w(MgO)对含钒、钛烧结矿强度和烧结过程的影响

研究了w(MgO)对承钢含钒、钛烧结矿的矿物组成、矿物结构、烧结矿强度和烧结过程的影响,发现提高烧结矿中的w(MgO)对于提高承钢高碱度烧结矿的产量和改善烧结矿的质量都是十分不利的。考虑到高炉冶炼的需要,承钢烧结矿中的w(MgO)应控制在2.0%左右。

W-Fe-MgO催化分解CH_4制备单壁碳纳米管

使用“柠檬酸法”制备了一系列较高比表面的W-Fe-MgO催化剂,在较易放大的流化床反应器中,1100℃H_2气流中分解CH_4,制得SWCNTs管束,单管直径在1～3nm,最高碳产率36mg/100mg催化剂。经TEM、微区Raman、程序升温氧化(TPO)测量表明,产物中无定形碳、MWCNTs均较少,为纯度较高、缺陷较少的SWCNTs。从EDAX结果并参考W-Fe相图推测SWCNTs生长的催化剂活性相可能为W、Fe的金属间化合物或富Fe的固溶体。

CaO-SiO_2-Na_2O-CaF_2-Al_2O_3-MgO渣系的粘度和结晶温度

采用CaO SiO2 Na2 O CaF2 Al2 O3 MgO渣系 ,用差热分析仪测定熔渣的结晶温度 ,用粘度测定仪测定熔渣的粘度 ,研究结晶温度和粘度与碱度、w (Na2 CO3 )、w (CaF2 )、w (Al2 O3 )和w(MgO)之间的关系 ,并得到相应的回归方程·利用这两个回归方程 ,可以预测连铸保护渣的结晶性能和粘性特征·化学成分通过改变粘度 ,来影响晶核形成速度和晶体成长速度 。

w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))对烧结矿成矿特性及冶金性能的影响

w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))(以下简称镁铝比)作为铁矿粉烧结过程的重要成分参数之一,对烧结过程的成矿特性及烧结矿冶金性能的改善意义重大。运用FactSage热力学软件理论计算了烧结体系的平衡物相组成及液相组分变化规律,随着镁铝比由1.07降低至0.67,烧结矿中液相、铁氧化物等优质物相含量增加,尖晶石等劣质物相含量下降。烧结杯试验探究了不同镁铝比烧结矿的理论物相组成、产质量指标、显微结构及冶金性能变化规律,结果表明,随着镁铝比由1.07降低至0.67,烧结速度由29.57mm/min逐步提高至31.12mm/min;成品率由62.89%提高至64.12%,并在镁铝比为0.77时达到最大值65.56%;转鼓强度由54.67%提高至60.27%,并在镁铝比为0.77时达到最大值64.67%;利用系数先减小后增大;固体燃耗逐渐降低,并在镁铝比为0.77时达到相对低值74.53kg/t。随着镁铝比由1.07降低至0.67,烧结矿中铁酸钙含量先上升后降低,硅酸盐和磁铁矿含量变化较小,赤铁矿含量和孔洞量逐渐降低,镁铝比为0.77时达到最佳烧结矿物相组成。镁铝比为0.77水平的烧结矿较之基准烧结矿,还原度由73.11%提升至76.05%,低温还原粉化指数RDI_(>3.15)由72%稍降至70%,烧结矿的软化温度区间Δt_(sa)和熔滴温度区间Δt_(dm)分别由79、154℃降至65、149℃,熔滴性能总特性值S由1003kPa·℃降至823kPa·℃,烧结矿软熔性明显改善。

高炉炼铁工艺中Al_2O_3的影响及适宜w(MgO)/w(Al_2O_3)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。

镁铝比对高炉渣脱硫能力的影响

利用双层石墨坩埚,模拟铁液滴下穿过炉渣的过程,主要研究渣中Mg O,Al2O3质量分数对炉渣硫质量分数的影响,探索镁铝比与高炉渣硫质量分数的关系.结果表明渣中Mg O质量分数由6%提高到12%时,炉渣脱硫能力逐渐提高,由12%提高到14%,脱硫能力逐渐降低;渣中Al2O3质量分数由9%提高到15%时,炉渣脱硫能力逐渐降低,但降低幅度较小,当Al2O3质量分数由15%提高到17%时,炉渣脱硫能力大大降低;Mg O质量分数小于12%,Al2O3质量分数小于15%,提高炉渣镁铝比可以显著提高炉渣脱硫能力.

