柳钢高炉提高煤比的技术措施及炉渣的岩相研究在转炉炼钢中的应用

PAGEPAGE1柳钢高炉提高煤比的技术措施【摘要】对柳钢炼铁厂提高煤比的技术措施进行了总结。针对限制高炉喷煤的各种因素，通过优化配煤、改善喷煤系统制粉喷吹能力、提高入炉风温、采用风口等距离等阻损喷吹技术和稳定高炉炉况生产等一系列有效措施，全厂高炉煤比达到了174kg/t。【关键词】高炉煤比提高措施1.前言柳钢炼铁厂现有425m3高炉3座、1250m3高炉1座、1500m3高炉3座、2000m3高炉2座，已达到年产1000万吨生铁的生产能力，但主要技术经济指标如煤比、焦比等处于国内同类型钢铁企业中下水平，2008年全厂高炉煤比仅102kg/t，直接导致柳钢产品生产成本高、竞争力不强。2008年底受全球金融危机的影响，国内钢铁行业亏损严重，柳钢也不例外，降低生产成本成为柳钢一段时间以来的工作重心。在钢铁生产过程中，炼铁工序能耗约占钢铁联合企业能耗的60%，生产成本占70%，而在炼铁生产过程中，燃料成本约占30%，矿石成本约占60%，动力能源等其它成本约占10%。从炼铁过程来看，降低成本主要是降低燃料成本。长期生产实践表明，大喷煤降焦是降低炼铁生产成本最主要的手段。自2009年以来，我厂通过优化配煤、改善喷煤系统制粉喷吹能力、提高入炉风温、采用风口等距离等阻损喷吹技术和稳定高炉炉况等一系列有效措施，煤比不断跃上新台阶，全厂高炉煤比达到了174kg/t，单座高炉煤比实现了180kg/t的突破，入炉焦比低于300kg/t，高炉喷煤降焦主要技术经济指标见表1。表1柳钢高炉喷煤降焦技术经济指标进步时间煤比kg/t焦比kg/t燃料比kg/t富氧量m3/t风温℃生铁含硅%入炉品位%2008年10245458326.3810650.7455.9620094411270.6157.402010年15111170.5556.972010年20511360.5257.892.限制柳钢高炉煤比的因素分析分析了柳钢高炉煤比偏低的影响因素，主要有以下几点因素：2.1喷吹煤质量差，部分采购自湖南、贵州等周边地区小煤矿的原煤灰分高、可磨性能差、CO2反应性差，影响了煤粉在高炉风口区域的燃烧和反应效果，不利于高炉煤比的提高。2.2磨煤机实际制粉出力不足，多数高炉制粉能力满足不了150kg/t以上煤比要求。主要原因有两方面：一是原煤采购点多，质量不稳定，原煤的可磨性指数波动大，造成煤难磨，磨辊、磨盘消耗大，如EM110磨煤机设计产量为50t/h，实际出粉只能达22t/h；二是制粉系统配置不合理，不能充分发挥现有磨机制粉能力。如A区制粉能力有盈余，老区制粉能力不足，新上的ZGM95G磨煤机与EM80共用一套收粉系统，而ZGM95G磨机投产后一直调试不成功。2.3老区高炉喷吹管路设计不合理，造成输送煤粉能力满足不了高炉大喷煤要求，也满足不了风口广喷、均喷和匀喷的要求。主要表现在部分高炉喷煤总管路过长；管道设计阻损大；分配器放置位置不合理；喷煤支管管径大小不一；至各风口喷煤支管长度不等长，从硬件上限制了提高煤比。2.4高炉入炉风温低，富氧利用转炉余氧不稳定，煤粉在风口区域的不能得到充分燃烧和反应，除尘灰中未燃煤粉含量高，高炉煤焦置换比低。2.5由于原燃料条件差，且质量不稳定、波动大。主要表现在入炉矿综合品位低，焦炭质量差。如2008年入炉矿品位只有55.96%，焦炭反应后强度只有50.42，灰份高达13.43%，这种原燃料条件对提高煤比是不利的。