烧结循环使用转炉渣磷富集的探讨

从探明转炉渣返回烧结循环使用后磷的富集规律出发，对高炉炼铁和转炉烧钢各生产工艺的磷平衡进行了分析，推导了磷平衡方程式和产生磷平衡现象的条件，并且以宝钢烧结使用转炉的磷富集为例进行了实际计算。     

高磷转炉渣中磷的富集行为研究

为了实现高磷转炉渣中磷的有效富集, 以P₂O₅质量分数为10%的Ca O-Si O₂-Fe₂O₃-P₂O₅-MgO-MnO炉渣为研究对象, 通过实验室热态实验研究了高磷转炉渣中磷的赋存形式, 探讨了炉渣碱度和Fe₂O₃含量对高磷转炉渣中磷的富集行为的影响.结果表明:在高磷转炉渣中磷元素主要以n2CaO·Si O₂-3CaO·P₂O₅ (n C₂S-C₃P) 固溶体的形式存在, 炉渣碱度和Fe₂O₃含量变化对其赋存形式没有影响.炉渣碱度变化会影响2CaO·Si O₂的生成量, 碱度太高或太低, 均不利于渣中磷向富磷相富集, 控制炉渣碱度在1.5¹.8之间有利于渣中磷元素的充分富集.增加渣中Fe₂O₃含量, 可以减少2CaO·Si O₂的析出量, 提高富磷相中P₂O₅的含量, 有利于渣中磷元素的富集.     

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。     

二氧化钛改质对含磷转炉渣中磷富集行为的影响

为了有效富集含磷转炉渣中磷,通过TiO₂熔融改质研究了磷富集行为,对TiO₂改质过程进行了热力学探讨,同时对实验炉渣进行磁选分离提取了富磷相.在1623 K条件下,随着渣中TiO₂含量的增加,渣中先期析出的n2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅（以下简记nC₂S-C₃P）固溶体与TiO₂不断反应析出CaSiTiO₅、CaTiO₃和高磷固溶体（n'C₂S-C₃P,n'<n）,先期析出的nC₂S-C₃P固溶体会随着TiO₂含量的增加而逐渐减少甚至消失,如渣中TiO₂含量进一步增加或过量,前述反应生成的高磷固溶体（n'C₂S-C₃P）继续与TiO₂反应,从而使富磷相中磷含量进一步提高.经350mT磁场强度下磁选后,改性后的渣中收集到的非磁性物较原渣提高了23.84%,P₂O₅分配比由0.96增加到2.92,分离的非磁性物占炉渣总量的65.43%,渣中74.46%的磷进入收集的非磁性物中,实现了绝大部分磷元素的回收利用.     

转炉钢渣磷富集与应用的技术研究

介绍了目前转炉钢渣磷富集的技术与研究现状及主要存在的问题,在对钢渣中磷的赋存状态分析的基础上,以回收高品位磷资源为主要目的,提出通过对转炉钢渣进行熔融改质处理,实现钢渣中磷的充分富集,促进形成高品位大结晶的富磷相。本研究对促进企业节能减排和冶金废渣高效综合利用等具有重要意义。     

转炉渣气化脱磷后再用于脱磷基础研究

为保证转炉熔渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在实验室进行了气化脱磷炉渣作为返料用于造渣脱磷的热态试验。研究结果表明:气化脱磷渣具备高氧化钙、高碱度、低P_2O_5、高FeO的特点,不需经历成渣过程,可直接用于二次脱磷;采用气化脱磷渣进行铁水脱磷试验时,随着试验温度的提高,铁水终点磷含量呈增大趋势,1 500℃下终点铁水w(P)仅为0.067%,对应的脱磷率为40%;对比气化脱磷渣和配制脱磷剂炉次的脱磷速度可知,在反应前期,气化脱磷渣成渣速度快,气化脱磷渣炉次的铁水磷含量低于配制脱磷剂炉次;但受限于磷容量,气化脱磷渣的终点脱磷效果不如所配脱磷剂,因此建议在工业试验中可将气化脱磷渣与新造渣剂搭配使用,在保证脱磷效果同时,减少造渣料消耗。     

