Al_(2)O_(3)对含钛高炉渣熔化特性的热力学模拟

含钛高炉渣是高炉冶炼过程中的副产物,研究含钛高炉渣熔化特性对优化高炉冶炼过程和提高炉渣处理效率提供了理论依据。以四川省德胜钢铁有限公司含钛高炉渣为研究对象,采用Fact Sage^(®)热力学软件模拟研究不同含量的Al_(2)O_(3)对含钛高炉渣的熔化特性的影响。研究发现,Al_(2)O_(3)对含钛高炉渣开始熔化温度、完全熔化温度均有影响,其中对含钛高炉渣开始熔化温度影响效果不显著,开始熔化温度约为1164℃;对含钛高炉渣开始熔化温度影响效果较为显著,完全熔化温度约为1439℃,Al_(2)O_(3)含量每增加0.5%,含钛高炉渣完全熔化温度降低约3℃。研究结果为高炉冶炼过程中炉渣的管理提供了重要的理论依据。

高钛型高炉渣的表面性质

实测了攀钢高炉现场渣的表面粘度、表面张力及渣—石墨间的界面张力等重要的表面物理化学性质，考察了ＣａＦ２、ＭｎＯ、ＢａＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ２及碱度等对以上诸性质的影响．在此基础上，讨论了高钛型高炉渣的起泡机理和在炉内焦炭层中的透过性．

高钛型高炉渣炉内堵塞与液泛行为的研究

在实验室用高温熔滴炉模拟高炉冶炼过程，对高钛型高炉渣在炉内的堵塞与液泛行为进行了实验研究，研究了气体流速、ＴｉＯ２含量、ＴｉＯ２还原度和渣－焦界面性质对熔渣在炉内的堵塞与液泛的影响。

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。

炉渣成分对含钛高铝型高炉渣结构及黏度的影响

为了保证含钛高铝型铁矿石高炉冶炼的稳态顺行,围绕含钛高铝型高炉渣系,解析了炉渣成分、炉渣结构和炉渣黏度之间的内在作用机制.结果表明:当w(TiO_(2))=0~10%时,TiO_(2)呈现酸性氧化物的特性,故随着w(TiO_(2))的增加,炉渣发生聚合反应,黏度增大;当w(TiO_(2))=10%~25%时,随着w(TiO_(2))的增加,(SiO_(4)^(4-)+TiO_(4)^(4-))和AlO_(4)^(5-)的峰谱强度逐渐降低,且(SiO_(4)^(4-)+TiO_(4)^(4-))峰左移,这说明此时TiO_(2)呈现碱性氧化物的特性,炉渣中网状结构被破坏,炉渣发生解聚反应,黏度减小;随着w(Al_(2)O_(3))的增加,AlO_(4)^(5-)的峰谱强度逐渐升高,炉渣中AlO_(4)^(5-)网状结构增加,炉渣发生聚合反应,黏度逐渐增大;随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))和w(CaO)/w(SiO_(2))的增大,AlO_(4)^(5-)和SiO_(4)^(4-)的峰谱强度降低,炉渣中AlO_(4)^(5-)和SiO_(4)^(4-)网状结构减少,炉渣发生解聚反应,黏度逐渐减小.