2.6高炉大型化后高炉操作人员未能及时适应大高炉生产要求，还停留在小高炉操作水平，炉况主管人员观念僵化，思维混乱，未能及时总结出大高炉高煤比生产操作技术和管理技术，造成高炉炉况波动大，频繁发生炉况失常。由于炉况不稳定，经常进行全焦冶炼，这严重制约了提高煤比冶炼。3.柳钢高炉提高煤比的技术措施3.1优化配煤大喷煤降焦攻关前，柳钢高炉喷吹用煤采用60%澳大利亚贫瘦煤+20%国内贫瘦煤+20%无烟煤混合喷吹，并根据原煤供应情况适当调节喷吹煤配比。其中，澳大利亚贫瘦煤采购量大、来源稳定，而国内贫瘦煤和无烟煤采购自国内四五十家企业、年采购数量每家企业几千到几万吨不等。各家原煤的质量良莠不齐，煤种性能差别很大，影响到了高炉喷煤效果，进而限制了高炉煤比的提高。3.2提高煤粉制备能力与输送能力3.2.1提高煤粉制粉能力提供质量稳定数量充足的煤粉是高炉进行大喷煤冶炼的基础，柳钢高炉喷吹煤粉是由8台磨机提供，它们分别是东部喷吹系统；西部喷吹系统；A区喷吹系统。由于各区磨煤机制粉能力与高炉大喷煤冶炼所需求煤粉量不匹配，满足不了高炉大喷煤要求。制定主要技术措施，主要有：第一通过辅设必要管道，实现了三个相互独立喷吹系统煤粉互送，从工艺上实现了“三区”制粉能力互补。其次对西部喷吹系统配有ZGM95G中速磨改造，增加一套收粉系统，解决了ZGM95QG快速磨煤震动过大的难题，为整个炼铁系统喷煤量的提高提供了基本保证。3.2.2提高喷吹送粉能力提高送粉能力主要途径是实现浓相输送，为了实现浓相输送一是改造锥式分配器为圆盘分配器，改造喷吹总管铁盒直角过渡为圆弧过度，减少喷吹压力阻损。二是对喷吹罐中部流化装置改进，优化流化器。三是调整喷吹罐出煤管与流化床间隙。经过改造后喷吹煤粉浓度达到47kg/m3，提高了煤粉输送能力，满足了高炉喷吹170～180kg/t煤比需求。3.3提高入炉风温球式热风炉单位鼓风的蓄热面积大，综合传热系数高，球式热风炉体积小，结构简单，施工方便，材料用量少，投资省，被国内外多座高炉上使用。但耐火球经过几年的使用后，球床上部AZM刚玉球易破碎粉化，中部镁铝球遇水易粉化，下部高铝球粘结成葡萄状，球床气孔率明显降低，阻损大。柳钢在国内首次利用AZC复合高铝球代替镁铝球在球式热风炉球床中部使用，开发出了第四代球式热风炉用耐火球（具体技术指标见表2），并迅速被应用于柳钢所有球式热风炉。表2柳钢第四代球式热风炉用耐火球技术指标指标高铝球AZC复合高铝球AZM刚玉球直径，mm506075Al2O3，%≥75.0≥65.0≥68.0ZrO2，%—≥4.5≥4.8Cr2O3，%—≥0.5—Fe2O3，%≤1.5≤1.5≤0.8K2O+Na2O，%≤0.5≤0.5≤0.5体积密度，g/cm3≥2.60≥2.80≥2.90常温耐压强度，kN/球≥13≥40≥50显气孔率，%≤24≤20≤17荷重软化温度，℃≥1480（100N/球）≥1520（100N/球）≥1520（200N/球）热震稳定性（1100℃水冷），次≥7≥7≥7直径偏差，mm≤1.0≤1.5≤2外观表面光滑平整，不允许有明显砂面和掉块除了提高耐火球质量并对热风炉耐火球定期换球外，考虑到4号高炉中修扩容未将热风炉进行相应改造，在后期对热风炉进行换球时适当加大了复合高铝球和刚玉球的球量，球床高炉加高1m左右，每座热风炉多用耐火球100t左右，以加大球床的蓄热面积。换球时将上部刚玉球设计成圆周高、中心低的倒锅底状，防止燃烧器火焰直接在刚玉球球床内，避免上部刚玉球因急冷急热过早破碎粉化。