利用熔融改質(zhì)鋼渣冶煉Fe-Si-Mn合金的熱力學(xué)研究.pdf

1、鋼渣是煉鋼過(guò)程的副產(chǎn)品之一，其產(chǎn)生量隨著粗鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)而迅速增長(zhǎng)，但是其利用率較低。目前所開發(fā)的各種轉(zhuǎn)爐渣利用技術(shù)并沒(méi)有充分考慮到其中高溫顯熱資源的高效回收，因而導(dǎo)致了鋼鐵工業(yè)余熱資源的大量浪費(fèi)。對(duì)熔融態(tài)鋼渣直接資源化利用，不僅可促進(jìn)液態(tài)鋼渣物質(zhì)本身再利用方法和技術(shù)的突破，還可實(shí)現(xiàn)其所攜帶高質(zhì)量顯熱的合理利用，對(duì)于鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排具有十分重要的意義。
　　本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣綜合利用研究工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)

2、展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，提出利用熔融改質(zhì)轉(zhuǎn)爐鋼渣冶煉Fe-Si-Mn合金的研究。通過(guò)熱力學(xué)分析，在考察熔融改質(zhì)鋼渣成分對(duì)其熔融特性影響的基礎(chǔ)上，研究選擇性還原過(guò)程中合金熔體相的成分變化規(guī)律，確定改質(zhì)鋼渣成分、還原劑加入量及還原溫度等對(duì)熔渣中組分選擇性還原的影響規(guī)律與作用機(jī)制，掌握渣中組元在選擇性還原過(guò)程中的冶金行為。研究結(jié)果表明:
　　(1) SiO2在熔渣中的溶解度隨著溫度的升高而增大，1800℃時(shí)其溶解度達(dá)到80％。渣中SiO2小于

3、其溶解度時(shí)能夠與渣中其他物質(zhì)形成低共熔點(diǎn)化合物，改質(zhì)鋼渣的液相線溫度隨著w(SiO2)的增加而降低，w(SiO2)為20％時(shí)其液相線溫度1702℃，w(SiO2)達(dá)到55％時(shí)熔渣的完全熔化溫度達(dá)到最低值1308℃。
　　(2)隨著熔渣中(SiO2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，a(MnO)和a(CaO)減小，a(FeO)先增大當(dāng)w(SiO2)為30％左右時(shí)達(dá)到最大值后降低，二氧化硅的活度隨著其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。
　　(3)改質(zhì)后鋼渣組

4、成的影響，二氧化硅的活度隨著其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高其他組元活度受到影響，改變?nèi)墼懈鹘M元的還原順序和合金成分。當(dāng)鋼渣中w(SiO2)小于46.4％時(shí)其還原順序Fe→Mn→P;當(dāng)w(SiO2)為46.4％～54.2％時(shí)a(MnO)減小(P2O5)優(yōu)先還原，還原順序?yàn)镕e→P→Mn→Si;w(SiO2)大于54.2％時(shí)二氧化硅的活度迅速增大其他組分還原受到抑制，其還原順序依次為Fe→Si→P→Mn，同時(shí)合金相中w[Si]增大，當(dāng)溫度為180

5、0℃時(shí)w[Si]最大為62.2％。
　　(4)提高溫度能夠促進(jìn)熔渣中氧化物的還原。提高溫度各組元的還原率增大，渣中w(SiO2)為60％時(shí)1500℃條件下合金相中w[Si]不足20％，(SiO2)還原率不足10％，而1800℃時(shí)合金相中w[Si]大于60％，(SiO2)還原率超過(guò)50％。
　　(5)還原劑分配于活度大的氧化物組分上的量比分配于還原度小的氧化物組分上的量多，還原劑配入量的不同，得到了不同成分的鐵合金。熔渣中w(

6、SiO2)＜40％時(shí)配碳量小于熔渣質(zhì)量的2％時(shí)生成Fe-Mn合金，2％～2.5％時(shí)生成Fe-Mn-P合金，大于3％生成Fe-Si-P-Mn合金;熔渣中w(SiO2)為50％時(shí)配碳量小于2％時(shí)生成Fe-P合金，2％～2.5％時(shí)生成Fe-Mn-P合金，大于3％生成Fe-Si-P-Mn合金;熔渣中w(SiO2)為60％時(shí)配碳量小于2％時(shí)生成Fe-Si合金，2％～2.5％時(shí)生成Fe-Si-P合金，大于3％生成Fe-Si-P-Mn合金。
　

7、　(6)溫度低時(shí)各氧化物之間分解壓差大，分配于(SiO2)的還原劑少，溫度高時(shí)各氧化物之間分解壓差減小，分配與(SiO2)的還原劑增多。隨著溫度的升高，殘?jiān)?MnO)減少，還原進(jìn)入氣相和金屬相中分配增加，1800℃分別為90％和9.9％。渣中(P2O5)99％還原進(jìn)入合金相，隨著溫度的升高氣相的分配率增大，1500℃時(shí)僅有0.2％，但是1800℃為39.8％其余進(jìn)入合金。溫度升高渣中w(SiO2)還原還原進(jìn)入合金和氣相都增加，1500