高鋁高爐渣流動(dòng)性及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、鋼鐵生產(chǎn)中一直奉行“煉鋼就是煉渣”這樣一句格言，可見爐渣在冶煉工藝中的重要性和研究其冶金物理化學(xué)性能的必要性。近年來，隨著鋼鐵產(chǎn)量迅速增大，產(chǎn)能顯著過剩，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)之間以及國際之間的競爭日益激烈。購買和利用低品位礦石降低生產(chǎn)成本已經(jīng)成為企業(yè)首要任務(wù)，大量低品位鐵礦石用于生產(chǎn)使得高爐渣中Al2O3含量升高，這已成為高爐生產(chǎn)中普遍面臨的問題。而基于硅酸鹽爐渣體系的高溫物理化學(xué)知識(shí)體系已經(jīng)無法滿足高鋁質(zhì)鐵礦資源高爐冶煉工藝的需求?；诖耍瑸?/p>

2、保證爐渣具有合適的流動(dòng)性及其他良好的冶金性能以滿足高爐高效生產(chǎn)，研究Al2O3含量對爐渣冶金物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的影響，闡明鋁硅酸鹽型高爐渣體系性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，弄清Al2O3作為兩性氧化物在結(jié)構(gòu)上演變的規(guī)律及對宏觀性質(zhì)的影響，能為我國高爐大規(guī)模使用高鋁質(zhì)鐵礦提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。
　　本文以CaO-SiO2–9.0mass％MgO–Al2O3–1.0 mass%TiO2五元渣系為研究對象，測量不同Al2O3含量和Al2O3/Si

3、O2比值時(shí)，爐渣粘度和粘溫曲線的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示爐渣中 Al2O3含量小于24%，Al2O3含量增加能使粘度增大；Al2O3含量大于24%，往爐渣中繼續(xù)增加Al2O3，粘度逐漸減小其趨勢平緩。本文從爐渣結(jié)構(gòu)層面定量論證：Al2O3含量變化使得爐渣粘度出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)并不是因?yàn)槠浔憩F(xiàn)為兩性，而是其含量的變化導(dǎo)致爐渣聚合結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而導(dǎo)致爐渣粘度出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中用Al2O3替代 SiO2，Al2O3/SiO2比值從0.47變化到1.50

4、，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示隨著Al2O3/SiO2比值增大，爐渣粘度先減小后增大，分界點(diǎn)都為0.92。Al2O3含量從16%增加至28%的過程中，爐渣的熔化性溫度逐漸升高。Al2O3/SiO2從0.47增加至1.50的過程中，爐渣的熔化性溫度呈現(xiàn)先升高后降低。運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算五元渣微觀結(jié)構(gòu)。由計(jì)算可知原子間鍵長由短到長為 Si-OMg>O>Al>Si。爐

5、渣在實(shí)驗(yàn)條件下，超過90%的 Al粒子為四配位 Al，5配位Al高于3配位Al，其僅占約5%，3配位Al比例小于2.5%。利用Raman光譜研究CaO-Al2O3二元渣系結(jié)構(gòu)變化情況，分析CaO-Al2O3二元渣系晶體和非晶體的Raman譜峰，確定3CaO·Al2O3、CaO·Al2O3和CaO·2Al2O3晶體的 Raman特征峰分別出現(xiàn)在357cm-1、520cm-1和543cm-1。解析CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO