高铝高炉渣系的熔化特性

 为了掌握高Al₂O₃条件下(w(Al₂O₃)为15%以上)高炉渣系的熔化特性,利用差式扫描量热仪分析了不同w(MgO)/w(Al₂O₃)、碱度(R)以及w(Al₂O₃)对高铝高炉渣的熔化温度及熔化热的影响。试验结果表明,炉渣熔化开始温度为1 248～1 291 ℃、熔化结束温度为1 432～1 485 ℃、熔化热为137～211 J/g;当w(Al₂O₃)=15%、高w(MgO)/w(Al₂O₃)时,发生了共晶逆反应,导致高炉炉渣熔化开始温度逐渐降低,但由于高炉炉渣的液相线温度基本未变,所以炉渣熔化结束温度基本未发生改变;w(Al₂O₃)为20%时,随着w(MgO)/w(Al₂O₃)的增加,炉渣中易生成熔点较高的镁铝尖晶石,导致高炉炉渣熔化开始温度逐渐增大,与此同时,炉渣液相线温度逐渐降低,导致炉渣熔化结束温度逐渐降低;随着碱度R的增加,高炉炉渣中生成了具有高熔点的化合物、炉渣的液相线温度升高,使得高炉炉渣的熔化开始温度逐渐增加、炉渣熔化结束温度逐渐升高;随着w(Al₂O₃)的增加,发生了共晶逆反应,故炉渣的熔化开始温度逐渐降低,而随着w(Al₂O₃)的增加,炉渣中键能较大的Al—O键增多,需要在更高温度下才能实现炉渣的最终熔化,即熔化结束温度逐渐增加;随着w(MgO)/w(Al₂O₃)、R以及w(Al₂O₃)的增加,炉渣熔化热逐渐增多。分析认为,随着R的增加,炉渣中有高熔点化合物的生成,熔化热增加;随着炉渣中w(Al₂O₃)的增加,炉渣中Al—O键增多,解聚破坏熔渣结构消耗的热量增多;而随着w(MgO)/w(Al₂O₃)增加,高熔点化合物的生成或熔化开始温度降低,造成熔化热增加。     

Al2O3对高炉渣性能和结构的影响及其应用

为了解决高铝矿高炉冶炼时炉渣流动性差、渣铁难分、软熔带透气性变差等问题,基于邯钢高炉炉渣成分变化区间,结合理论计算和试验,研究了Al₂O₃含量对炉渣成分、性能的影响,获得了炉渣中Al₂O₃质量分数为15%～18%时适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al₂O₃))和二元碱度调控区间,并将研究结果用于指导邯钢高炉高铝矿冶炼。研究结果表明,在Al₂O₃质量分数由15%增加到16%过程中,炉渣黏度随炉渣结构复杂化而逐渐增加,当温度为1 500℃时炉渣黏度一般小于0.4 Pa·s,不会影响高炉正常冶炼;当Al₂O₃质量分数由16%增加到17%时,由于炉渣结构不断复杂化以及高熔点镁铝尖晶石相的析出,造成炉渣黏度陡增,此时炉渣二元碱度为1.25～1.30,渣中镁铝比为0.4～0.6,能够保证邯钢2号、8号高炉的炉况稳定和冶炼指标。当Al₂O₃...     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系渣铁间硫分配比热力学模型

 为了探明高炉渣系组成对高炉渣脱硫能力的影响,根据分子-离子共存理论,建立了CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃高炉渣系与铁液间硫分配比的热力学模型,利用试验测定值对其进行验证与修正,探究碱度R、w((MgO))/w((Al₂O₃))和w((Al₂O₃))对炉渣脱硫能力的影响。研究结果表明,修正后的CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃高炉渣系硫分配比(L_S)热力学模型能较好地预测熔渣的脱硫能力,修正后的相对误差为8%,较修正前的相对误差降低了11%;当w((MgO))/w((Al₂O₃))=0.25~0.45,w((Al₂O₃))=15%时,随着碱度R的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)增大;当w((Al₂O₃))=15%,R=1.15~1.25时,随着w((MgO))/w((Al₂O₃))的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)增大;当w((MgO))/w((Al₂O₃))=0.25~0.45,R=1.20时,随着w((Al₂O₃))的增加,炉渣的脱硫能力(L_S)减小,故高Al₂O₃条件下应适当增加炉渣中的w((MgO))/w((Al₂O₃))。     

