含钛高炉渣碳化过程钛-渣分离研究

高炉冶炼钒钛矿过程产生了大量含钛高炉渣,攀钢针对渣中钛资源的回收利用成功开发出了高温碳化-低温氯化工艺,但是该工艺存在碳化渣磨矿和氯化尾渣利用等技术性难题,还需要继续探索绿色、经济的处理方法.针对高温碳化过程中Ti(C,N)弥散分布的问题,提出高温碳化过程加铁富集Ti(C,N)的思路,试验考察了铁/渣(质量比)、生铁添...     

高钛型高炉渣的渣钛分离试验

将碱性渣钛分离剂加入到高钛型高炉渣中,在高温下渣中的钙钛矿结构被破坏,生成的共熔渣用水浸取。试验表明,渣与分离剂的作用属酸碱反应,反应的最佳温度区间为１２００￣１３００℃,水浸后渣中ＴｉＯ２含量有不同程度的降低。     

Ti(C,N)对高钛型高炉渣脱硫能力的影响

在生产渣样的基础上以焦炭为还原剂制备不同Ti(C,N)质量分数的高钛型高炉渣,在不同温度下进行了Ti(C,N)对硫在渣铁间分配系数L_S影响的试验。在本试验条件下,温度对高钛型高炉渣脱硫能力的影响远比Ti(C,N)显著。Ti(C,N)与炉渣的润湿性极好,能将炉渣离子吸附在其周围,降低其自由迁移的能力,在一定程度上降低炉渣的脱硫能力。但是Ti(C,N)以聚集状态不均匀分布于渣中,其能影响的范围有限,渣中绝大部分区域的自由氧离子并未受到显著影响。因此,Ti(C,N)对炉渣脱硫反应的热力学和动力学条件影响很小,在温度相同的条件下,Ti(C,N)质量分数升高虽然使炉渣的表观黏度显著升高,但是硫在渣铁间的分配系数L_S降低不明显。在Ti(C,N)质量分数相同的条件下,随着温度升高,脱硫反应的热力学和动力学条件均明显改善,硫在渣铁间的分配系数L_S显著升高。     

低钛高炉渣中Ti(C,N)形成的研究

高炉冶炼含钛矿过程易形成Ti(C,N),对渣铁的性质产生很大影响,研究高炉内Ti(C,N)形成对高炉冶炼有着重大意义。通过FactSage热力学计算软件,对低钛高炉渣中Ti(C,N)的形成以及影响因素进行了研究,并在实验室条件下对温度与铁液中钛含量的关系进行验证。结果表明:在低钛矿高炉冶炼中,Ti(C,N)开始形成温度为1 666 K,在1 783 K时,Ti(C,N)的形成量达到最大;温度,渣铁比,以及渣中TiO2的含量对Ti(C,N)的生成影响较大,Al2O3含量、MgO含量和炉渣二元碱度均可在一定程度上促进Ti(C,N)的形成,但影响较小。铁液中钛的含量主要受温度和Ti(C,N)反应平衡所控制,与渣中TiO2含量关系不明显。     

高Al2O3炉渣性能的研究

根据对高三氧化二铝炉渣性能的实验室研究结果分析，初步找出了炉渣成分对高三氧化二铝炉渣性能的影响及其变化规律,提出了合适的渣系组成及高炉冶炼的相应对策。     

高钛高炉渣在微波场中的加热行为

为在高钛高炉渣中引发微裂纹、有效降低其研磨难度,进行了微波加热高钛高炉渣的实验.在引发裂纹的过程中发现其不仅能被微波场有效加热,且有热失控现象发生.为探讨微波加热高钛高炉渣的机理以及产生热失控现象的原因,对不同种类的合成炉渣进行了微波加热实验.实验表明渣中CaTiO3对有效加热高钛高炉渣起到重要作用.利用Network Analyzer测量了其介电常数.测量结果表明CaTiO3的介电常数远远大于一般材料,定量说明了在微波场中CaTiO3对加热高钛高炉渣的作用.此外,实验测得CaTiO3的介电常数随温度的升高而增大,这种正反馈加热方式正是高钛高炉渣在微波场中发生热失控的主要原因之一.     

适应高Al2O3炉渣冶炼的高炉炉渣结构调整

高炉炉渣中Al2O3含量高(15%)时造成炉渣流动特性变差,为此不适当的对策给生产操作带来危害。通过对炉渣四大组元的系统试验研究,提出定量调整其他各炉渣组元的比例,合理匹配各组元,关键是关注1 500℃下炉渣黏度变化和熔化性温度的控制,这样向高Al2O3生产转换不会有大的障碍。还通过国内外高炉的炉渣特点对比,提出合理炉渣结构的调节途径,是高Al2O3炉渣生产的切实可行的技术路线。     

湘钢高Al2O3高炉渣排碱能力的探讨

根据湘钢冶炼条件,以湘钢现场渣为基料,添加化学试剂,配制成高Al2O3渣系,研究高Al2O3炉渣条件下,炉渣碱度、主要成分等对炉渣排碱性能的影响。研究表明,在高Al2O3炉渣条件下,适当提高湘钢高炉渣中自由SiO2的质量分数,ω（Mgo）为12％,二元碱度为1.05,最有利于排碱。     

济钢高炉高Al2O3炉渣渣系优化试验研究

以济钢现场高炉渣样为基准,采用正交设计方法,设计了25组试验方案,研究了w（Al2O3）为15%～23%的高炉炉渣性能,结果表明,济钢高炉炉渣中Al2O3不宜超过20%,MgO不宜超过12.5%。     

含钛高炉渣中钛组分最佳富集相的选择

由于含钛高炉渣中钛的分散分布(钙钛矿、镁铝尖晶石、攀钛透辉石、富钛透辉石和Ti(C,N)),使钛的回收利用变得困难.基于"选择性析出技术",研究含钛高炉渣中钛的选择性富集.该技术的第一步是渣中钛富集相的选择,经过对渣中钛可能生成矿物相的计算和对比分析后,确定渣中钙钛矿相是钛选择性富集的最佳矿物相.     

