Al_2O_3对钒钛高炉渣冶金性能的影响及黏度预测模型

为研究Al_2O_3对钒钛高炉渣主要冶金性能的影响,以国内某钢铁企业的钒钛磁铁矿现场高炉渣为基础,在其他组元不变的情况下采用化学试剂调控渣样成分,运用X线衍射(XRD)物相分析探索相关影响规律,从而以所得实验数据为基础,利用Weymann-Frenkel方程以及修正光学碱度Λcorr计算公式,建立相关黏度预测模型。研究结果表明,随着渣系中Al_2O_3质量分数的增加,炉渣高温黏度上升,熔化性温度TBr和黏流活化能Eη都呈上升趋势,渣系流动性和热稳定性均变差;所建立的黏度预测模型的平均偏差Δ为2.16%,模型预测值与实测值达成良好的吻合效果,可以真实有效地测量黏度,为实际生产节省成本。     

Al2O3对高炉渣物化性能影响的理论分析

随着优质铁矿资源的消耗,钢铁企业可利用的铁矿原料品位逐渐降低。因此,高铝质铁矿资源越来越受到钢铁企业的关注,但高铝原料在高炉冶炼过程中会带来渣铁黏稠、炉温偏低、冶炼安全等一系列问题。本研究中采用FactSage热力学软件分析Al₂O₃质量分数对高炉渣平衡物相、熔化温度、相析出温度的影响以及高铝渣液相区变化和黏度变化,旨在为高炉冶炼高铝原料提供一定的基础支撑。研究发现：炉渣为低铝（5%～10%）含量时,随着Al₂O₃含量增加,炉渣熔化温度升高,析出相为黄长石相和纯物质相,高炉渣黏度变化不大,炉渣中SiO₂含量高,炉渣黏度过高,不适合高炉冶炼;炉渣为中铝（10%～15%）含量时,随着Al₂O₃含量增加,炉渣熔化温度升高,析出相为尖晶石相、黄长石相和纯物质相,高炉渣黏度增加幅度略有提高,Al₂O₃含量对高炉渣性质影响较小,增加炉渣二元碱度对炉渣黏度降低效果较明显;炉渣为高铝（15%～30%）含量时...     

中性气氛下钒钛磁铁矿高炉渣系研究

以钒钛磁铁矿现场高炉渣为基础,纯化学试剂调制渣样,在中性气氛条件下研究了炉渣二元碱度及Mg O,Al2O3,Ti O2,V2O5含量对实验渣系冶金性能的影响.结果表明:增加碱度和Mg O含量,炉渣熔化性温度(tm)、初始黏度(η0)和高温黏度(ηh)呈先降低后升高趋势;增大Al2O3含量,炉渣tm升高,η0先降低后升高,ηh呈上升趋势;增大Ti O2含量,炉渣tm升高,η0和ηh逐渐下降,炉渣黏流活化能升高,热稳定性变差;增大V2O5含量,炉渣tm先降低后升高,η0和ηh逐渐增大.高炉冶炼钒钛磁铁矿适宜渣系为:二元碱度1.15,Mg O,Al2O3,Ti O2,V2O5质量分数分别为13%,13%,7%,0.30%.     

TiO_2含量对低镁含锰渣的流动性和热力学性质的影响

为探究钛矿护炉和锰矿洗炉条件下TiO_2对炉渣流动性和热力学性质的影响机理,本文通过黏度实验和FactSage热力学软件计算,分析了不同TiO_2含量低镁含锰渣的黏度和熔化温度、热焓及活度等热力学性质变化。结果表明,随着TiO_2含量的增加,炉渣黏度、熔化性温度和完全熔化温度降低,炉渣的流动性和热稳定性改善。炉渣热焓和液相中的TiO_2活度随TiO_2含量的增加而增大,而热焓的增大将增加高炉的热量消耗和燃料比。在冷却结晶过程中,TiO_2含量的增加有利于增大钙长石、钙钛矿和橄榄石等物相的析出量,而黄长石和硅灰石的析出量则随TiO_2含量的增加而降低。     

高炉冶炼钒钛磁铁矿的理论与实践

高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要困难是由钛渣的特殊性质引起的,它们具有脱硫能力低、熔化性温度高以及高温还原变稠等特点,采用质量良好的原料,严格控制生铁含硅,选择适宜的炉渣碱度是解决高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要措施。     

