小颗粒石灰石化渣脱磷热力学分析

为探索转炉喷吹石灰石粉造渣炼钢的最佳工艺条件,基于化渣脱磷基础试验,对小颗粒石灰石的化渣脱磷效果进行热力学分析。采用单变量试验方法,探究石灰石粒度、反应温度、配渣碱度及FeO含量对石灰石化渣脱磷的影响,进而得到最佳参数。结果表明,平均粒径为0.84 mm的石灰石颗粒化渣脱磷效果最佳,粒径过大或过小均会造成脱磷率降低;试验温度为1 400℃时化渣脱磷效果最佳,低于1 400℃时,化渣不充分且速度较慢,而高于1 400℃时会出现回磷现象。铁水脱磷率随碱度的升高而升高,当配渣碱度R=3.5时,熔渣状态较好,脱磷效果最佳;碱度过高时,熔渣黏度较高,泡沫渣量大,容易溢渣。铁水脱磷率随配渣FeO含量的升高而升高,FeO质量分数为20%时,熔渣状态最佳;当FeO质量分数达到30%时,反应过程中会出现溢渣现象。在试验得出的最佳工艺条件下,石灰石化渣脱磷过程前期脱磷速度快,泡沫渣状态好,渣中固溶体相种类多,终点脱磷率达到85%以上,钢中磷质量分数降到0.02%以下,可以完成脱磷任务。研究结果为开展转炉喷吹石灰石粉冶炼的工业应用提供了理论基础。     

转炉气化脱磷渣用于铁水脱磷及节能减排评估研究

目前在溅渣护炉过程中进行气化脱磷是一种有效的炉渣除磷技术。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渣作为返料用于造渣脱磷的试验研究。研究结果表明,气化脱磷渣用于铁水脱磷时前期脱磷能力强,终点脱磷率低,其终点铁水脱磷率和脱磷速率分别为53.3%和0.16%/min;对比配制脱磷剂炉次可知,配制脱磷剂前期脱磷效果差,终点脱磷率高,其终点铁水脱磷率和脱磷速率分别为91.6%和0.32%/min。根据两者脱磷剂的脱磷优势采用混合配比铁水脱磷,当气化脱磷渣大比例用于铁水脱磷时出现回磷现象;当混合比例为1∶4时脱磷效果最好,终点脱磷率为64.4%。采用生命周期评价法对混合渣料比例为1∶4铁水脱磷进行CO₂减排评估,从系统边界的起点到终点预估吨钢可减排CO₂6.034～10.34 kg,吨钢可节省石灰成本1.8～3.0元。     

可用于炼钢造渣的若干富含碳酸钙矿石的物性考察

对富含碳酸钙的石灰石、方解石、冰洲石的矿石及煅烧后的宏观微观状态和热物性进行了差热、X射线衍射和扫描电镜分析等试验分析,研究了它们的结晶程度、粉化程度和煅烧后CaO晶粒大小和晶格畸变等因素,得出:矿石晶粒度越大煅烧后越容易碎裂;方解石、冰洲石的分解温度都与石灰石相近,可以如石灰石一样用于转炉造渣,但分解时耗热量略有不同;4种矿石在马弗炉内以10℃/min的速率升温至820℃立即取出,CaO的晶粒尺寸约为61~85 nm,相对于石灰石,晶粒较大的方解石、冰洲石煅烧所得CaO晶粒更小,晶格畸变更大,具有更高的活性,更有利于炼钢化渣。     

60 t转炉炉渣气化脱磷后循环利用试验研究

为研究转炉渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在河钢集团唐钢公司60 t转炉上采用焦粉进行气化脱磷试验。试验结果表明:在溅渣护炉阶段添加焦粉进行气化脱磷是可行的,依据多炉磷衡算法,试验炉次平均气化脱磷率为25.06%;对比常规冶炼炉次,气化脱磷炉次吨钢渣量有所减少,吨钢减少8.66 kg钢渣,减少比例为7.45%;试验各炉次终点钢水磷质量分数均在0.02%左右波动,可见将气化脱磷渣进行循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果。     

