高炉含碱金属氧化物炉渣性能的试验研究

第27卷第1期2006年1月东北大学学报(自然科学版) Journal of Northeastern University (Natural Science ) Vol 127,No. 1Jan. 2006

文章编号:100523026(2006) 0120045204

高炉含碱金属氧化物炉渣性能的试验研究

王成立1, 吕　庆2, 顾林娜3, 李福民1,2

(1. 东北大学材料与冶金学院, 辽宁沈阳　110004; 2. 河北理工大学冶金与能源学院, 河北唐山　063009; 3. 广州钢铁企业集团有限公司, 广东广州　510381)

摘　　　要:对含有碱金属氧化物、TiO 2、研究・结果表明:试验条件下, 含碱炉渣黏度、熔化特性具有明显影响, , O 3大体一致, ・, w (K 2O ) +w (Na 2O ) 应控制在01, ) /w 2) 控制在0196～1106之间, w (Al 2O 3) 控制在14%以下, w (MgO ) %～15%之间能够获得较好的炉渣黏度、熔化性温度和脱硫能力・关　键　词:含碱高炉渣; 黏度; 熔化性温度; 脱硫中图分类号:TF 534. 1　　文献标识码:A

近年来, 我国钢铁企业大量使用外矿・据调

查, 河北地区巴西球团矿的w (K 2O ) 平均为0112%左右, w (Na 2O ) 为0113%左右; 南非块矿的w (K 2O ) 平均为0126%左右, w (Na 2O ) 为01098%左右・华南地区使用的当地铁矿粉w (K 2O ) 平均为0115%左右, w (Na 2O ) 为01046%

1　试验方案及方法

1. 1　试验方案

根据广钢现场高炉渣成分, 使用化学试剂配制了不同成分的试验渣, 研究炉渣碱度R 2(CaO/SiO 2) ,MgO ,Al 2O 3, K 2O 和Na 2O 对炉渣黏度η、熔化性温度t s 和脱硫能力的影响・具体试验方案见表1, 表中碱金属氧化物含量为理论计算值, 考虑到碱金属在试验过程中部分挥发(挥发率为10%～20%[7]) , 配渣时碱金属氧化物的加入量为理论计算量的112倍・

t s R 2

t 左右・目前高炉渣量一般在350kg/t 铁, 碱负荷一般在410～610kg/t 铁左右・渣量降低, 碱负荷升高给高炉冶炼带来一系列问题[1～6], 为了解决上述问题, 针对广钢含碱炉渣进行了黏度、熔化性温度、脱硫能力的试验研究・

序号

1

[***********]15%39. 7738. 7437. 7136. 1634. 6240. 1039. 7739. 0738. 0437. 0137. 6637. 4337. 2039. 7739. 42表1　试验渣成分及炉渣的熔化性温度t s 和黏度η

Table 1　The experimental slag compo sition and slag smelting temperature w () w () w () w () w ()

%%%%%%%

37. 518. 0013. 040. 600. 270. 010. 8036. 5410. 0013. 040. 600. 270. 010. 8035. 5712. 0013. 040. 600. 270. 010. 8034. 1215. 0013. 040. 600. 270. 010. 8032. 6618. 0013. 040. 600. 270. 010. 8037. 838. 3912. 000. 600. 270. 010. 8037. 518. 0013. 040. 600. 270. 010. 8036. 868. 3914. 000. 600. 270. 010. 8035. 898. 3916. 000. 600. 270. 010. 8034. 928. 3918. 000. 600. 270. 010. 8039. 238. 3913. 040. 600. 270. 010. 8038. 968. 3913. 041. 100. 270. 010. 8038. 698. 3913. 041. 600. 270. 010. 8037. 518. 0013. 040. 600. 270. 010. 8036. 978. 3913. 041. 100. 270. 010. 801. 06

1. 061. 061. 061. 061. 061. 061. 061. 061. 060. 960. 960. 961. 061. 06℃[***********][***********][***********]971298ηPa ・s 1. 391. 361. 641. 100. 711. 621. 651. 481. 331. 401. 802. 232. 501. 421. 44

