烧结返矿与复合造渣剂

烧结返矿与复合造渣剂第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿即烧结矿筛下料，其成份与矿物组成与烧结矿一致。现以某厂高碱度烧结矿为例，其成分见表1。表1某厂烧结矿化学成份成份成份TFeCaOSiO2FeOMgOAl2O3碱度含量，%55.5010.555.837.310.262.671.811第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

上述成份的烧结矿的矿物组成见表2

表2某厂烧结矿矿物组成2组份赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4铁酸钙SFCA硅酸二钙C2S玻璃相熔剂、脉石、蛇纹石残余含量，%30253531～33

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用

由上可知，烧结（返）矿主要是由含铁矿物及脉石两大类组成的液相粘接在一起的多种矿物的复合体，其中含铁矿物有磁铁矿(Fe3O4)、方铁矿(FexO)和赤铁矿(Fe203)，粘结相主要是铁橄榄石(熔点为1205℃)、钙铁橄榄石(熔点为1093℃)、硅灰石(熔点为1540℃)、硅酸二钙、铁酸钙(熔点为1449℃)等，此外还有少量反应不完全的游离石英（SiO2)和游离氧化钙(CaO)等。3第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用

1、查阅相关热力学数据计算单位废钢吸热量为：1475.5KJ。2、查阅相关热力学数据计算得出单位烧结返矿吸热量为：3665.5KJ。

以废钢吸热量为参照单位，则烧结返矿的冷却效应是废钢的2.5倍。4第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（三）、烧结（返）矿在转炉冶炼过程中的基本反应原理

烧结返矿是一种反应性良好且具有一定碱度的低熔点含铁熟料，其硫、磷含量较低，物理化学成分稳定，粒度均匀，而且熔点较低。

在转炉炼钢温度（1300～1500℃）条件下，返矿入炉后熔化效果较好并发生分解反应(1)和(2)：

(Fe2O3)=2(FeO)+(O)………(1)(Fe3O4)=3(FeO)+(O)………(2)5第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

Fe2O3从分解反应⑴产生(FeO)，与返矿中带入而且包围在其周围的(CaO)、(SiO2)反应，具体反应方程式为：

2(SiO2)+(FeO)+(CaO)=(2CaO.FeO.SiO2)………(3)根据烧结返矿的成分分析，分解反应结束后，返矿内部产物的比例为:FeO:CaO:SiO2=58.72:14.06:7.84。6

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烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（三）、烧结（返）矿在转炉冶炼过程中的基本反应原理

烧结返矿在转炉内的分解反应为强吸热反应，周围熔池温度会骤然降低，会导致周围熔渣粘度升高，甚至产生暂时“结坨”现象，限制反应生成的(FeO)向外扩散传质，进而影响成渣速率。因此成渣反应(3)的(FeO)向外扩散传质为该反应的限制性环节，只有加大返矿外部动力学条件，才能加快成渣反应(3)进行。7第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用

成渣反应(3)为可逆反应，产生的(FeO)会作为携氧载体参与脱碳反应。其反应方程式为：(FeO)+[C]={CO}+[Fe]………(4)△Gm=-135270J.mol不稳定化合物(FeO)解离出的[O]，溶入钢水中，进行钢水内部脱碳，脱碳反应产生的CO气体增加熔池搅拌，提高反应的动力学条件。8第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

1、转炉冶炼前期转炉吹炼前期是硅锰氧化期，熔池温度一般在1200～1400℃，吹炼前期完成Si、Mn以及P的氧化，形成初期渣的熔化，转炉冶炼前期形成的渣系主要是“铁质”渣系及Fe0-Si02-Ca0渣系。该渣系的主要特点是FeO含量相对较高，二元碱度R在2左右的渣系,钢渣之间的界面张力较大,熔渣粘度较低,熔渣极易泡沫化，容易引起喷溅，但对脱P效果明显，对炉衬侵蚀较为严重，因此在转炉二批料中要补加一定量的氧化镁材料，以增加一定量的MgO，起到保护炉衬的作用。9第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