焦粉还原转炉熔渣气化脱磷试验

为实现转炉溅渣护炉阶段的气化脱磷工艺,避免炉渣磷富集,便于脱磷熔渣留至后续炉次循环利用,在实验室进行了焦粉还原转炉渣的热态试验,研究结果表明,随着试验温度的升高,焦粉的气化脱磷率逐渐升高,1900 K下的气化脱磷率可达82.35%;焦粉的气化脱磷率随着炉渣碱度的升高呈现降低趋势;当焦粉加入量足够时,适当增加炉渣中FeO质量分数有利于气化脱磷反应的进行;当焦粉粒度为0.5~2.5 mm时,气化脱磷率变化不大,约为58%,但当焦粉粒度为2.5~3.5 mm时,气化脱磷率降至52%。富磷相微区碳质量分数与磷质量分数成反比,这印证了焦炭确实参与了气化脱磷反应。研究结果为工艺开发提供了一定的理论指导。     

小颗粒石灰石快速煅烧高效脱磷试验

转炉喷吹石灰石粉造渣脱磷存在一定优势,基于热重-差热分析和基础试验,对小颗粒石灰石高温快速煅烧及造渣脱磷的机理进行研究。结果表明,小颗粒石灰石在610℃左右开始分解,860℃左右反应结束,且温度越高越有利于其分解。转炉采用喷吹石灰石粉方式造渣脱磷,可通过分批喷吹加入的方式缓和其快速温降效应。但局部温降利于脱磷反应的进行,因此需在造渣和脱磷上寻找温度平衡点。随着粒径减小,小颗粒石灰石分解速度反而变慢;平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒高温快速煅烧60 s后呈现出多孔活性石灰微观结构。随着煅烧时间的延长,石灰石转化率增大,但煅烧后的活性呈现先增大后减小的变化趋势。平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒煅烧60 s时,活性可达到350 mL以上。采用小颗粒石灰石配制脱磷剂进行铁水脱磷试验,终点钢水磷质量分数降至0.02%以下,脱磷率在83%以上;对比石灰造渣脱磷,小颗粒石灰石造渣脱磷速度较快,在保证造渣效果的前提下,石灰石分解耗热可降低局部熔池温度,利于脱磷反应的进行。研究结果可为小颗粒石灰石化渣脱磷工艺技术的开发和应用奠定理论基础。     

石灰在气化脱磷渣中熔解时渣中离子迁移行为研究

针对转炉气化脱磷渣渣系,研究了静态石灰在熔渣中熔解动力学.研究结果表明,在1200～1500℃内,随着温度的升高,石灰熔解速度增大.石灰熔解的表观活化能为Ea=203.1 kJ/mol,拟合反应速率常数与温度关系的直线方程为ln vr=-24.43/T-14.62,其石灰熔解的限制性环节为扩散控制.通过扫描电镜(SEM...     

承钢半钢熔渣气化脱磷循环利用试验研究

溅渣护炉过程加入焦末可使熔渣中P元素以气态形式脱除,在河钢集团承钢公司进行了半钢熔渣气化脱磷循环利用工业试验,研究结果表明:炼钢温度下气化脱磷初始产物以P_2气体存在;半钢熔渣气化脱磷后循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果,试验炉次终点钢水磷质量分数均值在0.019%,满足冶炼需求;气化脱磷熔渣循环利用可减少石灰消耗约6.35 kg/t,减少比例为24.73%;气化脱磷炉渣主要物相组成为硅酸盐相、RO相,P主要富集在C_2S相(硅酸二钙)中,炉渣含有部分未反应的焦末。     

石灰石替代石灰作炼钢造渣原料节能减排估算

对比分析了石灰石造渣炼钢工艺相较于现行石灰造渣炼钢工艺的节能减排环节,采用IPCC提供的排放因子法计算了每个环节的节能减排量,结果表明,石灰石造渣炼钢工艺较现行工艺节省能耗18.32kg(标煤)/t(钢),相当于减排45.80kgCO2/t(钢);减排粉尘量约5.34g/t(钢),SO2约14.15g/t(钢)、NOx约70.77g/t(钢),减排可致灰霾颗粒物127.39g/t(钢)。     

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。