收稿日期:2005203214

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50374036) ; 河北省自然科学基金资助项目(E2005000431) ・作者简介:王成立(1953-) , 男, 陕西西安人, 广州钢铁公司高级工程师, 东北大学博士研究生; 吕　庆(1954-) , 男, 河北晋县人,

河北理工大学教授, 东北大学博士生导师・

46

1. 2　试验方法

东北大学学报(自然科学版) 　　　　　　　　　　　第27

卷

w (MgO ) 增加, 炉渣脱硫能力先提高后减弱・w (MgO ) 在12%时, 含碱炉渣脱硫能力最强, 生

采用R TW 熔体物性测定仪测定炉渣的黏度和熔化性温度, 石墨坩埚内径D 为40mm ・炉渣黏度从1460℃开始测定, 降温速度为2℃/min ・

广钢高炉渣量为350kg/t 铁, 硫负荷为3kg/t 铁, 试验脱硫渣样质量为7g , w (S ) 为01294%的铁样质量20g ・脱硫温度为1500℃, 脱硫反应的石墨坩埚尺寸为D 25mm ×70mm , 反应时间由预试验确定为70min , 以试验结束后铁样中w (S ) 表征炉渣的脱硫能力・

铁w (S ) =01021%; w (MgO ) 在15%时, 不含碱炉渣脱硫能力最强, 生铁w (S ) =01019%・可见, 试验条件下,MgO 对炉渣脱硫能力的影响大于碱金属的影响・2. 2　Al 2O 3对含碱炉渣的η, t s 和脱硫能力的影

响

图3为Al 2O 3对含碱炉渣η, t s 的影响・由图可知:w (2O 3) 在12%%变化时, w (Al 2O 3) , t s 7℃; 在14%～16%31%, t s 相应增加10℃; 23) 14%时, t s 增加幅度加大・可见, w (Al 2O 3) 的变化对含碱炉渣t s 有较大的影响, 应控制在14%以下・

图4为Al 2O 3对含碱炉渣脱硫能力的影响・w (Al 2O 3) 由12%增加到18%时, 铁中w (S ) 由0102%升高到01045%, 炉渣的脱硫能力的降低几乎与w (Al 2O 3) 的增加成正比・因此, 控制渣中

w (Al 2O 3) 是提高炉渣脱硫能力的有效措施之一

・

2　试验结果与分析

2. 1　MgO 对含碱炉渣s 图1为MgO 和s ・

w (MgO ) 由8%12%时, w (MgO ) 每升高1%, t s 降低大约315℃, 在此范围内, 炉渣η变化不大・w (MgO ) 从15%增加到18%时, w (MgO ) 每增加1%, t s 增加大约7℃, 但黏度曲线

拐点η值下降到0171Pa ・s ・在试验条件下, w (MgO ) 在12%时t s 最低; w (MgO ) 在18%时t s 最高

・

图1　不同w (MgO ) 的含碱炉渣η2t 曲线Fig. 1　The η2t curve of slag containing different

MgO

contents

图3　不同w (Al 2O 3) 的含碱炉渣η2t 曲线Fig. 3　The η2t curve of the slag containing

different Al 2O 3

content

图2　含碱炉渣脱硫能力与w (MgO ) 的关系Fig. 2　The relationship between slag de sulphurizing

capability and MgO content

图4　Al 2O 3对含碱炉渣脱硫能力的影响

Fig. 4　The relationship between slag de sulphurizing

capability and Al 2O 3content

2. 3　碱度R 2对含碱炉渣η, t s 和脱硫能力的影响

图2为MgO 对含碱炉渣脱硫能力的影响・含碱和不含碱炉渣的脱硫能力具有相同的规律:

图5为R 2和含碱量对炉渣t s 的影响, R 2=0196是炉渣t s 的折点, R 2=0186～0196时,3组

含碱炉渣的t s 随碱金属氧化物含量的增加而下降, 降低幅度为18～21℃, 在R 2=0196时, 碱金属含量每增加015%, t s 平均下降10℃; R 2=0196～1106时, 随碱度的增加, t s 升高; 在R 2=1106时,3组含碱炉渣的t s 几乎相等; 当R 2>1106时, 碱金属氧化物对t s 的影响出现相反的现

