衡分配比

在MgO坩埚中于1600℃下进行了CaO=25～50％的CaO—MgO_(sat)—SiO_2—FeO_n(及少量MnO、Al_2O_3和CaF_2)渣系与铁液之间的L_p,平衡实验。通过多种回归方程的比较,得出该实验条件下磷平衡分配比的最佳表达式为 lg(％P)/[％P]=0.0491[(％CaO)+0.7(％MgO)]+2.5lg(％TFe)+0.5lg(％P_2O_5)-3.505 N=34,R=0.939,S=0.117其S值较Healy公式的(S±0.4)小。并且。(1)当[(％CaO)+0.7(％MgO)]/(％TFe)=2时,(％P)/[％P]值最大,(2)(％P)/[％P]随(％Fe_2O_3)/[(％Fe_2O_3)+[(％FeO)]的增大和(％SiO_2)的减少而增大的关系十分显著。从而提出生产中应控制(％TFe)=1/2[(％CaO)+0.7(％MgO)],提高(Fe_2O_3)含量和降低(SiO_2)含量。     

低SiO_2烧结矿的生产及在高炉上的使用

为降低烧结矿的含SiO_2量,神户厂采用了新的烧结造球工艺:即以低SiO_2褐铁矿作球核,以低SiO_2,低Al_2O_3铁精粉作粘附相;另外,适当提高烧结矿的碱度和MgO含量。采用这种工艺,神户厂烧结矿的SiO_2含量已由5.6%降到了4.9%。尽管低SiO_2烧结矿的RDI(低温还原粉化率)有所提高,但其还原性和高温性能有很大改善。神户3号高炉使用低SiO_2烧结矿后,尽管高炉上部透气性有所降低,但由于高炉下部透气性大大改善,使高炉料柱的总压损降低,从而为进一少增加焦炭负荷和喷煤量创造了条件。     

冶金镁砂、镁砖的光谱分析

我矿是镁质碱性耐火材料的基地,生产各种冶金镁砂、制砖镁砂、镁砖等耐火材料。控制其中的杂质、确定品位,是使冶金炉长寿的重要环节之一。以前,对镁砂、镁砖化学成分的分析用的是化学分析法。鉴于光谱分析在分析速度及经济上比化学分析优越,所以我室开始试验以光谱分析法分析镁砂、镁砖的化学成分。经过一年的实践,现在我矿所生产的镁砂和镁砖满足了生产的要求。镁砂和镁砖中的杂质是SiO_2、Al_2O_8、Fe_2O_8、CaO、MgO、MnO_2、其合量范围:SiO_2 2.0～4.0％,Al_2O_8 0.7～3.0％,Fe_2O_8 0.7～3.0％,CaO 1.0～4.0％,MgO 85.0～92.0％,MnO_2 0.05％左右。所要分析的成分:SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO、MgO,     

Al_2O_3和SiO_2对烧结液相生成影响的研究

通过研究Al_2O_3、SiO_2对烧结液相生成的影响及分析实际烧结生产中烧结矿Al_2O_3/SiO_2比值不同范围下对转鼓强度的影响,得出烧结配料Al_2O_3/SiO_2控制在0.30~0.355有利于烧结矿质量的提高。在此基础上,进一步探讨了马钢烧结配料Al_2O_3/SiO_2应该控制的水平及3个炼铁总厂烧结矿现Al_2O_3水平下SiO_2含量适宜的控制范围,并提出了针对性的调整建议。     

转炉初渣熔点正交试验

用正交试验法配制一系列多元渣系,测定这些渣系的熔点,最低的达到1272℃,所以合理选择含有多种组份的初渣,对初渣熔点的降低十分有利。影响初渣熔点的主要因素是CaO/SiO_2、MgO和Al_2O_3,次要因素是Fe_2O_3/ΣFeO、(CaO+0.7MgO)/ΣFeO、MnO和CaF_2。用Al_2O_3取代CaF_2的助熔作用是有意义的。     