1、转炉冶炼前期为了能够尽快形成该渣系，同时尽可能长时间保持该渣系，以达到前期脱P的目的，在首批料中配加一定数量的返矿，返矿在转炉冶炼前期加入主要发生分解反应（1)和(2)，以及反应分解产物(FeO)成渣反应⑶,,反应⑴和(2)能够产生(FeO)，同时反应(3)能促进活性石灰熔化。推进“铁质”渣系的形成。根据脱磷理论，脱磷反应是在钢--渣界面反应，是强放热反应，其反应式为：2[P]+8(FeO)=(3FeO.P2O5)+5(Fe)+Q………(5)10第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

1、转炉冶炼前期随着石灰的熔化，熔渣碱度进一步升高，同时也会发生如下反应:2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO.P2O5)+5[Fe]+Q………(6)(3FeO.P2O5)+3(CaO)=(3CaO.P2O5)+3(FeO)+Q………(7)

磷的氧化产物3CaO.P2O5在炉渣中是不稳定的，当熔池温度高于1500℃时，反应就会逆向进行，磷就重新回到钢中。11第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

1、转炉冶炼前期

反应(1)和反应(3)均为吸热反应，能够有效缓解前期温度升高太快，推迟C-O反应时间,增加“铁质”渣系维持时间,达到前期深脱P的效果。因此转炉吹炼前期是返矿加入较理想的时期，但是返矿加入量太大，易导致熔池温度太低，不能达到C-O大量氧化的温度，造成渣中(FeO)累积，引起低温喷溅。实际操作中，前期返矿加入量根据铁水温度和铁水Si含量进行调整。12第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

2、转炉冶炼中期

转炉吹炼中期是碳高速氧化期，熔池温度一般控制在1450～1600℃左右，主要任务是脱碳。由于此过程温度升高太快，C-O反应剧烈，（FeO)消耗较快，当供氧强度小于脱碳反应消耗的氧(O)时，就会出现“返干”现象，----在这一时期渣系将完成由“铁质”渣系向“钙质”渣系转变的过程，渣中FeO含量降低，CaO比例增加，碱度进一步提高。13第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

2、转炉冶炼中期

“钙质”渣系的主要特点是熔渣熔点高、碱度高，P在渣中的存在形态由（3CaO.P2O5)向（4CaO.P2O5)转变，变得更为稳定，其反应式为：(3CaO.P2O5)+(CaO)=(4CaO.P2O5)+Q………(8)

14第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

2、转炉冶炼中期

由于在吹炼中期C-O反应剧烈，熔池温度升高太快，消耗的(FeO)增多，渣系中(FeO)含量较低，熔渣粘度增加，导致反应(6)向逆向进行。同时，渣中(FeO)降低，直接影响反应(7)正向反应，熔池温度升高，触发脱P反应(5)和反应(6)逆向进行，导致钢水“回P”，因此，应在反应中期加入返矿。15第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

2、转炉冶炼中期主要有四个作用:第一，在转炉冶炼中期加入烧结返矿，首先发生反应(1)，返矿分解吸热，起到调节熔池温度的作用，能防止脱碳反应太激烈而导致渣中(FeO)降低太快出现“返干”现象，减少熔渣向钢水返P;第二，返矿分解产生的(FeO)参与成渣反应(3)，能缓解熔池“返干”现象，可降低金属喷溅或粘枪事故;

16第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

2、转炉冶炼中期

主要有四个作用:

第三，返矿分解产生的(FeO)，在铁水碳元素充足的还原气氛中能被还原一部分（控制不好则有逆向反应），提高钢水收得率；第四，返矿熔化分解出的(O)参与脱碳反应，增加转炉供氧强度，降低氧气消耗量，缩短吹炼周期。17第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

2、转炉冶炼中期

由于这一时期熔池温度较高，返矿加入后在很短时间内就可以完成反应（1）分解反应，同时由于熔池也比较活跃，动力学条件较好，成渣反应(3)也很快完成，部分(FeO)还参与了脱碳反应，因此转炉冶炼中期是返矿大量加入较理想的时期。18第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期日一、烧结返矿对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

3、转炉冶炼后期在转炉吹炼后期，钢水中的碳[C]含量降低，脱碳反应趋于平缓，熔池搅拌力减弱，出现(FeO)回升现象，熔渣的特性依然以钙质渣系为主，熔渣的碱度较高，甚至出现游离的(CaO)，大大提高了渣中(MnO)活度，钢渣之间会发生“回锰”脱碳反应。在这个时期不宜加入大量的返矿。