超高TiO2高炉渣黏度及熔化性温度

 提高高炉炉料中钒钛磁铁矿的配比(大于80%,甚至达到100%)对于实现攀西地区钒钛磁铁矿资源的深度开发与综合利用意义重大。针对高配比钒钛矿带来超高TiO₂高炉渣的情况,提出了“以镁代钙”的新造渣理念。系统地研究了w(TiO₂)和w(MgO)/ w(CaO) 对CaO-SiO₂-TiO₂-MgO-Al₂O₃渣系黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明,惰性气氛下,随着w(TiO₂)从20%增加到34%,炉渣黏度逐渐减小;随着w(MgO)/ w(CaO) 从0.32增加到0.65,炉渣黏度略有增大。炉渣熔化性温度随着w(TiO₂)增加先升高后降低。“以镁代钙” w(MgO)/ w(CaO) 在0.32～0.65范围内增加时,熔化性温度呈先明显降低后略有升高的趋势, w(MgO)/ w(CaO)在0.57附近时,(w(MgO)为12%)炉渣熔化性温度达到最低点,降低幅度约为50 ℃。“以镁代钙”使得炉渣液相区从钙钛矿析出区域附近逐渐移至钙钛矿相与镁铝尖晶石相之间宽阔的区域。采用“以镁代钙” w(MgO)/ w(CaO) 造渣理念对降低超高TiO₂高炉渣熔化性温度具有可行性。     

硫化铅精矿搭配硫尾矿渣富氧顶吹炼铅渣型理论分析

基于富氧顶吹直接炼铅技术,提出硫化铅精矿搭配硫尾矿渣炼铅工艺,以实现硫尾矿渣的综合利用。熔炼过程渣型决定了炉渣的性质,进而影响熔炼过程能否顺利进行。根据熔炼过程渣相组成特点,以PbO-FeO-Fe₂O₃-SiO₂-CaO-ZnO渣系为研究对象,采用FactSage热力学软件计算并绘制该渣系相图。研究温度、w(Fe)/w(SiO₂)、w(CaO)/w(SiO₂)及ZnO质量分数等因素对炉渣熔化温度及液相生成区的影响。理论研究表明,w(CaO)/w(SiO₂)的变化对炉渣熔化温度的影响与w(Fe)/w(SiO₂)不同,且w(CaO)/w(SiO₂)影响更为显著。炉渣中ZnO质量分数在6%~14%范围内增大时,炉渣的熔化温度变化较小;但当ZnO质量分数进一步增大时,炉渣的液相区逐步减小。在保证熔炼过程顺利进行的前提下,渣中ZnO的质量分数可控制在8%~10%范围内,有利于增大炉渣的液相区面积。验证试验表明,在熔炼温度为1 150 ℃、w(CaO)/w(SiO₂)= 0.3、w(Fe)/w(SiO₂) =0.8条件下,采用富氧顶吹熔炼处理硫化铅精矿搭配硫尾矿渣可顺利进行,熔炼过程金属直收率为8%,渣中铅质量分数可达49.12%,烟尘率为13.18%。     

w(MgO)/w(Al2O3)对复合炉料熔滴性能的影响

 高炉炉料中适宜的w(MgO)/w(Al₂O₃)可以提高炉渣的冶金性能,有利于高炉的冶炼,以达到增产、节能和降耗的目的。为探究MgO质量分数对复合炉料性能的影响,在试验过程中分别改变复合炉料内烧结矿、球团矿的w(MgO)/w(Al₂O₃),使用高温熔滴炉检测其熔滴性能,并对未滴落物进行XRD、SEM-EDS检测,探究渣中成分和分布规律,最终得到合理的MgO配分结构。试验结果表明,烧结矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)由0.8增加至1.2的过程中,滴落温度先减小后增大,软熔带位置不断下移并呈现先变窄后变宽的趋势,镁硅钙石和镁黄长石的含量不断增大,而尖晶石和方镁石含量在w(MgO)/w(Al₂O₃)超过1.0后逐渐增大;球团矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)由1.39增加至2.09的过程中,熔化区间先减小后增大,软熔带先上移后下降。烧结矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)为1.0、球团矿中w(MgO)/w(Al₂O₃)为1.74时,熔滴特征值为95.55 kPa·℃,复合炉料熔滴性能最佳,有利于高炉顺行。     

高炉炉渣滞留量水模试验及分析

模拟高炉炉渣排放情况,设计开展水模试验,对炉渣滞留量影响因素进行分析。结果表明：油的黏度大,油的滞留量大;空隙度大,油的滞留量大;浮起高度大,油的滞留量小。由此可知,炉渣黏度降低、焦炭热强度提高和铁口数量增加有利于降低铁水带渣量;炉底死焦堆浮起高度越大越有利于炉渣排放。     