转炉双渣操作炉渣中磷微区分布规律

对转炉双渣操作时的前期渣和终点渣中微观区域里磷的微观富集规律进行了研究,发现微区碱度Rm为2.0～2.5的微区中磷的富集程度最高;前期渣和终点渣中钙质量分数分别为16%～20%、33%～37%的微区中磷质量分数较高;微区磷富集与硅质量分数关系密切,终点渣微区中硅质量分数为9%～12%、前期渣微区中硅质量分数为13%～14%时,磷质量分数最高;微区铁质量分数对磷富集的影响明确,铁质量分数为5%～9%时磷质量分数最大;镁质量分数低的微区中磷质量分数较高。     

利用转炉渣对铁水脱磷的动力学

在实验室条件下，模拟转炉渣组成，利用CaO-SiQ-Fe2O3-MnO2-MgO-P2O5-Al2O3-CaF2系熔剂对铁水进行脱磷预处理。实验发现：随着预处理时间的延长，铁水发生回磷反应。在铁水回磷状态下，测定了磷在渣中的传质系数。讨论了回磷原因和抑制铁水回磷反应的措施。在此基础上，确定了合适的铁水脱磷预处理时间和转炉渣的优化组成。     

磷在多相脱磷转炉渣中的分布

 为了研究碱度、TFe含量对炉渣物相以及磷在不同物相中分布的影响,对3种不同成分脱磷转炉渣的微观结构进行形貌和成分分析对比。当炉渣中FeO含量较高、碱度中等时,炉渣在冶炼过程高温状态下处于液态,在取样空冷条件下析出FeO含量高的枝状晶体结构和CaO-SiO₂-(FeO)基体相,基体相中P₂O₅质量分数约为6.5%。当炉渣中FeO含量较低、碱度较低时,炉渣在冶炼过程高温状态下处于液态,在取样空冷条件下析出相和炉渣总成分相差不大。当炉渣的碱度中等、TFe含量控制合适的情况下,炉渣在冶炼过程高温状态下处于固液共存区域,形成液相和2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体,固溶体中P₂O₅质量分数为30%～40%。当炉渣处于C₂S和液相渣的共存区域时,2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体的析出使得炉渣液相中P₂O₅活度降低,使得铁水中磷向液相渣中传递,脱磷反应程度更高,脱磷效果较好。     

碳酸锰矿石与围岩中磷的赋存状态及富集规律

本文介绍了对湘潭锰矿碳酸锰矿石及其围岩中磷的赋存状态和富集规律这一专题研究的初步成果。     

从多相脱磷炉渣中研究磷富集相的磁分离

作者发现在实际铁水预处理废渣（脱磷炉渣）中,磷具有极强的偏析性,通常以3CaO·P2O5-2CaO·SiO2固溶体形式存在于FeO—CaO—SiO2基体中。由于它们的磁性能明显不同,因此有可能借助于超导强磁场的作用将它们分离。为了研究磁场强度、炉渣颗粒尺寸等的影响,采用模拟脱磷炉渣（18．1FetO-49．5CaO-20．3SiO2-6．6P2O5-2．5MnO-5．5MgO％）完成了有关磁分离的试验,超导磁场强度为0．5～2．5T。在强磁场作用下,回收的炉渣质量变得更好,因为其中仅有少量的FetO基体相,当其质量变差时,回收的炉渣数量也随之下降。然而,通过重复此操作过程可提高回收的炉渣数量。在现有试验中,当磁场强度为0．5T时,能够回收大约65％的磷富集相,FetO基体相不足10％,炉渣颗粒尺寸小于35um,水／炉渣比为32,采用单一工序操作。回收炉渣中的P2O5含量接近于初始渣中的磷富集相,经过磁分离后炉渣中的FeO含量明显减少。     