19第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期日（四）、烧结（返）矿炼钢使用技巧

3、转炉冶炼后期首先，因为返矿加入后发生反应（1)，导致后期熔池温度降低，影响转炉终点温度;其次，由于熔渣碱度较高，流动性相对较差，动力学条件不足，会降低返矿分解产物的成渣速率，影响转炉终点控制和溅渣效果。因此返矿在后期加入量要控制。20第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用

3、转炉冶炼后期

综上所述：烧结返矿用于转炉炼钢可有效化渣，促进炉渣早化；其冷却效应是废钢的2.5倍。转炉炼钢使用烧结返矿可有效填充炉渣熔化所需的（FeO），有利于降低铁水中的铁元素氧化量,达到降低钢铁料消耗的目的。烧结返矿在转炉熔池内可分解出（O），该（O）可参与C-O反应而节约炼钢氧耗。一般经验为使用量不得超过35Kg/t钢，否则喷溅不易控制。另外，使用烧结返矿能促进炉渣早化，但抑制炉渣返干的功效需要积累操作经验。21第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

加快造渣速度，快速成渣，使其提高脱硫、脱磷率，且能适应快速冶炼的需要，就是转炉炼钢技术的核心。在炼钢造渣过程中既能取消萤石又能快速化渣，并通过改变渣系降低炉渣熔点确保炉渣不返干，本公司研制的化渣助熔剂，就是适应上述需求能使转炉炼钢生产高效化的一种产品。22第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

复合造渣剂是根据炼钢造渣原理而人为配制的渣系，主要针对转炉炼钢的造渣速度低于铁水的氧化反应速度的矛盾而进行配渣炼钢开发的产品，是在总结萤石、锰矿、轧钢铁皮、烧结返矿、铁矾土等多种化渣助熔材料优缺点基础上研发的新产品，它既能快速化渣，又可兼作冷却剂使用。23第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期日二、复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（一）、产品作用机理

该产品含有TFe、CaO、MgO、SiO2、Al2O3等多元组分，加入转炉钢水中很快熔化并与石灰反应,生成铁酸钙、铝酸钙等低熔点炉渣，加炔了成渣速度，而且能有效抑制吹炼中期的炉渣返干。24第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期日二、复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用（一）、产品作用机理

产品中含有(FeO)，能使冶炼初期石灰表面难熔的2CaO·SiO2熔点下降，不仅有利于化渣，且可保证前期渣中(FeO)含量高，有利于前期脱磷。(MgO)能使2CaO·SiO2多元系相图中的析出区域缩小，有利于快速化渣；Al2O3能使炉渣形成CaO-SiO2-Al2O3三元结构，能有效抵抗碳氧激烈反应期因夺取渣中(FeO)

而导致的炉渣返干。25第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期日复合造渣剂中有快速化渣的有效成分，可以促进炉渣尽快形成，而且产品不含CaF2

。该产品含有TFe，可有效填充炉渣所需的TFe量，达到减少炼钢铁损的目的；同时，该产品含有CaO、MgO和Al2O3，具有石灰或轻烧白云石的造渣和护炉作用，可减少石灰与轻烧白云石（或菱镁球等含镁护炉料）的用量，可有效降低渣料消耗。26第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

1.快速成渣复合造渣剂熔点低，加入转炉后即迅速形成渣液，同时该渣液与石灰接触并渗透,加速石灰的熔解,从而产生快速成渣效果。27第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

2.良好的助熔剂复合造渣剂不含萤石主成份CaF2，其化渣的持续性效果优于萤石，替代萤石化渣不仅减少对炉衬的浸蚀和对环境的污染，而且对溅渣护炉后的高MgO熔渣,其稀释作用比萤石好而且经济。28第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

烧结返矿与复合造渣剂对炼钢造渣过程的作用

3.改善炉渣透气性复合造渣剂能改变炉渣渣系结构，使炉渣全程不返干，改善炉渣的透气性，使C-O激烈反应期的气体自动顺利逸出。29第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期日

烧结返矿