换球时及时对倒塌拱顶和大墙进行修复，防止热风不经过球床而直接从大墙边缘通过。3.4开发使用高炉风口等距离等阻损喷吹技术在各风口均匀喷吹方面，一是对分配器到高炉风口之间的喷煤管道重新进行布管，分配器至各风口管道长度相等，形状相似，送煤管道内径相同，从设备上保证煤粉离开分配器后遇到的阻损相等。二是要求全风口进行插枪喷煤；三是加强堵枪检测，如要求各高炉值班工长和配管工每小时观察风口喷煤情况一次，及时发现煤枪堵煤现象，并在第一时间处理，保证全部风口煤粉的均匀喷吹，促进炉况稳定；部分高炉增加风口成像监测仪；另外在高炉值班室安装了喷煤数据曲线实时监控系统，有利于值班工长在第一时间发现喷煤异常波动情况，减少换罐时喷煤量波动情况，实现均匀喷煤。3.5稳定高炉炉况3.5.1加强原燃料管理，实现精料入炉高炉冶炼原料是基础，在一定原料条件下，通过加强管理，对来料进行粗粮细作，可以有效提高入炉料质量，实现在现有条件下的最佳入炉料质量，主要做法：第一是建立规范的炉料使用制度，不同高炉用料要有所区别，大高炉使用好的原料，小高炉使用差一点的原料。其次是定期检测各种入炉料质量，重点是检测焦炭热性能，烧结矿低温还还粉化率，根据检测数据对焦炭、烧结矿提出指标要求。第三是规范落地焦使用原则，根据生产实践，落地焦使用量控制在20%以内，可以稳定炉内操作，不致于因为大量使用落地料造炉况波动；我厂规定2000m3高炉不使用落地焦、落地烧，从原料控制上减少落地料对高炉生产影响。第四制定槽上料仓仓位管理制，规定半仓仓位管理。第五是加强配煤配矿工作，优化现有炉料配比，优化现有炉料性能，每周召开多部门联合参加的配煤配矿会议，根据现原料优化配比，实现现有炉料最佳配比，达到了各种原料质量互补；对于影响焦炭、烧结矿质量的主要矿种，提出了主心骨炉料管理方案，从采购上、运输上保证主心骨炉料供给。3.5.2优化炉内操作与管理，实现高炉稳定、均衡、平衡生产主要做法：第一是转变观念，摸索出了适应大高炉生产组织与管理模式，不同炉容高炉生产有不同生产组织。其次是研究和开发疏导中心气流的中心加焦技术，以弥补原然料质量的不足，保证初始煤气流分布合理，扩大回旋区，延长煤粉燃烧时间，减少大喷煤后未燃烧对炉况影响。第三是加强高炉操作炉型监控技术,以保证操作炉型合理。主要控制合理的冷却水流量、进出水温度，控制合适的炉墙温度，控制合适的冷却壁壁面温度，根据这些参数及时调整送风参数和布料参数保证高炉长期稳定顺行,这时提高煤比的重要保证。第四是控制风口前理论燃烧温度,保持炉缸热量充沛。引进大气湿度监测仪，并引入电脑控技术，时时监测风口前理论燃烧温度；在喷煤后要控制适当富氧率，我厂实践表明：150kg/t煤比时，在风温1100℃以上可不富氧，每提高10kg/t煤比，相应提高1%富氧率或13m3/t富氧量控制大喷煤后理论燃烧温度控制在2100±50℃。第五是加强炉前贮铁式大沟管理，延长大沟使用寿命，减少修沟时间，解放炉前生产，大喷煤后，铁前炉子易受憋，一定要想方设法及时出净渣铁。4.结语4.1柳钢高炉通过优化配煤、改善喷煤系统制粉喷吹能力、提高入炉风温、采用风口等距离等阻损喷吹技术和稳定高炉炉况生产等一系列有效措施，全厂高炉煤比达到了174kg/t。4.2在提高煤比应根据各厂各高炉实际情况，不能照搬照抄，才能取得获得良好的技术经济指标。炉渣的岩相研究在转炉炼钢中的应用摘要：岩相检验方法可以确定炉渣的矿相组成和分布。