高炉渣液相生成行为与结晶过程的热力学研究

根据实际高炉炉渣的化学组成,利用FactSage热力学软件结合实验研究对不同组分条件下高炉渣的冶金行为进行探究从而得出二元碱度R_2、w(MgO)/w(Al_2O_3)和Al_2O_3含量对高炉渣熔化温度以及液相生成行为与结晶过程的影响。结果表明:熔渣的开始结晶温度处于液相生成区间即熔化区间内,当R_2在0.9～1.2、w(MgO)/w(Al_2O_3)在0.35～0.60、Al_2O_3质量分数在12%～17%的范围内增加时可促进黄长石的生成而抑制硅灰石和假硅灰石的生成,促进高炉熔渣的液相生成。R_2每增加0.1,熔化终了温度升高约34.3 K;w(MgO)/w(Al_2O_3)每增加0.1,熔化终了温度升高约32.0 K;Al_2O_3质量分数每增加1%,熔化终了温度升高约7.6 K。     

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。     

低碱度高镁烧结矿性能的研究

增加烧结矿中w(MgO),从而提高高炉渣中w(MgO)是改善高炉炉渣性能的1种主要措施。设计了3组试验方案:方案1为渣中w(Al2O3)为18%,w(MgO)/w(Al2O3)为0.72,R4为0.95,R2为1.08;方案2为渣中w(Al2O3)为实际值,w(MgO)/w(Al2O3)为0.72,R2为1.1;方案3为渣中R2为1.1,烧结矿中w(MgO)为1.80%,并采用在高炉中加入白云石的方法满足渣中MgO的要求。结果表明,方案2烧结生产率提高,转鼓强度最高,达64.27%。     

FeO、Al2O3和MgO质量分数对高炉初渣黏度的影响

以涟钢7号高炉软熔带炉料滴落形成的初渣为研究对象进行化学成分分析,采用分析纯试剂制备高炉炉渣渣样,探究CaO SiO2 MgO Al2O3 FeO五元渣系中,w(FeO)为3%～8%、w(Al2O3)为9%～13%及w(MgO)为2%～6%对涟钢7号高炉初渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明,在碱度为1.373时,炉渣黏度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越大,炉渣的熔化性温度越低;当w(MgO)为7.38%、w(FeO)为5%时,炉渣黏度和熔化性温度都随着Al2O3质量分数的增加而减小;当w(Al2O3)为10.95%、w(FeO)为5%时,随着MgO质量分数的增加,炉渣黏度和熔化性温度都呈现降低趋势。     

高炉熔渣制备矿渣棉调质剂的研究

针对高炉渣制备矿渣棉的调质过程,研究铁尾矿、碱度、MgO和Al2O3含量对高炉渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:铁尾矿能够使高炉渣由短渣特性向长渣特性转化,黏度变化更加平稳,但铁尾矿加入量超过20%后,熔渣黏度和熔化性温度增加,不利于熔渣直接制备矿渣棉;采用化学纯试剂对高炉渣进行调质时,碱度升高使得熔渣黏度向短渣特性进一步转化,熔化性温度升高,不利于熔渣流动性的提高;随着MgO含量增加,熔渣黏度和熔化性温度均呈现先降低后增加的趋势,MgO含量在8%~10%时,熔渣流动性较好;研究中Al2O3含量相对较小,Al2O3含量变化时,熔渣黏度和熔化性温度变化较小,对熔渣流动性影响较小。     

高铝炉渣熔化性温度的研究

由于矿石资源的变化,武钢高炉炉渣中Al2O3含量从原来的14%左右上升到16%左右,渣型结构发生了很大的变化。通过对高炉高Al2O3炉渣熔化性温度的试验研究,分析了炉渣中MgO含量、Al2O3含量及二元碱度RO对炉渣熔化性温度的影响以及配加CaF2后熔化性温度的变化。结果表明:Al2O3含量每增加1%时,炉渣熔化性温度平均提高4.4℃;MgO含量对熔化性温度的影响不大;二元碱度RO每增加0.05时,炉渣熔化性温度平均提高8℃;在炉渣中配加了CaF2后,Al2O3含量的变化对炉渣的熔化性温度影响较小。     

高炉炉渣熔化温度及液相生成热力学分析

为了研究温度、二元碱度、Al2O3含量和MgO含量对高炉渣熔化温度和液相生成特性的影响,结合炼铁生产中典型的高炉渣成分,利用Factsage集成热力学数据计算系统计算并绘制出了不同组分高炉渣渣系四元相图,并根据试验计算所得结果,分别分析了温度、二元碱度、Al2O3含量和MgO含量这4种因素对高炉渣熔化温度及炉渣液相区变化的作用规律,并结合生产实际给出了高炉冶炼中适宜的炉渣碱度、炉渣中合理的MgO及Al2O3含量。     

高炉高铝炉渣性能研究

通过高炉现场取样和实验室配制渣样,研究了炉渣中Al2O3、MgO、R(2CaO/SiO2)、R(4(CaO MgO)(/SiO2 Al2O3))等对炉渣性能的综合影响。结果表明,随着高炉终渣Al2O3含量的提高,炉渣的熔化性温度上升、高温粘度增大、热稳定性变差、脱硫能力下降。较高的MgO含量与高的四元碱度R4可降低炉渣高温粘度、降低熔化性温度、拓宽高温低粘度区,提高炉渣脱硫能力。根据原料情况,马钢高炉炉渣Al2O3可达到17%左右,为马钢高配比使用外购高铝矿提供了依据。     

