邢钢高炉渣冶金性能的实验室研究

邢钢高炉渣冶金性能的实验室研究 万爱珍 摘 要 对邢钢高炉渣粘度、脱硫能力、熔化温度进行了实验测定和分析研究。研究结果表明 :该渣是比较难熔且热稳定性不良的短渣 ,高温下流动性好但脱硫能力一般 ,配合系列人工合成渣样实验研究 ,初步预报了邢钢高炉渣适宜的成分范围。 关键词 高炉渣 冶金性能 实验室研究 N F N on of F as is to of is it In of on of F F 1 前 言 邢台钢铁厂自投产以来尚无系统的高炉渣性质实验研究资料 ,难以提供选择渣制度的科学依据。本测试研究试图通过对炉渣熔点、熔化性温度、粘度、熔渣脱硫能力进行测定与推算 ,辅以计算机分析 ,寻找出各性质 (粘度、脱硫能力 )与炉渣成分和炉渣温度的关系。同时对邢台钢铁厂高炉渣样有选择地进行了矿相镜下观察 ,为分析和改善造渣制度提供了依据。 2 测试实验设计和实验方法 对邢台钢铁厂高炉两个月生 产数据进行统计分析 ,结果表明炉渣化学成分波动范围很小 ,30 % 40 %;7 % 8 %;28 %40 %;10% 13 %;S: ; 。测试研究的炉渣成分范围在现场统计平均成分范围的基础上适当展宽 ,特别对碱度稍高的渣样进行了较多补充。为兼顾洗炉渣 ,在试验炉渣中配加了选取生产渣渣样以外 ,按混料单形重心设计配制了人工合成渣 ,并按 w(w(、 w(S)、 w( w( w(个因素各 3个数据水平进行编排 ,表 1是高炉生产渣样和人工合成渣样成分表。 表 1 邢钢高炉生产渣样和人工合成渣样成分 (w) % 渣样号 3 92073号 号 0929号 0930号 2160号 2135号 1111号 2299号 2208号 0921号 成 1号 合成 2号 合成 3号 成 4号 成 5号 成 6号 成 9号 成 10号 成 11号 成 12号 成 13号 成 14号 成 15号 成 16号 熔点、粘度和脱硫能力实验中 ,各渣样重复两次 ,以检验数据的重现性。熔点、粘度测定结果见表 2。脱硫能力测定结果见表 3。 表 2 邢钢高炉渣样和人工合成渣样熔化性质与热稳定性数据 渣样号 熔化温度 / =20 泊时的 温度 / =温度 / 从 20 泊至 50 泊的 温度间隔 / (t25) 的 /泊 92073号 1 382 1 385 1 391 1 38578=7 9 号 1 392 1 396 1 39681=15 0929号 1 413 1 414 1 41410=4 0930号 1 396 1 391 1 392 1 39182=9 17562 92160号 1 408 1 415 1 418 1 41502=13 15644 92135号 1 395 1 390 1 394 1 39079=11 71111号 1 412 1 425 1 435 1 42504=21 11404 42299号 1 420 1 411 1 414 1 41205=7 2208号 1 416 1 413 1 418 1 41100=11 15239 70921号 1 387 1 386 1 393 1 38680=6 工合成 1号 1 444 1 548 1 487 1 54807=41 工合成 2号 1 407 1 417 1 423 1 41716=1 40092 人工合成 3号 1 412 1 463 1 450 1 46341=22 工合成 4号 1 397 1 425 1 436 1 42518=7 62 人工合成 5号 1 308 1 293 1 300 1 29390=3 工合成 6号 1 465 1 470 1 469 1 47053=17 688 人工合成 7号 1 472 1 628 1 493 1 62892=136 人工合成 8号 1 418 1 481 1 430 1 48125=56 工合成 9号 1 360 1 392 1 367 1 39256=36 工合成 10号 1 426 1 473 1 422 1 47317=56 工合成 11 1 403 1 467 1 447 1 46735=32 1 号 人工合成 12号 1 345 1 355 1 359 1 35548=7 人工合成 13号 1 409 1 462 1 437 1 46226=36 0 人工合成 14号 1 333 1 363 1 365 1 36346=17 工合成 15号 1 312 1 328 1 302 1 32896=32 工合成 16号 1 407 1 471 1 448 1 47138=33 3 邢钢高炉生产渣样和人工合成 渣样脱硫能力测定值 样号 w(s) /% w s /% 号 w(s) /% w s /% 2073 成 4 成 5 0929 成 6 0930 成 7 2160 成 8 2135 成 9 1111 成 10 2299 成 11 2208 成 12 0921 成 13 09211 h 成 14 09212 h 成 15 09211400 成 16 09211350 成 17 成 1 成 18 成 2 成 19 成 3 成 20 :其中 17号 16号平衡 1 h;18号 16 号平衡 2 h;19号 20号于 1 400 下平衡 ;20 号 12号于 1 350 下平衡 熔点测定采用渣柱自由塌落的试样变形法 ,将熔毕即渣柱完全液化的温度视为熔点测定 值。 