把岩相检验与炉渣化学成分、流动温度数据结合起来，可以更全面地了解炉渣的性质。本文介绍了不同成分铁水炼钢和溅渣护炉中的炉渣岩相检验结果和特点。关键词：转炉炼钢炉渣结晶岩相检验ApplicationofMineralogicalMorphologyinConverterSteelmakingYangwenyuan1WangMinglin1ZouJiezhong2CuiShuxian11.CentralIronandSteelResearchInstitute2.PingXiangIronandSteelCompanyAbstract:Compositionanddistributionofslagcanbedeterminedthroughmineralogicalmorphologyinspection.Combinedmineralogicalmorphologyinspectionandcomposition,fluidtemperatureofslagwilldisplaythecharacteristicsofslagthoroughly.Compositionandmineralogicalcharacteristicsofslagduringsteelmakingwithdifferenthotmetalandslagsplashingtoprotectingconverterwerestudied.Keywords:convertersteelmaking;slag;crystal;mineralogicalmorphologyinspection1．前言用岩相检验方法可以了解炉渣的矿相组成和分布。炉渣的矿相组成与炉渣的化学成分有密切关系。根据岩相检验结果可以判断炼钢过程的成渣情况。从生产现场取渣样时，其凝固速度都很快，岩相检验中所观察到的矿相及其分布与液体渣的结构很接近。炉渣的矿相晶体形状和分布与炉渣的过热度也有关系。把炉渣岩相检验结果与炉渣化学分析、熔点测定、炉渣的相图知识结合起来可以更全面地认识炉渣的性质。钢铁研究总院在进行转炉高效吹氧、复合吹炼、不同成分铁水炼钢（正常含硅铁水、低硅铁水、中磷铁水、高磷铁水）、转炉溅渣护炉等多项研究中都应用岩相检验方法，并取得了良好效果。本文将对这些研究工作进行介绍。2．正常铁水吹炼过程炉渣的岩相检验正常铁水通常指铁水Si=0.4~0.6%，P<0.012%，其它合金元素（V、Ti、Cr）不高的铁水。大多数转炉都用这种成份的铁水炼钢，其成渣过程和岩相组成也具有代表性。在宝山钢铁公司第一炼钢厂的300吨转炉利用副枪每隔3min左右取一次渣样、钢样并测温。所取试样都进行化学分析，炉渣进行岩相检验和熔点测定[1]。表1吹炼过程炉渣岩相组成的变化Table1Compositionofslagduringdifferentblowingsatges序号吹氧时间/%R橄榄石镁硅钙石C2SC3SROMgOC2F1200.9290102401.43805103601.801040408~104752.435401551003.0245301553吹氧量达到20%，炉渣主要矿相是粗大的柱状晶体绿色钙镁橄榄石CaO·(Mg,Fe,Mn)O·SiO2，占总矿相的90%，中间充填少量RO相（1a）。随着吹炼的进行，炉渣矿相出现少量镁硅钙石（3CaO·MgO·SiO2），炉渣主要矿相仍为酸性的橄榄石（1b）。