萤石对改善高炉高铝渣性能的影响

高炉生产实践表明,炉渣w（Al2O3）超过16%会对炉况稳定顺行产生较大影响,甚至引起高炉失常。在w（Al2O3）为17%、18%、19%、20%、21%的炉渣中添加0%、2%、4%、6%、8%、10%的w（CaF2）,测定了炉渣黏度的变化。研究表明,炉渣中w（Al2O3）在17%～18%,起降低黏度作用的w（CaF2）最低为2%。最后介绍了某高炉加萤石处理炉况失常的情况。     

含钛高炉渣中钛组分的绿色分离技术

介绍了从含钛高炉渣中回收钛的绿色分离技术.该技术包括三个连续的单元操作过程：（1）促使渣中分散于各矿物相的钛组分选择性转移并富集于设计的矿物相-钙钛矿,实现“选择性富集”;（2）促进熔渣中富集相-钙钛矿的“选择性析出与长大”;（3）改性渣经选矿分离处理,完成“富集相-钙钛矿”的“选择性分离”.该技术特点是清洁,低成本和处理能力大.     

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。     

高Al2O3含量高炉渣的脱硫行为

针对高炉炉渣中Al₂O₃含量(质量分数)偏高导致炉渣黏度增大、流动性变差、脱硫能力下降的问题,利用双层石墨坩埚模拟铁液滴下穿过炉渣的过程,探究了R[w(CaO)/w(SiO₂)],w(MgO)/w(Al₂O₃)和w(Al₂O₃)对高Al₂O₃型CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃四元高炉渣系脱硫能力的影响.当w(MgO)/w(Al₂O₃)=0.50,w(Al₂O₃)=20%时,R由1.05提高到1.35,炉渣的脱硫能力增强;当w(Al₂O₃)=20%,R=1.30时,w(MgO)/w(Al₂O₃)由0.25提高到0.55,炉渣的脱硫能力增强;当w(MgO...     

含钛高炉渣资源化综合利用研究现状与展望

 含钛高炉渣一直是钢铁工业固体废弃物再资源化综合利用的研究热点和难点。概述了含钛高炉渣资源化综合利用研究现状,指出了目前含钛高炉渣综合利用工艺的技术特点、工业化难度及对环境产生的影响。采用强酸或强碱、高温碳化或氯化对含钛高炉渣进行提取钛元素的方法,存在工艺复杂、耗能高、环境污染危害较大等不足;使用含钛高炉渣制作建材,虽然对环境没有危害,但是造成钛元素极大浪费;使用含钛高炉渣制取催化剂、抗菌材料和肥料,可使含钛高炉渣得到充分利用,且无尾渣和污染物产生。应综合利用含钛高炉渣中多种成分和矿物,提高含钛高炉渣综合利用率,使含钛高炉渣资源化综合利用的发展与环境保护和谐发展。     

TiO_2对高炉渣黏度的影响

为了阐明TiO2对炼铁高炉渣黏度的影响,用Brookfield DV-Ⅱ型黏度计对五元渣系CaO-SiO2-7.5%MgO-15%Al2O3-TiO2(w(CaO)/w(SiO2)=1.18)炉渣的黏度进行了测量。结果表明:在1 773K时,随着w(TiO2)的增加炉渣黏度降低;同时用傅里叶光谱仪分析炉渣结构发现,随着w(TiO2)的增加,[SiO4]4-四面体离子结构逐渐解聚,这是典型的碱性氧化物特征,表明TiO2可提供促进解聚的氧离子。     

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。     

Al2O3对唐钢高炉炉渣性能的影响

针对唐钢近2年提高进口矿配比后，Al2O3含量升高对炉渣流动性带来的不利影响，对唐钢高炉的炉渣性能进行了试验研究。并结合国内同行业的生产实践经验，从理论上分析了炉渣中Al2O3及MgO的适宜含量范围，着重论述了唐钢所处冀东矿区条件下降低Al2O3的主要途径及适应高Al2O3炉渣的具体措施。     

宝钢不锈钢事业部2500m~3高炉的高Al_2O_3炉渣生产实践

在近年来铁矿石价格持续上扬、铁矿石资源不断劣化的大背景下,宝钢不锈钢事业部炼铁厂高炉入炉A l2O3负荷在2009年1～4月达到47.4 kg/t,为了将炉渣A l2O3含量控制在15%,高炉渣比被迫增大到310 kg/t以上。预计多使用劣质铁矿石资源必将成为高炉冶炼的趋势,故突破炉渣A l2O3含量15%水平的上限势在必行。为此,开展了适当放宽高炉炉渣A l2O3含量的研究及其生产实践。分别选取2009年1～4月（炉渣A l2O3月平均含量为14.86%）、2010年1～4月（炉渣A l2O3月平均含量为16.81%）两段时期,对比分析高炉的生产技术指标。结果表明,通过高炉操作制度的合理调控,高炉有能力接受16%水平的炉渣A l2O3含量。