钛氧化物还原与钛渣变稠

采用攀钢高炉现场渣经过还原,获得具有一定钛氧化物还原度的炉渣试样,进一步测定样品的粘度和熔化性温度。随着钛氧化物还原度的提高,炉渣的粘度和熔化性温度总体呈上升趋势。用矿相显微镜研究了炉渣的显微结构前用图象分析仪对渣中TiC、TiN进行了定量研究。结果表明,高钛型高炉渣的变稠还与钛氧化物还原生成的TiC、TiN数量有关。因此高炉冶炼过程中用钛氧化物还原度作为判断和控制钛渣变稠的指标能更准确地反映高炉过程特点。     

不同钒钛磁铁矿炉料冶金性能的对比研究

取两种典型的钒钛磁铁矿对应的烧结矿和球团矿,研究其物相组成和微观结构并进行比较分析.模拟现场高炉条件,在实验室测定炉料软熔滴落性能,并对未滴落渣进行物相分析和微观结构分析.结果表明:高铬钒钛磁铁矿烧结矿以磁铁矿、赤铁矿为主,有少量的铁酸钙和硅酸盐,而高钛钒钛磁铁矿烧结矿铁酸钙和硅酸盐较多,还出现明显的钙钛矿;两种钒钛磁铁矿球团矿没有明显差异.相比高钛钒钛磁铁矿炉料,高铬钒钛磁铁矿炉料有高的熔化温度,较窄的熔化区间,其更有利于高炉的顺行.高铬钒钛磁铁矿未滴落渣以黄长石为基质相,而高钛钒钛磁铁矿未滴落渣以辉石为基质相,在金属铁周围遍布较多粒状TiC.     

邢台钢铁厂高炉渣主要性质的实验室测定与研究

对邢钢高炉渣粘度、脱硫能力、熔化温度进行了取样测定,并推测了熔化性温度和热稳定性;判定该渣系比较难熔且热稳定性不良的短渣,高温下流动性好但脱硫能力一般;配合系列人工合成渣样实验研究,初步预报了邢钢高炉渣适宜的成分范围。     

B_2O_3对含钛低镁渣系流动性的影响及其机理研究

基于京唐现场渣中主要氧化物成分,采用内柱体旋转法对CaO-SiO2-15.2%Al2O3-4.8%MgO-TiO2-B_2O_3(质量分数)渣系进行黏度试验,结合Factsage软件热力学分析,探究TiO2和B_2O_3对低镁渣系黏度、熔化性温度和活化能的影响及影响机理。研究结果表明:质量分数为0~4.0%的TiO2使低镁渣系黏度、熔化性温度和活化能均降低;质量分数为0~2.0%的B_2O_3能降低含钛低镁渣系黏度和熔化性温度;含钛低镁渣中B_2O_3质量分数为1.0%左右较为合理。     

CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能及渣系结构分析

为研究硼泥质量分数对CaO-SiO_2-B_2O_3-硼泥渣系的熔化性能和渣系结构的影响,分别采用半球点法和旋转柱体法测定了渣系的熔化温度和黏度,并通过X射线衍射分析和拉曼光谱对渣系的物相组成和渣系中硅酸盐微结构单元的变化规律进行了研究,进一步解释了硼泥对试验渣系熔化性能的影响机理.结果表明:随着硼泥质量分数的增加,渣系的熔化温度和黏度均降低,在1 200℃时,当硼泥质量分数从5%增加到15%时,渣系的黏度从3.0 Pa·s以上降低到0.5 Pa·s以下.XRD分析结果显示:试验渣系的主要物相为2CaO·SiO_2和低熔点的钙镁硅酸盐相如Ca_(14)Mg_2(SiO_4)_8,Ca_5MgSi_3O_(12)和Ca_3Mg(SiO_4)_2,还有少量的CaO·B_2O_3相,这些低熔点物相的形成导致渣系的熔化温度降低.拉曼光谱结果显示:随着硼泥质量分数的增加,渣系中复杂的硅酸盐网络开始解体,导致渣系中非桥氧的数目增加,桥氧的数目减少,使得渣系的黏度降低,这与上述黏度试验的测定结果一致.     

氧化对含钛高炉渣含钛相演变规律的影响

氧化条件下含钛高炉渣中含钛矿相的改变是含钛高炉渣综合利用的关键.通过扫描电子显微技术、X射线能谱分析、X射线物相分析和图像分析等手段,对氧化前的含钛高炉渣及其氧化改性后渣的形貌像进行分析.结果表明,氧化后渣中含钛相的形貌、成分和相结构等发生变化;钛的赋存状态也发生相应的改变,渣中攀钛透辉石和富钛透辉石几乎消失,渣中弥散分布的钛组分大部分转移到钙钛矿相,而且实现长大和粗化.     