w(MgO)对高钛高炉渣黏流特性的影响

针对攀西地区高镁型钒钛磁铁矿用量增加、高炉渣中MgO质量分数逐渐升高的特点,开展了w（MgO）对含TiC、TiN、Ti（C,N）等高熔点物质的高钛型高炉渣黏流特性影响的试验研究。结果表明,对于w（TiO2）=20%、w（A12O3）=14%、二元碱度R2为1.0～1.2的高炉渣,w（MgO）由8%增加到12%时,熔化性温度由1332℃升高到1364℃,炉渣趋于＂短渣＂特性;1450℃以上时,炉渣黏度低于0.3 Pa·s,仍具有良好的流动性,可满足高炉生产要求。

w(MgO)和w(Al_2O_3)对混合炉料软熔性能的影响

改善高w(Al_2O_3)矿石冶炼的常用方法是增加烧结矿w(MgO),则高碱度烧结矿中w(MgO)和w(Al_2O_3)均升高且w(MgO)/w(Al_2O_3)改变。为降低冶炼成本,需合理调控高炉综合炉料的w(MgO)和w(Al_2O_3)。以现场烧结矿和天然块矿为试验原料,考察了烧结矿中w(MgO)和w(Al_2O_3)均增加的条件下混合炉料软熔性能的变化规律,结合相图和X射线衍射分析w(MgO)和w(Al_2O_3)的影响机制。结果表明,随着烧结矿中w(MgO)和w(Al_2O_3)增加,混合炉料软化特征温度降低;渣相熔化温度和黏度下降引起混合炉料的熔化特征温度降低,添加MgO能改善高Al_2O_3炉料的软熔性能,达到适宜的w(MgO)/w(Al_2O_3)即可。

w(MgO)对熔剂性球团矿冶金性能的影响

为了研究添加高镁粉时w(MgO)对熔剂性球团矿冶金性能的影响。考察了w(MgO)为1.6%~2.4%时,其对球团矿抗压强度、RI(还原性指数)、RDI(低温还原粉化指数)和RSI(还原膨胀指数)的影响。采用光学显微镜和X射线衍射仪对球团矿微观结构和矿物组成进行了分析。结果表明,随着MgO质量分数的增加,抗压强度呈先升高后降低的趋势,w(MgO)为2.0%时,抗压强度最大,为3 533N;随着w(MgO)由1.6%增加到2.4%,球团矿RI、RDI和RSI得到改善;w(MgO)为1.8%~2.0%时,球团矿微观形貌和矿物组成较好,赤铁矿成片结晶,球团矿强度良好。在用高镁粉和研山精粉造球时,w(MgO)控制为1.8%~2.0%,以期得到较低的还原膨胀指数和较好的冶金性能。

钒钛烧结矿低温还原粉化性能预测

为了改善钒钛烧结矿的低温还原粉化性能,以承德地区的钒钛粉为主料,采用烧结杯实验方法,研究了配碳量、碱度、w(MgO)和澳大利亚FMG矿粉配比对钒钛烧结矿低温还原粉化性能的影响,建立了配碳量、碱度、w(MgO)以及FMG矿粉配比与低温还原粉化性能指标间的回归模型。结果表明:w(MgO)、配碳量、澳大利亚FMG矿粉配比每增加0.1%,低温还原粉化指数分别提高3.41%、1.76%、0.078%;碱度每增加0.1,低温还原粉化指数提高1.63%,模型误差为3%。随着配碳量、碱度、w(MgO)以及FMG矿粉配比的增加,低温还原粉化性能改善,模型结果为钒钛矿烧结工艺参数优化提供理论指导。

高Al_(2)O_(3)含量高炉渣的脱硫行为

针对高炉炉渣中Al_(2)O_(3)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(SiO_(2))],w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))和w(Al_(2)O_(3))对高Al_(2)O_(3)型CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)四元高炉渣系脱硫能力的影响.当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))=0.50,w(Al_(2)O_(3))=20%时,R由1.05提高到1.35,炉渣的脱硫能力增强;当w(Al_(2)O_(3))=20%,R=1.30时,w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))由0.25提高到0.55,炉渣的脱硫能力增强;当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))=0.40,R=1.30时,w(Al_(2)O_(3))由12%提高到20%,炉渣的脱硫能力下降.