转炉渣气化脱磷技术研究

转炉渣是转炉炼钢过程中产生的固体废弃物。介绍了转炉渣的组成、应用及一些常规的处理方法,重点介绍了气化脱磷技术的研究现状、工艺特点及华北理工大学在转炉渣气化脱磷技术方面所取得的实验成果。     

转炉渣用于铁水脱磷的试验研究

在实验室利用转炉渣配制的铁水脱磷剂进行铁水预脱磷试验，测定了脱磷剂组成等因素对脱磷率的影响。结果表明：在铁水脱磷前[Si]≤0．15％条件下，当脱磷剂中转炉渣配比为80％时，相应铁水脱磷率约为78％；Fe2O3和BaCO3代替转炉渣的合适替代量分别约为5％和10％；脱磷剂中（P2O5）含量的增加会导致脱磷率的显著降低，其影响关系式为：ηp（％）=84．01—4．60（P2O5％）。     

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%。     

生物质灰渣改质对钢渣中磷富集行为的影响

随着天然磷矿石资源的日益枯竭,转炉钢渣中的磷已被视为重要的替代资源之一,其回收利用越来越受到重视。利用生物质灰渣中氧化钾含量高的特点,研究了其改质钢渣对含磷固溶体生成及磷元素富集行为的影响,并通过水化实验分析了改质前后磷的浸出情况。结果表明：添加生物质灰渣可促进钢渣中2Ca O·Si O₂-3Ca O·P₂O₅固溶体体积增大及磷的富集,并最终生成新的2Ca O·Si O₂-2K₂O·Ca O·P₂O₅固溶体;相比于草莓和番茄灰渣,大豆灰渣改质后含磷固溶体生成量较高,磷的浸出效果最好。     

转炉渣中氧化磷对铁水脱磷影响的研究

以转炉渣为基础渣,在实验室测定了CaF2、P2O5质量分数变化对转炉渣熔点的影响。依据测定结果,利用转炉渣配制适合铁水脱磷要求的脱磷剂进行了铁水预脱磷实验,结合相关的转炉脱磷研究结果,分析了脱磷剂中P2O5对脱磷的影响,提出了对最终外排炉渣中的质量分数要求。在1350 ℃温度条件下,w（P2O5）＝166％转炉渣为基础的脱磷剂,对预脱硅处理后的铁水,脱磷剂加入10％时可取得约77％的脱磷率。脱磷剂中w（P2O5）＜75％时可取得60％以上的脱磷率。     

转炉吹炼高锰低磷硫铁水时的合理炉渣组成及其对炉龄的影响

通过渣浸的正交试验，考察了酒钢30t顶吹转炉的现行造渣制度，并确定出有利于提高镁碳砖使用寿命的初渣和终渣的台理组成。在其他条件大致相同的情况下，优化的炉潼组成使炉龄显著提高。     

低硅铁水对转炉脱磷的影响

截戈文公司的第二氧气炼钢厂在低硅脱磷方面取得了很在进展，其方法是通过增加返回转炉中的转炉／钢包渣的比例，来防止含二价或三价硅酸钙的“干”渣形成。调整后的炉渣增加了容积，因而加快了渣－金属之间的反应，同时炉渣中Ａｌ含量增加，当铝含量不超过３．５％时有助于脱磷。     

从含稀有金属炉渣中富集稀有金属的研究

采用不同条件浸出某含稀有金属炉渣,考察浸出条件对炉渣中氧化铝、氧化硅、氧化钙浸出率的影响。结果表明,采用稀酸浸出可以将稀土、铌、钛的品位分别提高到8.62%、5.40%、25.06%;采用"碳酸钠焙烧—水浸—酸浸"可以使稀土、铌、钛的品位分别提高到15.40%、9.97%、33.86%,稀土、铌、钛的直收率分别达到94.11%、94.27%、80.52%。