当吹氧量达到60%时，炉渣碱度1.8，渣中主要矿相为黑褐色粒状硅酸二钙（2CaO·SiO2）和浅绿色隐条状的镁硅钙石，两者各占总矿相量的40%。低熔点橄榄石和RO相各占10%，充填在晶界上（1c）。随着吹炼的进行，渣中低碱度矿相消失，高碱度矿相量增加，到吹炼终点时渣中主要矿相是兰色粒状硅酸三钙（3CaO·SiO2）和褐色粒状硅酸二钙，两者各占30%和45%，RO相与未熔MgO两者之和约20%，并有少量铁酸钙（2CaO·FeO）（1e）。1（f）是渣中被硅酸二钙壳所包裹的未熔石灰照片。从岩相照片看宝钢一炼钢转炉化渣情况是比较好的，炉渣各矿相的分布均匀。渣中的硅酸三钙相有30~40%，硅酸三钙有较强的脱磷能力。渣中有15~20%的RO相和铁酸钙相，这些低熔点矿相使炉渣有较好的流动性，渣中氧化铁有较高的活度，有利于脱磷。与在国内其它转炉钢厂所做的相比，宝钢一炼钢的成渣状况是比较好的。(a)(b)(c)(d)(e)(f)1-橄榄石2-RO相3-镁硅钙石4-硅酸二钙5-未熔CaO6-未熔MgO7-硅酸三钙8-未熔MgO+RO相9-C2F图1普通铁水吹炼过程炉渣岩相状况的变化Fig.1Mineralogicalmorphologyofslagduringdifferentblowingstageswithnormalhotmetal3．低硅铁水炼钢炉渣的岩相检验高炉铁水硅降低0.1%，可以降低焦比4kg/t铁，提高产量1~1.5%[2]。宝钢高炉铁水硅含量已降低到0.2%左右；“三脱”铁水硅含量可降到0.1%。低硅铁水炼钢带来成渣困难、粘枪和脱磷率下降等问题。为此，对低硅铁水炼钢的炉渣性质进行了研究，岩相检验是其中一个部分。图2是吹炼过程中所取炉渣的岩相照片。(a)(b)(c)(d)(e)(f)1-CMS2-硅酸二钙3-RO相4-未熔石灰5-未熔白云石6-硅酸三钙7-未熔MgO结晶图2低硅铁水吹炼过程炉渣岩相状况的变化Fig.2Mineralogicalmorphologyofslagduringdifferentblowingstageswithlowsiliconhotmetal表2低硅铁水炼钢炉渣的岩相状况Table2Compositionofslagduringdifferentblowingsatgeswithlowsiliconhotmetal取样时间/%图号CMSC2SRO+C2FC3SMgO未熔石灰R302a50~5520~25201.37502b4040202.03702c4045152.092d5902e3525553.951002f452025554.82本炉铁水成分（%）：Si0.26Mn0.33P0.085S0.006。吹氧30%所取渣样的矿相组成见照片(2a)，主要矿相为镁硅钙石，占50~55%，硅酸二钙占20~25%，RO相占20%。与正常铁水不同，吹炼初期渣中并没有橄榄石类的低熔点矿相，硅酸二钙出现的较早。初期渣中没有低熔点矿相，炉渣的流动性差。在本渣样的另一个视场中看到有RO相包围的未熔石灰块，这种被包裹的石灰只有在吹炼后期才能熔化。吹氧到50%时，炉渣的岩相组成如照片(2b)，镁硅钙石的含量下降到40%，硅酸二钙上升到40%，RO相与铁酸钙相为20%。此矿相组成的特点是高熔点相多、低熔点相少。炉渣的过热度仅为54℃。炉渣的流动性差，易产生金属喷溅。吹氧到70%时，炉渣的岩相组成如照片(2c)，炉渣的矿相组成与(2b)相近，只是高熔点相硅酸二钙的比例增加到45%。