碳氮化含钛高炉渣对铁沟捣打料抗氧化性及抗渣性的影响

测定碳氮化处理后含钛高炉渣的熔化特性,并研究在高炉铁沟捣打料中加入碳氮化含钛高炉渣后对材料抗氧化性及抗渣性的影响。结果表明,含钛高炉渣经碳氮化处理后,渣中主要的矿物相为氮化钛或碳氮化钛和钙镁黄长石或钙铝黄长石,渣中相的组成和含量受还原温度影响较大,随着渣的还原温度升高,还原渣的熔点呈上升趋势;将还原渣引入到高炉铁沟捣打料中,部分或完全替代碳化硅原料,可明显提高捣打料的抗氧化性,最佳的渣加入量为7%,过多将会导致捣打料抗氧化性减弱;因Ti(C,N)具有优良的抗渣性能,碳氮化含钛高炉渣的引入不影响高炉铁沟捣打料的抗渣性。     

高钛型高炉渣流变特性模拟实验

高钛型高炉渣流变特性是影响钒钛磁铁矿高炉冶炼的重要因素,其对炉渣的排放、渣铁分离,甚至炉缸的寿命有重要作用.该研究采用高浓度的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)悬浮液模拟高钛型高炉渣体系,用NXS-11A型同轴圆筒旋转黏度计测量其表观黏度,研究了温度、颗粒体积分数及颗粒粒度等因素对悬浮液表观黏度的影响.结果表明:温度和颗粒体积分数对悬浮液的表观黏度影响明显,颗粒粒度对悬浮液表观黏度影响较弱.在较宽的颗粒浓度范围内悬浮液符合Bingham塑性体,并得到了表观黏度与温度和体积分数的二元函数关系式.     

镍转炉溅渣护炉热态模拟

为将溅渣护炉技术应用于炼镍转炉,在实验室镁铬质坩埚中进行了热态模拟溅渣实验.结果表明:FeO-Fe2O3-SiO2-MgO渣系为镍转炉溅渣护炉的合理渣型,增加渣中MgO和Fe2O3含量可以明显提高炉渣熔化温度,相应渣中高熔点相铁镁橄榄石和磁铁矿显著增加,采用此类炉渣溅渣可在镁铬砖内壁形成高熔点的溅渣层;溅渣后坩埚内壁的溅渣层由反应层和挂渣层组成,其中反应层物相为镁铁固溶体和镁铬铁铝尖晶石,挂渣层主要由铁镁橄榄石和磁铁矿组成.溅渣时采用空气喷吹可增加渣中Fe2O3,适合作为溅渣气源.     

FeO和Al2O3质量分数对高炉初渣粘度的影响

以高铝烧结矿在高炉软熔滴落过程中形成的高炉初渣为主要研究对象,在实验室条件下采用分析纯试剂进行初渣的制备,分别探讨了CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3-FeO五元渣系中,FeO(5%~15%)及Al_2O_3(6%~15%)质量分数对初渣粘度和熔化性温度的影响规律。实验结果表明:在碱度(CaO/SiO_2)为2.0时,炉渣粘度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越多,炉渣的熔化性温度越低;当FeO质量分数为5%时,随着Al_2O_3质量分数的增大,炉渣粘度和熔化性温度都呈降低的趋势。     

低碳含铝钢20Mn2精炼渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2的优化

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相CaO,并导致钢中含有CaO类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差. 利用FactSage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化. 结果表明,CaO/Al2 O3 质量比在1. 5左右添加质量分数为3% CaF2 可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着CaF2 含量的升高呈现先降低后升高的趋势,MgO的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大. 在SiO2 质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着CaO/Al2 O3 质量比的增加而降低,在SiO2 的质量分数低于30%区域随着CaO含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在SiO2 含量高的区域随着Al2 O3/SiO2 质量比的增加而升高,在SiO2 含量低的区域随着CaO/SiO2 质量比的增加而增加. 根据热力学分析结果得出合理的渣系范围:CaO 50% ~60%, Al2 O3 20% ~35%, SiO2 5% ~10%, MgO 5% ~8%, CaF2 0~5%. 优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降.     