MgO/Al2O3对烧结矿冶金性能的影响

采用实验室烧结杯试验装置,研究MgO/Al_2O_3在0.8～1.2时,MgO/Al_2O_3对烧结矿强度、粒度组成、RDI和RI的影响,采用金相显微镜和X-射线衍射仪对烧结矿微观结构和矿物组成进行分析。表明:随着MgO/Al_2O_3的增加,烧结矿强度呈先升高后降低的趋势,且当MgO/Al_2O_3为1.0时,强度最好,10～40 mm粒度所占比例为58.85%。随着MgO/Al_2O_3由0.8增加到1.2的过程中,烧结矿RDI得到改善,还原性变差。当MgO/Al_2O_3在0.9～1.0时,球团矿微观形貌和矿物组成较好,在此范围内,赤铁矿和复合铁酸钙数量较多,强度较好。在用进口矿和本地磁铁矿搭配烧结时,MgO/Al_2O_3控制在0.9～1.0范围内,微观形貌和冶金性能较好。     

MgO对赤铁矿压团还原膨胀性能的影响

为探究MgO对球团还原膨胀性能的影响机理,分阶段还原了添加不同MgO纯试剂的赤铁矿压团(Fe_2O_3→Fe_3O_4、Fe_3O_4→FeO和FeO→Fe三个阶段),同时利用扫描电镜对还原产物进行表征。结果表明,当压团添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,在还原第一阶段压团还原膨胀率分别为11.06%、5.63%、3.85%,随着MgO含量的增加压团还原膨胀率逐渐降低。还原第二阶段加入MgO的压团还原膨胀率依然随MgO含量的增加而降低。在还原第三阶段,MgO的添加抑制了铁晶须的生长,添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,压团还原膨胀率分别为28.33%、15.21%和10.91%。     

碱度对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响

采用Factsage 7.1热力学软件模拟计算了碱度对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响,并开展了不同碱度的烧结杯试验研究。研究表明:随着碱度增加,烧结矿理论液相生成量增加,液相黏度降低,液相中Fe_2O_3/CaO增加,铁酸钙形成条件改善。当碱度为1.95时,铁酸钙含量最高,CaO与Fe_2O_3结合形成稳定的铁酸钙粘结相,有利于减少Fe_2O_3发生还原粉化现象;而继续提高碱度至2.05时,颗粒较粗的褐铁矿和赤铁矿与CaO进一步接触、矿化,使烧结矿赤铁矿含量升高,铁酸钙和磁铁矿含量减少,液相黏度降低,孔隙率增大,烧结矿结构均匀性变差,导致烧结矿基体组织结构抵抗还原过程中产生的晶格畸变能力变差,粉化严重。综合考虑碱度对烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能的影响,在试验所用烧结原料条件下,烧结矿适宜碱度应控制为1.95。     

影响烧结矿各因素与FeO的量化关系研究

<正>据有关研究得出结论:a.随着SiO_2的升高,FeO含量也逐渐增加。然而由于产生的铁橄榄石和钙铁橄榄石系相应会影响到烧结矿的还原性和强度,应以实际生产需要为主,防止过度发展。b.在MgO、SiO_2不变的情况下,随着烧结矿碱度的提高,FeO含量会相应的下降,建议在生产中,相应提高CaO含量,生产主要以铁酸钙主要黏结相的烧结矿,这样有利于改善烧结矿还原性,降低固体燃耗。     

烧结过程中适宜CaO/Fe_2O_3与CaO/SiO_2的选择

文中阐明Fe_2O_3—SiO_2—CaO系中CaO/Fe_2O_3与CaO/SiO_2(碱度)的关系;把该相图人为地分为四个不同碱度与CaO/Fe_2O_3的特性区,并论述了各区矿相结构特征。建议在生产中应组织低CaO/Fe_2O_3高碱度烧结料进行生产,控制烧结矿中全铁含量≥45.54%,SiO_2含量≤12.17%,CaO含量以CaO/Fe_2O_3≈0.35(或CaO/TFe≈0.5时),可作为较佳比例范围,控制CaO/Fe_2O_3(?)0.7时,可作为CaO的最大极限含量,这样可以获得高产优质低能耗的烧结矿。     