高炉炼铁工艺中Al2O3的影响及适宜w(MgO)/w(Al2O3)的探讨

 高Al2O3铁矿石使用量的增加导致高炉炉渣Al2O3含量大幅度攀升。针对高Al2O3铁矿的高炉冶炼,定量综述了Al2O3对烧结工艺、烧结矿冶金性能、高炉冶炼产生的负面影响,分析了中国高Al2O3的高炉冶炼现状以及高Al2O3渣高炉冶炼应采取的措施,重点探讨了高炉炉渣适宜的w(MgO)/w( Al2O3)比。     

高炉高铝低钛渣的熔化性

在Al2O3的质量分数为15.14%~18.14%,TiO2的质量分数为2%~5%的范围内研究了普通高炉渣的熔化特性。应用正交试验方法,以水钢现场高炉渣为主要原料,适当配加分析纯的Ca(OH)2、MgO、SiO2、Al2O3和TiO2化学试剂调整炉渣的组成成分,采用炉渣熔化特性测试仪半球点法测定炉渣的熔化温度。试验结果表明:渣中碱度和Al2O3含量增加,炉渣熔化性温度升高;TiO2含量增加,炉渣的熔化性温度明显下降;适当提高渣中TiO2和MgO含量可避免因Al2O3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度在1 320~1 400℃之间,熔化性良好。     

w(MgO)对高炉高铝渣高温性能的影响

在实验室条件下研究了w(MgO)对高炉高铝渣高温性能的影响,利用旋转法测定炉渣的黏度,利用变形法测定炉渣的熔点.研究结果表明:当高炉渣中w(Al2O3)＞17 %时,w(MgO)应控制在12 %,二元炉渣碱度控制在1.05,这样的高炉渣具有较低的熔点和较好的流动性,同时也有较强的脱硫能力;w(MgO)对高炉高铝渣的熔点...     

高Al2O3含量的高炉渣熔化性能研究

以首钢现场高炉渣为基础渣样,采用三角锥试样变形法,在高Al2O3含量的条件下研究了炉渣二元碱度、Al2O3含量及MgO含量对高炉渣熔化性能的影响.结果表明：三角锥试样变形法可以使炉渣试样的熔化变形过程更明显,特征温度的判断也更加准确;炉渣二元碱度（1.0～1.25）以及Al2O3含量（15％ ～ 22％）增加均会使炉渣熔化性温度出现较为明显的升高;适当地增加MgO含量可以在一定程度上改善炉渣的熔化性能.     

京唐高炉渣性能评价及低镁渣性能分析

结合京唐高炉的生产实际,通过对京唐现场炉渣的取样和实验室分析,对京唐高炉渣的冶金性能进行评价,其炉渣的热稳定性及流动性均符合高炉冶炼要求。通过黏度试验研究,考察Al2O3以及二元碱度对低镁条件下炉渣黏度和熔化性温度的影响。试验结果表明,炉渣黏度随渣中Al2O3质量分数的增加而升高,随二元碱度的增加呈先降低后增加的趋势;炉渣的熔化性温度随渣中Al2O3质量分数和二元碱度的增加而升高;为保证低镁炉渣具有良好的流动性,当炉渣中MgO的质量分数保持为4.0%时,二元碱度可控制为1.19左右,Al2O3的质量分数控制为16%以下。     

中性气氛下高铝中钛型高炉渣黏度的试验研究

采用RTW熔体物性测定仪研究了中性气氛条件下高铝中钛型高炉渣的黏度和熔化性温度,得到了碱度和化学成分等因素对其黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明:在中性气氛条件下,当炉渣碱度从0.92提高到1.12时,炉渣的黏度降低、熔化性温度升高;随着渣中MgO含量的升高,炉渣的黏度先降低再升高;增加渣中Al2O3含量,炉渣的黏度显著提高。当Al2O3的质量分数大于14.75%后对炉渣黏度的影响不明显;当TiO2的质量分数在10.57%～14.57%范围内增加时,高铝中钛渣的黏度随之降低,即在理想条件下,TiO2含量和温度的增加对炉渣黏度影响均不大。但当高炉冶炼钒钛磁铁矿时,炉渣中的Ti(C,N)等高熔点物质随原料中TiO2含量的增加和炉温的上升而增加,将对炉渣黏度产生很大的影响,故冶炼时应控制高炉内TiO2的还原以少生成高熔点钛化合物,并且严格控制铁水温度以使高炉接受矿石钛含量。     

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。     

含钛高炉渣熔化性温度的试验研究

含钛高炉渣的熔化性温度是影响高炉炉渣冶金特性的关键因素。以工业生产含钛高炉渣为原料,进行正交试验研究,其结果表明：随着碱度的提高,熔化性温度上升,粘度也升高;MgO从6%增加到8%或8.5%时,熔化温度曲线温度转折点即熔化性温度从1 435℃降低到1 380℃;TiO2含量在16%~20%的条件下,渣中MgO在8%左右,Al2O3含量在9%~13%之间,TiO2对炉渣粘度与熔化性温度影响不大。     

高镁铝高炉渣的冶金性能

在实验室条件下,研究高炉渣中MgO及Al2O3质量分数对高炉渣冶金性能的影响规律。试验结果表明,当高炉渣碱度为1.1、MgO质量分数为12%不变时,随着Al2O3质量分数的增加,高炉渣熔化性温度逐渐增加,且当Al2O3质量分数超过17.5%时,高炉渣初晶相由黄长石区域转变成尖晶石区域,而且在1500℃时,高炉渣黏度逐渐增加而渣铁硫分配比降低;当高炉渣碱度为1.1、Al2O3质量分数为20%不变时,随着MgO质量分数的增加,熔化性温度先降低后增加,当MgO质量分数超过11.8%时,高炉渣初晶相由黄长石区域转变成尖晶石区域,而且在1500℃时,高炉渣黏度逐渐降低而渣铁硫分配比增加。