高炉含碱金属氧化物炉渣性能的试验研究

对含有碱金属氧化物、TiO2的广钢高炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力进行了试验研究.结果表明:试验条件下,含碱炉渣黏度、熔化性温度比普通炉渣低,碱金属氧化物对酸性渣的熔化特性具有明显影响,碱度升高,影响减弱.MgO,Al2O3对含碱炉渣特性的影响规律与普通炉渣大体一致,碱度对含碱炉渣的脱硫能力具有明显影响.在广钢生产条件下,w(K2O)+w(Na2O)应控制在0.9%以下,w(CaO)/w(SiO2)控制在0.96~1.06之间,w(Al2O3)控制在14%以下,w(MgO)控制在12%~15%之间能够获得较好的炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力.     

攀枝花铁精矿熔化渣水法提(钅卂)的研究

钒是稀有金属之一,它在国防、化学等工业中有广泛的用途。我国的钒资塬极为丰富(主要蕴藏在攀枝花的钒钛磁铁矿中),研究攀枝花矿的合理利用,具有非常重大的意义和价值。攀枝花铁精矿竖炉还原熔化分离的钒钛渣(简称熔化渣),是提取钒和钛的重要原料。根据原料不同,提钒的方法各异。用湿法(直接法)提钒,一般用纯碱作钠化剂我们在竖炉还原磁选分离的钒钛渣舆食盐钠化提钒的基础上,用混和钠化剂(氯化钠和碳酸钠)与熔化渣配料,进行了氧化钠化,水法提钒的实验室试验,取得了较好的阶段成果。     

MgO对高铝高炉渣脱硫的影响及其动力学分析

随着廉价高铝铁矿石的不断使用,高炉炉渣内Al2O3含量也随之升高,这势必会影响高炉炉渣的各项冶金性能。为深入研究高铝高炉渣脱硫性能,明确MgO含量对高铝渣脱硫性能的影响,笔者通过改变高铝渣中MgO的含量,分别设定渣中MgO含量为5%、9%、13%MgO,研究不同MgO含量高炉高铝渣的脱硫性能及其脱硫动力学。结果表明:MgO含量不仅对高铝渣的黏度、脱硫能力有不同的影响,还使炉渣的脱硫速率发生了很大的改变。MgO含量越高对应的黏度越低,脱硫能力越大;但脱硫速率却表现出了不同规律,9%MgO的脱硫速率表现为最大;经过综合比较,当碱度固定为1.1、Al2O3含量固定为17%时,MgO含量为9%的炉渣同时具有较好的粘度和脱硫性能。     

钛磁铁矿和钛铁矿冶炼渣的相平衡研究

高炉冶炼含钛铁矿时,因强还原条件和高温会形成高熔点Ti(C,N),导致炉渣和铁水粘度增加,使高炉操作难以顺利进行。必须掺杂高品位铁矿稀释原料中的氧化钛,使高炉渣所含的20wt%~30 wt% TiO₂难以回收,造成资源浪费。HIsmelt是近年来开发的绿色炼铁新工艺,不需要焦炭和烧结矿。HIsmelt工艺中炉内的氧分压高于高炉中的分压,温度显著低于高炉风口,因此避免了Ti(C,N)的形成。HIsmelt炉的水冷内壁会造成大量热损失,增加能耗,而且有炉衬烧穿的潜在风险。在HIsmelt工艺中以CaO为助剂熔炼富含TiO₂的铁矿会产生Al₂O₃–MgO–SiO₂–CaO–TiO₂渣。利用高温平衡、冷淬和电子探针显微分析技术研究了该渣系的相平衡,探讨了处理钛磁铁矿以及钛磁铁矿和钛铁矿混合矿的过程中渣液相温度与助剂添加量的关系。在所研究的组成范围内观察到的初晶相有板钛矿M₃O₅（MgO·2TiO₂–Al₂O₃·TiO₂）、尖晶石（MgO·Al₂O₃）、钙钛矿CaTiO₃和金红石TiO₂。结果表明,在TiO₂和M₃O₅相区中,渣液相温度随着CaO含量的增加而降低,而在尖晶石和CaTiO₃初晶相区的液相温度则随CaO含量的增加而升高。通过控制渣液相温度可以在炉子内壁上形成保护渣层,减少热损失,降低内衬耐火材料消耗。此外,讨论了炉渣碱度对炉渣液相线温度的影响,发现冶炼钛磁铁矿和钛铁矿的混合矿可以获得低硫铁水和高TiO₂炉渣,具有显著的成本和资源优势。最后,将实验测定的液相温度和固溶体成分与FactSage计算结果进行了比较,指出目前含钛热力学数据库的局限性和改进方向。