炉渣氧化铁含量下降，低熔点矿相含量减少，炉渣的流动温度达到1430℃以上。这时炉渣明显返干，渣中有较多的未熔石灰，如照片(2d)。照片中间部分是硅酸二钙和硅酸三钙外壳所包裹的未熔石灰，左下角标有数字5的区域为未熔白云石。吹氧量90%的岩相组成见照片(2e)。硅酸二钙占总矿相的35%，硅酸三钙占25%，RO相+C2F占25~30%，未熔MgO结晶占5%。照片的中间部分为未熔石灰。各矿相分布不均匀，表明这时炉渣仍未化好。吹炼终点的炉渣岩相组成如照片(2f)。此渣样的岩相组成与(2e)相似，只是硅酸二钙的比例更高（45%），低熔点相RO相+C2F稍有减少。渣中有较多的未熔石灰和未熔MgO结晶。炉渣的矿相分布不均匀，炉渣流动温度1405℃，比(2e)提高40℃。与正常含硅量铁水相比，整个吹炼过程的化渣情况恶化，产生粘枪、粘炉口现象，脱磷率、金属收得率、喷头寿命等指标都明显恶化。2002年～2004年经过改进氧枪喷头参数，采用合成渣调整渣量，优化供氧造渣制度解决了低硅铁水炼钢的成渣困难问题。吹炼终点的炉渣岩相组成如图3所示[3]。从图3的终渣岩相照片看，炉渣的硅酸三钙量有所提高，硅酸三钙的脱磷能力高于硅酸二钙。硅酸三钙量增加，游离氧化钙减少，提高了石灰的利用率。各矿相的分布更加均匀。解决了低硅铁水粘枪、粘炉口问题，使金属收得率提高0.5%。氧枪喷头寿命平均提高80炉。转炉脱磷率达到正常含硅铁水炼钢的水平（>85%）。1-硅酸三钙2-硅酸二钙3-RO相4-未熔MgO结晶图3改进吹炼工艺后的低硅铁水炼钢终渣岩相组成Fig.3Compositionoffinalslagsteelmakingwithlowsiliconhotmetalafterimprovingblowingtechnology4．中磷铁水炼钢的炉渣岩相组成[4]铁水成分（%）：C4.16Si0.79Mn0.28P0.37S0.021t1317℃吹氧20％所取渣样的岩相组成如照片(4a)。炉渣主要矿相为富氏体(Fe，MgO)O，约占总矿相量的40%；基体为玻璃相，主要成分是硅酸盐（炉渣碱度1.55）。渣中有较高的氧化铁，熔池温度1458℃。由于此时炉渣熔点不高，有较高的过热度，炉渣有较好的流动性。渣中矿相分布均匀，未见明显的固相物。吹氧40％的炉渣岩相组成见照片(4b)。由于炉渣碱度提高（R=2.31）和脱磷反应的进行，渣中析出磷酸三钙（3CaO·P2O5），占总矿相的10~15%，照片中的浅棕色粒状物。白色枝状晶为富氏体，约占40%。镁硅钙石（3CaO·MgO·2SiO2）约占20%，并有少量硅酸二钙析出（2CaO·SiO2），照片中的深褐色片状结晶，约占5%。尚有少量玻璃相。吹氧60％的炉渣岩相组成见照片(4c)。由于石灰熔化，硅酸二钙增加，占总矿相的40~50%。RO相减少（白色枝状或细粒状），但有新生细小的RO相析出，这是由于石灰熔解，氧化钙与硅酸盐反应而被置换出来。此外，尚有约10~15%的磷酸钙和10~15%的铁酸二钙（2CaO·FeO）。(a)(b)(c)(d)(e)(f)1-富氏体（RO相）2-玻璃相（硅酸盐）3-硅酸二钙4-磷酸钙5-铁酸钙6-硅酸三钙7-RO相+铁酸钙8-未熔MgO结晶图4中磷铁水吹炼过程炉渣岩相状况的变化Fig.4Mineralogicalmorphologyofslagduringdifferentblowingstageswithmiddlephosphorushotmetal吹氧80％炉渣的岩相组成见照片(4d)。