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硅还原转炉渣气化脱磷热力学和动力学基础研究

吴艳青  
【摘要】: 转炉渣作为炼钢工艺过程中必然的副产品,其产量随着钢产量的增加也在大幅攀升,然而转炉渣回收利用的方法和能力极其有限。因此,如何有效地综合利用这些转炉渣,对于进一步促进我国钢铁工业的持续高效发展具有重要意义。 在转炉溅渣护炉过程中,采用向转炉熔渣中加入还原剂的方法使熔渣中的有害元素磷气化脱除。通过热力学计算分析了溅渣护炉过程中气化脱磷的可行性,以及确定脱磷反应式和脱磷产物,用硅质还原剂气化脱磷,气化脱磷反应的主要还原产物是P4气体。热力学分析表明,随着温度的上升,P4的平衡分压随之减小,当T1873K时,降低的幅度很小,因此,在一般溅渣温度范围内,温度通过热力学因素对气化脱磷反应产物P4平衡分压影响较小;适当提高FeO含量有利于气化脱磷反应的进行;适当降低熔渣碱度易于气化脱磷反应的顺利进行。高速流动的氮气,使得反应产物的分压降低,反应向着有利于生成P4气体的方向进行,使气化脱磷反应在溅渣护炉过程中顺利进行。动力学分析了脱磷反应的物理模型,界面反应速度模型、P2O5的扩散速度模型等。进行正交实验,确定影响气化脱磷的主要因素。 通过正交实验显著性分析可知,在影响转炉渣气化脱磷的炉渣成分因素中温度对气化脱磷率的影响最大,FeO含量次之,碱度最小,确定了最佳炉渣还原条件AⅣCⅢEⅡ,即:T=1923K,FeO%=19%,R=2.7。在1773K~1923K温度范围内,气化脱磷率随着温度的升高而增大;当13%FeO%19%时,脱磷率随着FeO含量增加而上升,当19%FeO%25%时,脱磷率随着FeO含量增加而下降;当2.4R3.6时,气化脱磷率随着碱度的升高变化不明显。在最佳炉渣条件下进行氮气流量的单因素实验,增加氮气流量,气化脱磷率升高,最高可以达到81.23%。


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