不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)渣系黏流行为的影响

钢铁企业在高炉冶炼中使用廉价的硼铁矿和高铝矿是降本增效的重要措施之一,但其容易引起高炉渣中Al_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)质量分数的变化,会为高炉操作带来影响。因此,系统研究不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对含硼高铝渣的影响对高炉渣系的优化调控有重要的意义。基于旋转柱体法研究了不同条件下Al_(2)O_(3)质量分数对CaO-SiO_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)渣系黏流行为的影响。研究表明,当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))变化时,Al_(2)O_(3)质量分数从12.28%增加到19.95%,黏度η1500℃从0.236 Pa·s升高到0.272 Pa·s,熔化性温度TBr从1258℃上升至1310℃,熔渣中硅铝酸盐网络结构逐渐聚集、聚合度升高,炉渣流动性变差;当Al_(2)O_(3)质量分数从12.28%增加到14.51%时,黏流活化能Eη从144.92 kJ/mol缓慢变化至152.68 kJ/mol,当Al_(2)O_(3)质量分数从14.51%增加到19.95%时,Eη从152.68 kJ/mol显著增加到176.70 kJ/mol,炉渣的热稳定性急剧变差。当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))为0.47并保持不变时,Al_(2)O_(3)质量分数从11.00%增至13.00%,炉渣η1500℃从0.243 Pa·s缓慢降至0.242 Pa·s,TBr从1243℃缓慢升至1251℃,当Al_(2)O_(3)质量分数从13.00%增至19.00%时,炉渣η1500℃从0.242 Pa·s显著升至0.264 Pa·s,TBr从1251℃显著升至1313℃,熔渣中硅铝酸盐网络结构聚集,炉渣的流动性恶化;Eη呈现整体升高趋势,变化范围为156.76~174.46 kJ/mol,炉渣的热稳定性变差。综上所述,当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))变化时,Al_(2)O_(3)质量分数为14.51%的炉渣具有较好的黏流行为;当w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))保持0.47不变时,Al_(2)O_(3)的质量分数不高于13.00%的炉渣具有较好的黏流行为。本研究可为在高炉冶炼中使用硼铁矿提供理论指导。

Al_(2)O_(3)对高炉渣性能和结构的影响及其应用

为了解决高铝矿高炉冶炼时炉渣流动性差、渣铁难分、软熔带透气性变差等问题,基于邯钢高炉炉渣成分变化区间,结合理论计算和试验,研究了Al_(2)O_(3)含量对炉渣成分、性能的影响,获得了炉渣中Al_(2)O_(3)质量分数为15%~18%时适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al_(2)O_(3)))和二元碱度调控区间,并将研究结果用于指导邯钢高炉高铝矿冶炼。研究结果表明,在Al_(2)O_(3)质量分数由15%增加到16%过程中,炉渣黏度随炉渣结构复杂化而逐渐增加,当温度为1500℃时炉渣黏度一般小于0.4 Pa·s,不会影响高炉正常冶炼;当Al_(2)O_(3)质量分数由16%增加到17%时,由于炉渣结构不断复杂化以及高熔点镁铝尖晶石相的析出,造成炉渣黏度陡增,此时炉渣二元碱度为1.25~1.30,渣中镁铝比为0.4~0.6,能够保证邯钢2号、8号高炉的炉况稳定和冶炼指标。当Al_(2)O_(3)质量分数为17%~18%时,炉渣中析出相未发生变化,但炉渣结构聚合度进一步增加,导致炉渣黏度和熔化性温度继续升高,此时将炉渣二元碱度降低为1.15~1.19,镁铝比为0.51~0.61,可满足邯钢高炉正常冶炼和指标稳定的需求。最后,对比了2021年国内主要的3000 m3级左右高炉的冶炼指标,邯钢是当前大高炉高比例冶炼高铝铁矿最稳定的企业之一,实现了对经济高铝原料的连续稳定冶炼,对业内大高炉实施高铝矿冶炼有一定借鉴意义。

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%。

渣相组分对高炉炉缸死焦堆滞留率的影响

为明确高炉炉渣组分对死焦堆中炉渣静态滞留率的影响,采用自行设计的炉渣穿焦试验装置模拟高炉炉渣穿过炉缸死焦堆的过程,探究不同二元碱度(w(CaO)/w(SiO2))、镁铝比(w(MgO)/w(Al2O3))对炉渣滞留率的影响。试验结果表明,随着碱度的增加,炉渣穿过焦炭层的能力增强,滞留率降低;当炉渣镁铝比较低时,炉渣滞留率较高,当镁铝比为0.50~0.55时,滞留率出现最小值,当镁铝比较高时,由于渣焦间润湿性变好,"液桥"间炉渣滞留量增大,滞留率存在上升趋势;渣焦间润湿性较差。炉渣穿过焦炭层的过程主要为物理传输过程,但炉渣仍存在着向焦炭内部渗入的现象,渣焦界面发生反应生成SiC,该反应产物可改善渣焦界面润湿性。

