高爐冶煉過程中堿金屬的反應(yīng)機理及分配規(guī)律研究.pdf

1、近年來,隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的快速增長，鐵礦價格不斷升高，高爐不得不大量使用低價原料，這些原料的堿金屬、硫含量較高，導(dǎo)致高爐的堿負荷、硫負荷大幅增加，爐渣排堿、脫硫任務(wù)加重;同時，渣量維持在較低水平，排堿、脫硫間的矛盾更加尖銳，加劇堿金屬在高爐內(nèi)的循環(huán)富集，堿金屬對高爐生產(chǎn)的危害加重。因此，系統(tǒng)研究堿金屬在高爐冶煉過程中的反應(yīng)機理及分配規(guī)律具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　以邯鋼大型高爐為對象進行了堿金屬平衡調(diào)查，結(jié)果表明:高爐的堿

2、金屬負荷較高，主要原因是入爐鐵礦石、燃料的堿金屬含量較高。爐渣的排堿率不高，導(dǎo)致高爐出現(xiàn)堿金屬危害。爐料吸附堿金屬的試驗以及熱力學(xué)模擬計算結(jié)果顯示:高溫區(qū)是堿金屬氧化物的主要還原區(qū)，爐料不但不吸附堿金屬，而且還揮發(fā)中溫區(qū)吸附的堿金屬。高溫區(qū)K2O·Fe2O3含量隨著溫度升高而逐漸消失，Na(g)和NaCN(g)含量增加。中溫區(qū)的爐料吸附堿金屬充分，Na2CO3逐漸消失，被還原出堿蒸汽的量很少。低溫區(qū)的爐料吸附堿金屬量的下降較快，鉀主要與

3、鐵氧化物結(jié)合，鈉主要以Na2CO3和NaCN的形式存在。
　　隨著粒度的增加，燒結(jié)礦、球團礦和焦炭吸附的堿金屬含量均下降。在同粒度的三種爐料中，燒結(jié)礦吸附的堿金屬含量最大，焦炭次之，球團礦最少。隨著K2O含量的增加，燒結(jié)礦、球團礦的低溫還原粉化率增加。少量的堿金屬就足以完成焦炭氣化反應(yīng)的催化作用，促使反應(yīng)劇烈進行，焦炭的反應(yīng)性增加，反應(yīng)后強度下降。
　　采用氣一渣平衡法測定了含堿高爐渣的硫化鉀容量，結(jié)果表明:二元堿度增加，爐

4、渣鉀容量減小，硫容量增大，而硫化鉀容量先增大后減少。二元堿度不變時MgO含量增加，鉀容量增大，硫容量和硫化鉀容量先增大后減小。三元堿度不變時MgO含量增加，鉀容量和硫化鉀容量減小，硫容量增大。Al2O3含量增加，鉀容量增大，硫容量和硫化鉀容量減小。溫度升高，鉀容量減小，硫容量增大，硫化鉀容量減小。高爐硫負荷增加，鉀容量減小，硫容量和硫化鉀容量都先增大后減小。堿受荷增加，鉀容量、硫容量、硫化鉀容量均減小。
　　采用氣—渣—金平衡法測

5、定了含堿高爐渣的FetO活度，根據(jù)爐渣結(jié)構(gòu)共存理論，建立了FetO作用濃度的計算模型，計算結(jié)果與實測結(jié)果相符。結(jié)果表明:二元堿度增加，爐渣的FetO活度增大;二元堿度不變時MgO含量增加，F(xiàn)etO活度降低。三元堿度不變時MgO含量增加，F(xiàn)etO活度降低;Al2O3含量增加，F(xiàn)etO活度降低。渣中FetO活度增加對排堿不利，但有利于脫硫。
　　根據(jù)邯鋼生產(chǎn)條件，進行了高爐渣排堿脫硫模擬試驗，結(jié)果表明:二元堿度對爐渣的排堿、脫硫影響最

6、大，對二者的影響效果相互矛盾。堿度增加有利于脫硫，但不利于排堿;二元堿度不變時MgO含量增加，硫的分配系數(shù)和爐渣排堿率先增大后減小。反應(yīng)溫度升高，硫的分配系數(shù)增大，排堿率減小;渣鐵比增加，硫的分配系數(shù)和爐渣排堿率都增大;反應(yīng)時間延長，硫的分配系數(shù)增大，排堿率減小。
　　邯鋼高爐的適宜造渣制度和操作參數(shù)為:二元堿度保持在1.11左右，MgO含量保持在10％左右，Al2O3含量保持在15％左右，鐵水溫度控制在1480～1500℃，渣鐵