熔渣粘度测定在 1改型熔渣粘度测定仪上进行 ,渣样 120 坩埚内衬金属衬片 ,实验在液氨分解产生的 32弱还原性保护气氛下进行。各渣样升温最高点参照熔点测定值确定 ,一般超过熔点 100 左右。至少测定 5个温度点下的粘度值 ,各相邻温度点间一般温度间隔 20 , 在粘度变化大的温度区域则缩短至 10 , 每个粘度测定值至少重复两次 ,以重现平均值作为测定值。 为测定熔渣脱硫能力 ,配制了高硫铁试样。由于采用在高炉前用高炉铁水溶解块状分析纯的 因而它可以视为 饱和碳饱和硫的试样。由本实验测算的渣铁间硫分配比是高炉条件下的分配比 ,而不是渣与仅只含硫的 照实际高炉生产数据确定脱硫实验的渣铁比为 渣样坩埚装入渣样 50 g,铁样坩埚装入 125 g,渣铁全熔后使熔铁瞬时落入渣液中 ,参照有关资料确定恒温脱硫时间 1.5 h,实验温度为 1 450 。同时做了变温 1 400 和 1 350 、变时 1 h 和 2 验表明 1.5 故 无须再做饱和度校核。 3 测试结果与数据处理 渣性能 依照实验数据进行计算机辅助分析 ,可获得下列粘度回归方程 : =32 3w()+ 02 748 27 939t (1) 为简化计算 ,可采用近似式 =)+2) 式中 熔渣的粘度 w( 熔渣中 碱度， 碱度， t 熔渣温度 / 图 1和图 2是按方程 (2)绘制的 400 下和 1 450 下的等粘度曲线图 ( %25 %;0 % 70 %部分 )。 图 1 1 400 下 w(0 % ,w( 30 % 70 %部分 图 2 1 450 下 w(0 % ,w( 30 % 70 %部分 实际炉渣不是简单的赝三元系渣 ,它们的熔融粘度值与方程 (1)、方程 (2)的计算值或图 1、图 2的标示值将有所差别。按邢台钢铁厂现场条件可按下式估算实际炉渣的熔融粘度 (在 1 450 下 ) =)+ )w( w( w(S)3) 当渣中 w(10 %,w(10 %,w(S)=1 %, 上式又可简化为 : aO)w(4) 依照脱硫实验数据 ,可得出 1 450 下炉渣脱硫能力即渣铁间硫的分配比 50 50S=w(w( w(w(S)- w( 10 (5) 50S=9853 2w(24w(860 (6) 图 3是按方程 (6)绘制的 1 450可用于查估炉渣脱硫能力。 图 3 合成渣 1 450 ) 渣矿相 矿相观察表明 ,邢钢高炉渣是结晶性能很强的铝黄长石 镁铝黄长石型炉渣 ,很少含有玻璃相 ,却有少量 见图 4、图 5、图 6。由图可见 ,由于 71111号与另两渣样相比碱度明显降低 ,因而铝黄长石含量显著减少 ,且有少 量 (2 % 5 %)不均匀游离。 图 4 92073号正交偏光矿相照片 360 图 5 70929号正交偏光矿相照片 720 图 6 71111号正交偏光矿相照片 360 4 分析与结论 (1)邢钢高炉现用渣系是结 晶性能极强的黄长石系炉渣 ,熔点较高 (1 382 1 425 ), 熔化性温度也较高 (1 385 1 425 ), 熔化温度区间极窄 (粘度从 21 , 平均 ), 热稳定性不良 (5) 时的 最小为 大为 ,是典型的短渣。该渣熔后粘度不大 (一般 且随温度的变化率不大 ,因此没有必要也不能依靠过热来改善其流动性。由于熔化区间窄又需有一定的过热度 ,要求炉缸有足够的热储备 ,以免炉温波动招致炉渣冻结。 (2)但降低熔点的作用相当明显 ,而降低熔融粘度的作用并不明显 ,因而萤石只可作为助熔剂而不是稀释剂。 (3)熔渣碱度特别是三元碱度 渣等粘度线大体上与等碱度线相平行。因此在定 w( w(条件下改变 者定 增加 w(时减小 w( ,都将导致熔渣粘度的较大变化。在固定 w(导致粘度缓升。 (4)按等粘度线图分析 ,本渣系最低粘度应出现在 (以 1 400 :w( , 450 :w( 管等粘度线图仅是对生产渣的近似模拟 ,但至少低粘度区在w( 此 ,就炉渣流动性而言 ,在现在的基础上适当降低 w(必要的。 (5)与人工合成渣脱硫能力不高相比 ,邢钢现用高炉渣脱硫能力较强 ,可承受的高炉硫负荷较大。炉缸温度是影响渣铁间脱硫反应的重要因素。按合成渣 12号、 19号和 20号渣样的比较 ,当.0,w(10 %,可知 50S=1 400S=1 350由 1 450 降温 50 ,L 由 1 400 再降温 50 ,L 。邢钢高炉