深褐色结晶为硅酸二钙，占总矿相的50%以上。灰色条状的磷酸钙约占15%，白色粒状结晶为RO相，约占15%，条状铁酸二钙约占15~20%，稍高于前一渣样。由于石灰熔化，渣量增大，渣中磷酸钙变化不大。吹炼终点的炉渣岩相组织如照片(4e)。渣中主要矿相是兰色条状硅酸三钙，结晶发育良好，长度可达200m，占总矿相量45~50%。硅酸三钙间的粒状褐色晶体为硅酸二钙，占总矿相量的25%。白色为RO相及铁酸钙，占15%。还有少量未熔MgO结晶。炉渣的矿相分布均匀，炉渣熔化良好。停氧后用底吹惰性气体搅拌2min，所取渣样矿相组成的照片如(4f)。其主要矿相为C3S和C2S，但有较多的大块未熔MgO结晶，这是由于熔池温度高后搅拌期间炉衬的MgO进入炉渣。在后搅拌期炉渣氧化铁降低2%，渣中铁酸钙相稍有降低，约为13%。中磷铁水炼钢炉渣的岩相组成和普通铁水炼钢渣相比，主要是出现磷酸三钙，由于渣中氧化铁较高，铁酸钙有所增加。5．高磷生铁水炼钢的炉渣岩相组成我国约有35亿吨高磷矿，其中约50%在湖北长阳地区，其余50%分布在云南、湖南、江西、四川等地。本课题组的技术人员曾在欧洲的钢铁厂进行过高磷钢水炼钢的研究。吹氧20％所取炉渣岩相组成见照片(5a)。白色树枝状结晶为RO相（含有部分铁酸钙），占总矿相量的20%，深灰色粒状结晶为硅磷酸钙，占总矿相的25~30%，主要成分为低碱度硅酸盐的灰色基体为玻璃相（含有部分橄榄石），占40~45%。吹炼初期渣中出现硅磷酸钙表明脱磷反应在炉渣碱度不高（R=1.08）时即已开始。低的熔池温度和渣中较高的氧化铁（TFe22.5%）是脱磷反应良好的热力学条件。吹氧40％所取渣样的炉渣岩相组成见照片(5b)。渣中的主要矿相是深灰色的粒状结晶硅磷酸钙，占总矿相量的70~75%。石灰熔入渣中与SiO2和P2O5结合形成硅磷酸钙。此时渣中P2O5=18.41%，SiO2=11.22%，CaO=42.63%，炉渣碱度1.44（%CaO/[%SiO2+%P2O5]），(TFe)=17.29%。这是质量优良的钢渣磷肥，适合于牧草和多钟农作物的生长。白色树枝状的RO相占15~20%。由于炉渣碱度提高，玻璃相减少到约5%。对于硅磷酸钙所进行的扫描电镜分析结果列于表3。此渣样中的磷元素含量较高，硅磷酸钙的分子式近于4CaO·SiO2·P2O5。表3扫描电镜所作硅磷酸钙相的元素分析Table3Compositionofsilicate冶炼时间编号SiPCa8min895111.9823.8664.16终点89549.7818.5071.72吹氧60％所取渣样的炉渣岩相组成见照片(5c)。由于石灰的熔解和脱碳反应的进行，炉渣碱度升高，氧化铁降低。炉渣的主要矿相是硅磷酸钙，占总矿相的60~65%。RO相中逐渐转化为铁酸钙（CF），RO相明显减少。铁酸钙与RO相之合约为20~25%。此外，有少量硅酸二钙。(a)(b)(c)(d)(e)(f)1-RO相2-硅磷酸钙3-玻璃相4-铁酸钙图5高磷铁水吹炼过程炉渣岩相状况的变化Fig.5Mineralogicalmorphologyofslagduringdifferentblowingstageswithhighphosphorushotmetal吹氧80％所取渣样的岩相组成见照片(5d)。主要矿相为灰褐色的硅磷酸钙，占总矿相量的45~50%。充填于硅磷酸钙间隙的白色结晶为铁酸钙，约占总矿相量的25~30%。