LF两步造渣工艺对C82DA钢中硫和铝的影响

 为了研究工艺对C82DA钢中硫和铝的影响,对帘线钢在LF精炼过程脱硫控铝进行了研究。结果表明,随着精炼碱度的降低脱硫率越来越低,碱度约为1.6时,渣中w((Fe_tO)+(MnO))约为1%,基本达到脱硫的临界值;碱度约为1.2时,随着精炼的进行开始回硫,钢液中w([Al_s])随着碱度的降低逐渐降低;碱度约为2.2时,w([Al_s])降幅显著;碱度小于1.6时,对铝的影响不明显。精炼炉采取两步造渣工艺,精炼前期高碱度渣系脱硫,精炼后期降低碱度,钢液中铝含量降低。当碱度从2.2降低至1.2时,钢液中w([S]) 和w([Al_s])分别控制在0.011%和0.001 6%。     

TiO2对高铝高炉渣性能和结构的影响研究

随着国内各钢铁企业高炉配加经济性较高的高铝原料的增加,炉渣中Al₂O₃含量增加,渣铁流动性变差,给高炉冶炼带来一系列问题。以CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-TiO₂五元渣系为研究对象,通过相图理论计算结合试验研究和炉渣结构分析,研究了高铝渣中不同TiO₂含量(低钛:5%,中钛:15%,高钛:25%)对高铝高炉渣黏度、熔化性温度的影响,并通过炉渣结构研究解析了影响炉渣物化性能的原因。结果表明:固定碱度R₂为1.25,TiO₂质量分数增加至25%过程中,炉渣熔化温度先下降后增高,当Ti0₂质量分数为7%时,炉渣液相析出相由斜长石类的钙铝硅酸盐(Ca₂Al₂SiO₇)转变为高熔点钛酸钙(CaTiO₃),其熔点为1975℃,炉渣熔化温度增加;TiO₂含量由低钛5%...     

高炉渣适宜镁铝比分段管控的分析与应用

 为了给现代高炉渣适宜镁铝比(w(MgO)/w(Al2O3))提供理论依据,定性定量地指导高炉操作,针对高炉渣的适宜镁铝比问题展开研究。首先,分析了高炉渣中MgO的必要性,即在现代化大高炉的冶炼条件下,随着高Al2O3外矿用量的增加,炉渣中含有适宜的MgO是必须的。炉渣合理镁铝比可根据Al2O3质量分数不同进行分段管控：当渣中w(Al2O3)小于14%时,MgO可根据生产要求添加;w(Al2O3)为15%～17%时,适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al2O3))应控制在0.40～0.50,但需注意炉温的影响;当渣中w(Al2O3)大于18%时,适宜的镁铝比应控制在0.45～0.55。在理论分析与试验研究的基础上,进行了工业化应用试验。试验期炉渣镁铝比由0.51降低至0.47,高炉焦比由363.39降低至357.82 kg/t,综合燃料比由495.23降低至试验期的494.18 kg/t,取得了良好的技术经济指标,证明了现代高炉渣镁铝比分段管控技术的正确性和可应用性。     

含钛高炉渣黏度和熔化性能

基于混料试验中单纯形质心法建立了CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-2%TiO₂渣黏度和熔化性能预测模型,利用预测模型、FactSage和X射线衍射(XRD)研究了不同w(Al₂O₃)含钛炉渣的冶金性能,并探讨了高Al₂O₃炉渣中w(MgO)/w(Al₂O₃)对黏度和熔化性能的影响。结果表明,炉渣黏度和熔化性能预测模型具有较高的精度,误差分别小于5%和2%。随着Al₂O₃质量分数由10%增加至18%,黏度(η)、熔化性温度(t_M)和液相线温度(t_L)均升高;低熔点相黄长石(Melilite)开始析出温度和析出量逐渐增大,高熔点相钙钛矿(CaTiO₃)和低熔点相硅灰石(CaSiO₃)开始析出温度先增大后减小,还析出了少量高熔点相尖晶石。当A...     

Application and analysis of slag holdup model in BF deadman

The operation of blast furnace is considerably influenced by slag performance, particularly in BF hearth. Slag holdup in deadman has negative effects on hearth, such as sharp peripheral flow of hot metal and carbon brick erosion. Therefore, it is urgent to monitor the slag holdup. In this paper, a slag holdup model was proposed to give a transient snapshot of the internal state of BF. Based on the analysis of practical example of Jingtang (Hebei, China) No. 1 blast furnace, three typical models and the slag holdup model were compared. Furthermore, the effects of slag basicity(CaO/SiO₂), MgO/Al₂O₃ ratio, temperature of hot metal, diameter of coke, shape factor of coke and voidage of deadman on slag holdup were investigated. The results show that current slag holdup model can timely predict the general trend of the permeability of the deadman and internal state of hearth. In addition, the influence extent of the six factors which affect the slag holdup is in the following order (from large to small effect): the voidage of deadman, shape factor of coke, diameter of coke, basicity(CaO/SiO₂), MgO/Al₂O₃ ratio, temperature of hot metal. The weighting ratio of these factors is 1:0.92:0.69:0.69:0.38:0.23.     