MgO对铁矿石烧结过程中二次赤铁矿形成的影响

前人研究表明,二次赤铁矿是导致烧结矿低温还原粉化的主要因素,它的生成与烧结原料中MgO含量有关,但其影响机理尚不明确。通过热重法测定不同MgO和Fe_2O_3比例试样在升温-恒温-降温过程中质量变化,定量地了解MgO对Fe_2O_3向Fe_3O_4转变的影响。同时结合XRD分析和光学显微镜观察,揭示了矿物和相结构变化,研究了烧结过程中MgO对二次赤铁矿生成的抑制机理。结果表明,加入MgO后,它与Fe_2O_3反应形成了铁酸镁和含镁磁铁矿,前者促进了升温过程含镁磁铁矿生成,而后者低温下比磁铁矿更稳定,抑制了降温过程磁铁矿氧化,减少了二次赤铁矿的生成。因此,明确了加入少量MgO改善烧结矿低温还原粉化性能的主要原因。     

MgO/Al_2O_3对复合铁酸钙显微形貌和显微硬度的影响

高碱度烧结矿的主要粘结相为复合铁酸钙,铁酸钙的化学组成、微观结构与显微硬度对烧结矿质量具有重要影响,铁含量高的针状铁酸钙有利于改善烧结矿质量。本文通过冷场发射扫描电镜分析和显微硬度实验研究了不同MgO/Al_2O_3比值对复合铁酸钙化学组成、微观结构和显微硬度的影响。结果表明:当MgO/Al_2O_3为0.46～0.83范围内,随MgO/Al_2O_3比值的增大:复合铁酸钙显微硬度呈现先增大后减少的趋势,在0.6附近取得最大值;复合铁酸钙显微结构先是由块状向柱状、针状转变,再由针状向块状转变的过程,且分布更加均匀;铁元素的含量先增大后减小,其它元素的含量无明显变化规律,且当铁的含量较高时,复合铁酸钙呈现针状结构;当铁的含量较低时,复合铁酸钙为片状、块状或板块状结构。     

桃冲精矿对烧结矿冶金性能的影响

桃冲精矿含有褐铁矿和云母类脉石,这些矿物在高温下分解,可以降低烧结温度,增强烧结过程的氧化气氛,产生自由的α—Fe_2O_3,从而促进铁酸钙的大量生成,使磁铁矿晶体粒度变细,绕结矿孔隙度增加,明显地改善烧结矿的还原性能和荷重软化性能,为高炉增产节焦创造了条件,桃冲精矿的低Al_2O_3含量有助于改善烧结矿低温还原粉化性能,这有利于改善高炉块状带的透气性。     

烧结矿低温还原粉化与化学成分之间的相关性研究

通过对涟钢三烧现场烧结矿与低温还原粉化率(RDI_(+3.15mm))之间的相关性分析发现,烧结矿碱度、MgO含量、FeO含量与低温还原粉化率呈正相关性,碱度的相关性最强,FeO含量的相关性强度一般,MgO含量的相关性相对较弱。烧结矿Al_2O_3含量与低温还原粉化率则呈负相关性,相关性强度一般。     

w(Al_2O_3)/w(SiO_2)对烧结液相生成的影响研究

通过研究w(Al_2O_3)/w(SiO_2)对烧结液相生成的影响及分析实际烧结生产中烧结矿w(Al_2O_3)/w(SiO_2)不同范围对转鼓强度的影响,得出烧结配料w(Al_2O_3)/w(SiO_2)控制在0.300~0.355有利于烧结矿质量的提高。在此基础上,进一步探讨了马钢烧结配料w(Al_2O_3)/w(SiO_2)应该控制的水平及3个炼铁总厂烧结矿现w(Al_2O_3)下w(SiO_2)适宜的控制范围,并提出了针对性的调整建议。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3系精炼渣的活度计算模型

精炼渣系对钢中夹杂物的演变与去除有着重要影响,渣金反应导致铝脱氧钢中大量形成MgO-Al_2O_3夹杂物,危害钢材的表面质量与疲劳性能.为了降低渣中MgO的反应性,文中依据分子离子共存理论,建立了CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系精炼渣的活度计算模型,利用该模型,计算分析了渣中MgO含量、SiO_2含量、CaO/Al_2O_3和CaO/SiO_2对渣中MgO活度的影响规律.结果表明,增加Si O2含量可显著降低MgO活度.当MgO含量为10%时,控制CaO/Al_2O_3小于1和CaO/SiO_2小于0.6可有效降低MgO活度.