含硼泥無(wú)氟煉鋼渣的巖相結(jié)構(gòu)及熔化性能研究.pdf

1、熔渣作為高溫冶金過(guò)程中非常重要的反應(yīng)介質(zhì)，其巖相組成、結(jié)構(gòu)及冶金性能對(duì)冶煉的順利進(jìn)行具有決定性作用。傳統(tǒng)煉鋼工藝中，常加入螢石類氟化物作為造渣助熔劑，改善爐渣的熔化性能，但是氟化物的加入，不僅侵蝕爐襯和設(shè)備，而且氟的揮發(fā)和酸化又會(huì)污染環(huán)境、危害操作人員健康，因此，在大力提倡綠色冶金的時(shí)代，新型無(wú)氟助熔劑的開(kāi)發(fā)受到了冶金工作者的廣泛關(guān)注。已有研究證實(shí) B2O3作助熔劑對(duì)石灰基渣系有較好的助熔效果，但其價(jià)格較高，而硼泥中含有B2O3、Fe2

2、O3等有效助熔成分，且硼泥是廢棄物，有待開(kāi)發(fā)再利用。
　　本文針對(duì)含硼泥無(wú)氟渣系的結(jié)構(gòu)及其熔化性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。首先利用非橋氧與四配位離子的比值 NBO/T和結(jié)構(gòu)參數(shù) Q分析了渣系堿度及B2O3、硼泥含量對(duì)爐渣結(jié)構(gòu)的影響；然后通過(guò)XRD、Raman光譜和礦相顯微分析等方法對(duì)含硼泥渣系的物相組成、形貌及渣系微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；通過(guò)半球點(diǎn)法和旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)定并對(duì)比了硼泥和CaF2對(duì)CaO基渣系熔點(diǎn)和黏度的影響，進(jìn)而評(píng)估硼泥作助

3、熔劑在轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣領(lǐng)域的應(yīng)用前景。主要結(jié)論包括：
　?。?）CaO-SiO2-B2O3（R=3.0）渣系的結(jié)構(gòu)參數(shù) Q隨著 B2O3含量的增加而升高，當(dāng)B2O3含量從5％增加到15%時(shí)，Q值從1.65大幅升高到2.51，表明B2O3在該實(shí)驗(yàn)渣系中扮演著網(wǎng)絡(luò)形成體的作用。而對(duì)于CaO-SiO2-硼泥渣系，當(dāng)硼泥含量從5%增加到40%，實(shí)驗(yàn)渣系的Q值僅從0.88緩慢增加到1.55，變化較小。另外，隨著堿度的增加，實(shí)驗(yàn)渣系的結(jié)構(gòu)參數(shù)Q以

4、近似直線的趨勢(shì)迅速降低。
　?。?）XRD分析結(jié)果表明：CaO-SiO2-B2O3-硼泥（R=3.0）渣系的主要物相為鈣鎂硅酸鹽與硅酸鈣相，另外還形成了少量的CaO·B2O3相。拉曼光譜分析結(jié)果顯示：隨著硼泥含量和渣系堿度的增加，渣系中復(fù)雜的硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)逐漸減體，渣系的結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單。熔渣礦相形貌分析結(jié)果顯示：CaO-SiO2-B2O3-硼泥渣系的主要物相包括呈連續(xù)分布的3CaO·SiO2相、長(zhǎng)條狀的鈣鎂硅石3CaO·MgO·SiO2

5、、圓粒狀的2CaO·SiO2和CaO·B2O3相，另外渣系中還存在著未被熔解的自由CaO，且隨著硼泥含量的增加，渣系中的硅酸鈣相所占的比例降低，而鈣鎂硅石所占比例則逐漸增加。另外，含硼泥渣系中各類物相分布均勻，表明渣樣均質(zhì)性好，熔化充分。
　?。?）CaO-SiO2-B2O3（R=3.0）渣系的熔點(diǎn)隨B2O3含量的增加迅速降低，且B2O3含量越多，其下降速度越快；對(duì)于 CaO-SiO2-B2O3-硼泥（CaF2）（R=3.0）渣系

6、，隨著硼泥含量從1%增加到11%，渣系熔點(diǎn)從1480℃下降到1341℃，而相同條件下含CaF2渣系的熔點(diǎn)的變化區(qū)間為1465℃~1289℃。
　?。?）隨著助熔劑硼泥和CaF2含量的增加，CaO-SiO2-B2O3-硼泥（CaF2）渣系的黏度明顯降低；而對(duì)于CaO-SiO2-Fe2O3-B2O3-硼泥（CaF2）渣系，其黏度隨硼泥含量的增加先降低后升高，隨CaF2含量的增加逐漸降低。
　　總體來(lái)看，當(dāng)引入硼泥作助熔劑后，Ca