黑色团块的物质为未熔石灰，占5~8%。尚有少量硅酸二钙。吹炼终点炉渣的岩相组成见照片(5e)。渣中主要矿相硅磷酸钙占40~45%，白色铁酸钙基底占30~35%，分布很广，并且很均匀，游离石灰为8~10%。本渣样的硅磷酸钙扫描电镜元素分析结果见表3。硅磷酸钙相中P元素含量减少，钙元素含量增加，这可能是由于炉渣碱度提高，硅磷酸钙中溶入更多的CaO。CaO含量增加，使硅磷酸钙更稳定，可以减少吹炼终点熔池温度高时的回磷现象。照片(5f)是停氧后底吹搅拌2min渣样的矿相组成，此渣样的矿相组成与(5e)相近。灰色硅磷酸钙结晶40~45%，白色铁酸钙基底约35%，圆粒状灰黑色未熔石灰10~12%。底吹搅拌后渣中各矿相分布更均匀。6．溅渣护炉中岩相检验的应用溅渣层正常情况下转炉出钢后直接进行溅渣操作，溅渣层的成分与转炉终渣基本相同，其岩相组成也相同[5]。在BG1厂所做的统计，转炉终渣平均成分：MgO10.3%，(TFe)19.4%，R=3.2。终渣的岩相组成见照片(6a)。转炉终渣的岩相组成在第二节中已有介绍。过渡层：拆炉时取出炉衬残砖样品，对其进行化学分析和岩相检验。其化学成分（%）：MgO59.16，Al2O32.02，SiO23.02，P2O50.45，CaO10.46，MnO1.44，(TFe)12.00[6]。过渡层的岩相组成见照片(6b)，其主要矿相MgO颗粒，表面有铁酸镁分布，为炉衬砖表面镁砂颗粒被熔解后迁移到渣层内，约占总矿相量的50~60%。铁酸镁（MF）以多边形存在，约占25~30%。铁酸钙（C2F）多为无定形，占5~10%。硅酸二钙和硅酸三钙约占5~10%。过渡层在化学成分和岩相组成都介于炉衬砖和溅渣之间。这一层有很高的耐火度和高温强度，可使溅渣层与炉衬砖更好的结合在一起。过渡层表面被炉渣侵蚀后熔入渣层而使炉衬砖被侵蚀，在其内层的炉衬砖又形成新的过渡层。照片(6c)是炉衬砖表面的MgO和MF颗粒。高温时渣中氧化铁与炉衬砖表面接触并向氧化镁结晶内部扩散，与MgO反应生成铁酸钙（MF）并与MgO固溶，冷却时在MgO结晶表面及晶界上析出。MF在晶界处聚晶后与MgO结晶分离，铁酸钙向砖内渗透过程中也可产生同样作用。照片(6d)是炉渣向砖层间隙扩散的岩相照片。可以看出炉渣沿炉衬砖的裂缝渗入，渣中的铁酸镁、铁酸钙、硅酸盐（C2S、C3S）都可与炉衬砖起化学反应。炉渣的渗入降低了炉衬砖的耐火度。炉渣渗入炉衬砖的裂缝加速了炉衬砖中MgO颗粒向渣中的流失。(a)(b)(c)(d)(e)(f)1-MgO2-铁酸镁3-铁酸钙4-硅酸二钙+硅酸三钙图6转炉溅渣护炉的岩相检验Fig.6Mineralogicalmorphologyofslagsplashing照片(6e)是炉衬砖与其表面渣层的岩相照片。照片左侧为炉衬砖，右侧为溅渣层。两者结合很紧密，但也有明显的两种物质的分界线。溅渣前氧化镁在渣中的分布见照片(6f)（放大640倍的透射光照片），由照片可见氧化镁在渣中分布均匀。少数未熔的MgO残存于渣中，最大颗粒直径为0.2~0.3mm。渣中含有固相MgO20~30%，颗粒分布为0.1~0.3mm约20%，0.3~0.06mm40%，<0.06mm约40%。渣中存在的固相MgO颗粒提高了炉渣粘度和耐火度，当MgO溶入氧化铁，其熔点仍在1750℃~1800℃以上[7,8]。7．结论（1）正常含硅铁水炼钢初期渣的矿相组成主要是钙铁橄榄石固熔体，占总矿相量70%以上