Al2O3对高炉渣物化性能和结构影响研究综述

随着优质铁矿资源的消耗,钢铁企业可利用铁矿原料品位逐渐降低,高铝质铁矿原料的应用导致高炉渣中Al₂O₃质量分数增加,已影响到高炉的正常操作。着重阐明Al₂O₃对高炉渣物理化学性能和结构的影响,为高铝原料的高炉冶炼提供科学依据和理论指导。首先说明了Al₂O₃质量分数对高炉渣熔化性温度、黏度、密度、表面张力和脱硫能力的影响,讨论了铝硅酸盐炉渣的结构以及Al₂O₃在炉渣结构中扮演的角色,并结合结构信息分析了炉渣结构与物理化学性质之间的关系。探讨了目前针对高Al₂O₃质量分数渣系高炉冶炼的工艺和可能的基于铝硅酸盐基高炉渣的造渣制度。     

基于RDI>3.15 mm响应面法的烧结原料配矿方案优化

烧结矿在高炉低温还原气氛下容易发生碎裂粉化,会严重影响高炉透气性进而破坏高炉顺行。RDI_{>3.15 mm}(低温还原粉化指数)是反映烧结矿低温还原粉化现象发生程度的重要指标,但其大小受到烧结原料中MgO、Al₂O₃、碱度R等主要因素的影响。为了探究烧结原料成分因素对烧结矿低温还原粉化性能的影响程度及交互作用,提出一种基于RDI_{>3.15 mm}响应面的烧结原料配矿优化方法。首先,以w(MgO)、w(Al₂O₃)、碱度R为自变量,以烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数为响应值,建立烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数的响应面模型;其次,对试验得到的烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数进行拟合,得到烧结矿RDI_{>3.15 mm}指数的预测公式;最后,通过最佳原料配比自制烧结矿并测得其RDI_{>3.15 mm}指数,验证了所提出方法的...     

K2O和Na2O对高Al2O3炉渣组元活度和MgO含量的影响

 随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的铁矿石原料逐渐向中低品位原料转变,尤其是高铝铁矿,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中Al₂O₃质量分数,影响高炉现有的操作制度。Al₂O₃质量分数为15%～17%的高炉渣,由于Al₂O₃含量高而使高炉渣的冶金性能变差,为了保证高炉渣的冶金性能,必须在其中添加8%左右的MgO。然而,Al₂O₃含量相似的浦项钢铁的高炉渣,其MgO质量分数仅为4%左右,高炉实现了高效、稳定、顺行。因此,从高炉CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系的物理化学机理出发,研究了K₂O、Na₂O对高炉渣四元渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度的影响;研究了“渣-气”平衡条件下渣中碱金属氧化物和气体中碱金属的关系;计算了K₂O、Na₂O和MgO对黏度的影响。结果显示,在考虑高炉渣CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度、碱金属在渣-气间的分布和炉渣黏度的情况下,当碱金属氧化物K₂O和Na₂O存在时,可以适当减小MgO含量,并可以保证高炉渣各组元活度及炉渣黏度基本不变。这不仅有助于减少高炉原料中添加含镁熔剂、提高原料品位、高效排碱、降低碱危害、减少碳排放、延长高炉寿命及降低成本,还能促进钢铁企业实现节能减排的目标。     

太钢6号高炉碱金属的平衡与控制

针对太钢6号高炉入炉碱负荷及焦比升高的现状,通过对高炉原燃料及支出项的碱金属进行平衡计算,得出太钢高炉碱负荷主要来源于烧结矿,而绝大部分碱金属经炉渣排出炉外。为减少高炉碱负荷和在炉内的富集量,进行排碱优化工作,寻求适合太钢高炉排碱的炉渣成分。研究结果表明,碱度对炉渣排碱能力影响最大,其他因素依次为温度、MgO含量、Al₂O₃含量。结合太钢高炉生产实际,排碱期间炉渣碱度控制在1.10~1.15范围时,高炉排碱和脱硫的综合效果较好。同时,调整烧结混匀矿和高炉炉料结构及定期排碱作业,给高炉降焦比提供一定空间。