象, 即相同碱度下, t s 随碱金属氧化物含量的增加而升高, 显然, 碱金属氧化物在酸性和碱性炉渣中对t s 有不同的作用机理

・

图7　碱金属氧化物含量对含碱炉渣脱硫能力的影响

Fig. 7　The relationship between de sulphurizing

capability and content of slag

η, t s 较普通炉渣低, MgO 对含碱炉渣性能的影响规律基本与普通炉

渣相同, 考虑脱硫能力, w (MgO ) 应选择12%～15%之间・

(2) 广钢含碱炉渣η, t s 随w (Al 2O 3) 增加而

图5　R 2和含碱量对炉渣的t s 的影响

Fig. 5　The relationship between t s and R 2and

alkali content of slag

升高, 脱硫能力随w (Al 2O 3) 的增加下降, 含碱炉渣w (Al 2O 3) 应控制在14%以下・

(3) 碱度对含碱炉渣的脱硫能力具有明显的影响, 碱度升高, 脱硫能力增强・综合考虑炉渣的η, t s 、脱硫能力和排碱功能, 炉渣R 2应选择在0196～1106之间・

(4) 碱金属氧化物对酸性渣的η, t s 具有明

图6为R 2对含碱炉渣脱硫能力的影响・铁

中w (S ) 随R 2的升高而降低, 说明炉渣脱硫能力增强・碱度较低时, w (S ) 随R 2的增加下降幅度较大; 碱度进一步提高, w (S ) 下降幅度变小・图中曲线的合格生铁w (S ) 所对应的含碱炉渣碱度区较宽, R 2=0196时, w (S ) 能保持较低水平

・

显影响, 碱度升高后, 影响减弱, 但碱金属氧化物含量对炉渣的脱硫能力影响不大, 这对炉渣提高排碱能力是有益的・参考文献:

[1]

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图6　R 2对含碱炉渣脱硫能力的影响

Fig. 6　The relationship between de sulphurizing

capability and R 2of slag

[3]G ladkov N A , Nikolaev S A , Budnik L G. Behavior of alkalis in the shaft and hearth of a blast furnace (Inst of Ferrous Metallurgy ) [J].Metall urgist , 1988, (31) :329-331.

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图7为碱金属氧化物对含碱炉渣脱硫能力的影响・由图可知:在试验条件下, 随着渣中碱金属氧化物含量的增加, 生铁硫含量有所降低, 但降低的幅度比较小・这主要是由于碱金属氧化物在炉渣中呈强碱性, 可提供一定量O 2-, 提高CaO 活度, 改善脱硫热力学条件, 但碱金属氧化物在试验条件下对炉渣脱硫能力的影响是很小的

・

(6) :15-22. [6]

张殿友, 黄晓煜, 薛向欣, 等・鞍钢7号高炉复合炉缸的结构特点与中修调查[J]・东北大学学报(自然科学版) ,

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Experimental Study on Capability of Blast Furnace Slag Containing Alkali

W A N G Cheng 2li , L ∆Qing , GU L in 2na , L I Fu 2min

1

2

3

1, 2

(1. School of Materials &Metallurgy , Northeastern University , Shenyang 110004, China ; 2. School of Metallurgy &Energy Resources, Hebei Polytechnic University , Tangshan 063009, China ; 3. Guangzhou Iron Steel Grou p Co. Ltd. , Guangzhou 510381, China. Corres pondent :L ∆Qing , E 2mail :lq @cn. )

Abstract :The blast furnace slag of Guangzhou 2The viscosity , smelting temperature , desulphurizing were the viscosity and smelting temperature are both lower than characteristics of acidic slag. When the basicity increases , the ps between the characteristics of alkali 2containing slag and its MgO content and Al 2O 3same to those between normal slag and them. Basicity has evident influence on desulphurizing capability slag containing alkali. To acquire the suitable viscosity and smelting temperature and high desulphurizing capability under practical conditions , the slag composition should be kept in such a suitable range that K 2O +Na 2O is less than 019%, CaO/SiO 20196～1106, Al 2O 3less than 14%, and MgO 12%～15%.K ey w ords :blast furnace slag containing alkali ; viscosity ; smelting temperature ; desulphuration

(Received M arch 14, 2005)

　

待发表文章摘要预报

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