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357.82kg/t,综合燃料比由495.23降低至试验期的494.18kg/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。

鞍钢高炉低镁渣冶炼技术研究与应用

为提高高炉技术经济指标,通过实验室和工业试验,对鞍钢高炉低镁渣的冶炼特性进行了全面研究和评价。研究结果表明,在鞍钢目前的低铝负荷下,炉渣中MgO质量分数为4%-7%时,炉渣熔化温度均小于1 350℃;炉渣温度小于1 500℃时,理论上MgO质量分数不小于3%时,就可满足黏度的要求,最佳的碱度为1.245左右;工业生产条件下,炉渣的MgO质量分数一般控制在4.5%-5.0%,炉渣黏度为0.16-0.20 Pa·s时,通过优化炉渣碱度,降低炉渣中的MgO质量分数,不会降低炉渣的脱硫能力。通过采取低镁渣冶炼技术,有效降低了鞍钢高炉的生产成本,渣比下降了近17 kg/t（Fe）,有助于高炉绿色可持续化发展。

含钛高炉渣黏度和熔化性能

基于混料试验中单纯形质心法建立了CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO-2%TiO_(2)渣黏度和熔化性能预测模型,利用预测模型、FactSage和X射线衍射(XRD)研究了不同w(Al_(2)O_(3))含钛炉渣的冶金性能,并探讨了高Al_(2)O_(3)炉渣中w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))对黏度和熔化性能的影响。结果表明,炉渣黏度和熔化性能预测模型具有较高的精度,误差分别小于5%和2%。随着Al_(2)O_(3)质量分数由10%增加至18%,黏度(η)、熔化性温度(t_(M))和液相线温度(t_(L))均升高;低熔点相黄长石(Melilite)开始析出温度和析出量逐渐增大,高熔点相钙钛矿(CaTiO_(3))和低熔点相硅灰石(CaSiO_(3))开始析出温度先增大后减小,还析出了少量高熔点相尖晶石。当Al_(2)O_(3)质量分数小于15%、温度为1450~1525℃时,炉渣黏度均小于0.55 Pa·s,且温度为1500℃时黏度为0.32~0.39 Pa·s,t_(M)和t_(L)分别为1370℃和1330℃;Al_(2)O_(3)质量分数为15%~18%,炉渣析出的高熔点相CaTiO_(3)和尖晶石较多,黏度对温度较为敏感,1525℃时黏度为0.3 Pa·s左右,1450℃时黏度增加至0.8 Pa·s。随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))由0.24增加至0.72,炉渣黏度降低,t_(M)和t_(L)增大;Melilite开始析出温度约为1425℃,CaTiO_(3)开始析出温度由1310℃大幅增加至1394℃,CaSiO_(3)析出量降低,尖晶石析出量明显增加。此外,不同w(Al_(2)O_(3))和w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))炉渣基础相均为Melilite,其开始析出温度高于CaTiO_(3);w(Al_(2)O_(3))对t_(M)和Melilite开始析出温度影响显著,w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))对t_(L)和CaTiO_(3)开始析出温度影响显著。当碱度为1.21时,高Al_(2)O_(3)炉渣适宜w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))为0.48~0.60,t_(M)和t_(L)分别为1400℃和1340℃左右,炉渣流动性和稳定性较好。

高铝高炉渣系的熔化特性

为了掌握高Al_(2)O_(3)条件下(w(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))、碱度(R)以及w(Al_(2)O_(3))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1248~1291℃、熔化结束温度为1432~1485℃、熔化热为137~211 J/g;当w(Al_(2)O_(3))=15%、高w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))为20%时,随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))、R以及w(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))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(Al_(2)O_(3))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。

基于BP神经网络钒钛烧结矿低温还原粉化性能预测

为了改善钒钛烧结矿的低温还原粉化性能,将BP神经网络算法应用于钒钛烧结矿低温还原粉化性能预测中,指标数据的样本分为输入样本和输出样本,其中:输入样本为配碳量、碱度、w(Mg O)以及FMG粉配比,输出样本为钒钛烧结矿RDI+3.15,运用BP神经网络算法探索输入样本与输出样本间的关系。结果表明:BP神经网络模型适用于烧结矿还原粉化性能的研究,可以根据输入样本有效的预测输出样本,且平均相对误差为5.7%,满足工程实践中预测精度的要求,为钒钛烧结矿生产提供了指导。